ОШИБКИ В РАСПРЕДЕЛ ЕНИИ ПОЛОВЫХ ХРОМОСОМ
Иногда процессы деления клеток идут наперекосяк. Например, две хромосо мы притягиваются в одну сторону клетки, оставляя другую сторону вообще без копии. Именно такие ошибки вызывает многочисленные генетические на рушения, наиболее значимым из которых является синдром Дауна (люди, стра дающие синдромом Дауна, имеют три копии хромосомы 21 ). Половые хромо сомы (Х и У) также попадают под действие этой потенциальной ошибки, что приводит к возникновению потомства с более или менее чем двумя копиями.
При синдроме Клайнфельтера у мужчин в их клетках есть дополнительная
Х-хромосома (ХХУ). Мальч ики с этим синдромом развиваются нормально, пока не достигнут половой зрелости. Затем, поскольку семенники недостаточ но развиты, у них вырабатывается очень мало тестостерона. У таких мужчин не развиваются вторичные половые признаки, связанные с мужественностью (увеличение мышечной массы, рост волос на теле), могут развиваться ткани
груди, и обычно они бесплодны. Чем раньше будет диагностировано это со
стояние и чем раньше начнется заместительная терапия тестостероном, тем больше вероятность того, что мальчик будет нормально развиваться и даже
сможет стать отцом с помощью вспомогательных репродуктивных процедур.
Также возможно развитие потомства только с одной копией Х-хромосомы.
Поскольку мужчины и так получают только одну такую хромосому, очевидно,
что это не вызовет у них слишком серьезных проблем. Однако девочки, родив шиеся с синдромом Шерешевского-Тёрнера, нуждаются в регулярной медицин ской помощи на протяжении всей своей жизни. В дополнение к отсутствию по лового развития существует множество физических симптомов (низкий рост, широкая грудная клетка и т.д.), а также наблюдаются трудности с обучением.
Заместительная терапия гормонами является необходимой частью лечения, но проявления этого синдрома распространяются на все системы органов.
Жен ская репродуктивная система
Женский организм предназначен для размножения в гораздо большей сте пени, чем мужской. Женская репродуктивная система в деталях изображена на цветной вклейке "Репродуктивная система (женская и мужская)" на сайте издательства по адресу go . d i a l e kt i ka . сот/anatomy_ 3. Ниже приводит ся краткое описание органов женской репродуктивной системы.
Органы женской репродуктивной системы
Органы женской репродуктивной системы сосредоточены в тазовой по лости. Многие женские репродуктивные органы прикреплены к широкой связке, которая поддерживает органы и соединяет боковые стороны матки со стенками и дном таза.
370 ЧАСТЬ 5 П раздник жизни: воспроизводство и развитие
Яичники
Яичники представляют собой две миндалевидные структуры шириной приблизительно 5 см, по одной на каждой стороне тазовой полости. Они содержат группы клеток, которые называются фолликулами.
Яичники - это основные половые органы, потому что именно в них про исходит оогенез - процесс созревания ооцитов. Яичники также играют важ ную роль в продукции женских половых гормонов эстрогена и прогестерона.
После начала полового созревания у женщины начинается процесс овуля ции. Ооциты первого порядка, которые находились в состоянии покоя в ее яичниках с начала ее развития как плода, активируются посредством гормо нов. Ооциты второго порядка выделяются со скоростью примерно один в ме сяц, начиная с менархе (первая менструация в жизни женщины) и заканчивая менопаузой (последняя менструация), т.е. с раннего подросткового возраста до 50-60 лет. На протяжении жизни женщина овулирует около 400 раз.
Матка
Матка питает и укрывает развивающийся плод во время беременности. Это мышечный орган, по размеру и форме напоминающий перевернутую гру шу. Стенки матки толстые и способны растягиваться по мере роста плода.
Внутренний слой матки называется эндометрием. Он восстанавливается и отпадает и удаляется из матки во время менструального цикла, о котором мы поговорим в разделе "Практически ежемесячный цикл" далее в этой в главе. Часть эндометрия (decidua basalis) становится частью плаценты во время беременности.
Шейка матки представляет собой цилиндрическую мышечную структуру длиной около 2,5 см, которая находится в нижней части матки, как напер сток. Она контролирует перемещение биологических жидкостей и другого материала (и иногда ребенка) в матку и из нее. Как правило, шейка матки слегка открыта, чтобы сперма могла попасть в матку. Во время родов шейка матки открывается достаточно широко, чтобы плод мог покинуть матку.
Маточные трубы
Маточные трубы (или фаллопиевы трубы) соединяют яичники с маткой.
Фактически они не связаны с яичниками; они как будто нависают над ними. На конце яичника маточная труба расширяется в виде воронки, которая так и называется - воронкой маточной трубы. Эти воронки разветвляются в нитевидные структуры - бахромки. Они направляют яйцеклетку в маточ ную трубу, которая переносит ее в матку. Процесс оплодотворения обычно происходит в маточной трубе.
ГЛАВА 1 4 Репродуктивная система 371
Влагалище
Вл агалище является частью женского тела, которая принимает половой член во время полового акта и служит проходом для спермы, по которому та попадает в матку и маточные трубы. Влагалище имеет длину от 8 до 10 см. Вверху влагалище заканчивается шейкой матки.
Во время родов влагалище может выдерживать прохождение плода весом в среднем около 3 кг, поскольку стенки влагалища сделаны из эластичных тканей - некоторые из них волокнистые, некоторые мышечные, а некото рые эректильные. В нормальном состоянии стенки влагалища имеют много складок, похожих на внутреннюю оболочку желудка. Когда влагалищу нуж но растянуться, эти складки разравниваются, обеспечивая больший объем.
Наружные половые органы (вульва)
У женщин наружные половые органы состоят из больших половых губ, малых половых губ и клитора. Вместе эти органы называются вульвой. Губы
вульвы - это свободно свисающие складки кожи, как и губы рта (которые, кстати, называются верхней губой и ни:жней губой). Половые губы защищают
отверстие влагалища и покрывают костные структуры таза.
Вот некоторые подробности о трех частях, из которых состоит вульва.
»Большие половые губы. Эти большие складки кожи - по одной с каждой стороны - покрывают малые половые губы. Большие по ловые губы простираются от лобка (лобкового возвышения) назад
канусу. Лобок содержит жировые отложения, которые покрывают лобковую кость. После полового созревания лобок и большие по ловые губы покрываются лобковыми волосами.
»Малые половые губы. Эти безволосые складки кожи находятся под большими половыми губами и закрывают отверстие влагали ща. Малые половые губы прикреплены к влагалищному отверстию и простираются вверх, образуя крайнюю плоть, покрывающую клитор.
»Клитор. Эта часть вульвы, расположенная над отверстием влага лища и над уретрой, имеет тело и головку, как и пенис, и очень чувствительна к половой стимуляции. Клитор содержит эректиль ные ткани, которые наполняются кровью во время половой стиму ляции. Поскольку клитор покрыт тканью малых половых губ, они также отекают и краснеют. Стимуляция клитора может привести
коргазму у женщины. Хотя женщины не эякулируют, они испыты вают нарастание и спад мышечного напряжения. Женский оргазм заставляет мышечную ткань сжимать влагалище и матку, что спо собствует прохождению спермы через репродуктивный тракт.
ЧАСТЬ 5 Праздник жизни: воспроизводство и развитие
Грудь
Грудные :железы есть у всех людей, но только женщины производят ве щество, которое мы называем грудным молоком, для питания беспомощных младенцев с высокой потребностью в калорийной пище. Грудное молоко не только служит продуктом питания, но и повышает иммунитет ребенка.
Грудь содержит около двух десятков долек, заполненных альвеолами, в которых производится и хранится молоко. Молоко выделяется в млечные протоки, которые сливаются в сосок (рис. 14.4). Во время полового созрева ния происходит развитие долек и протоков, а жировая ткань осаждается под кожу, чтобы защищать дольки и протоки и придавать форму груди. Во время беременности гормоны увеличивают количество клеток, вырабатывающих молоко, а также увеличивают размер долек и протоков.
|
Жир |
Мышца |
|
Соединительная |
Млечный синус |
(молочное депо) |
|
Млечный проток |
Долька
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис. 14.4. Грудная железо человеко
После рождения младенца гипофиз матери выделяет гормон пролактин, который заставляет молочные клетки вырабатывать молоко, и начинается лактация. Младенец высасывает молоко из каналов через сосок. Лактация продолжается до тех пор, пока ребенка регулярно кормят грудью.
Гормон окситоцин активно участвует в выделении молока (рефлекс вы броса молока). Стимуляция соска провоцирует секрецию окситоцина из гипофиза матери. Окситоцин выталкивает молоко из долек, заставляя их сжиматься, так же, как он стимулирует сокращение матки, чтобы вытеснить плод. Этот гормон также сильно связан с нейроэмоциональными феномена ми, такими как семейные узы.
ГЛАВА 1 4 Репродуктивная система 373
Практически ежемесячный цикл
Менструальный цикл (месячный цикл) состоит из цикла яичников и цик ла матки, оба эти цикла составляют приблизительно 28 дней (рис. 14.5). Эти циклы происходят одновременно для подготовки яйцеклетки и матки к бе ременности.
Эндометрий утолщается
Неоплодотворенная яйцеклетка выводится
Эндометрий |
|
продолжает |
|
утолщаться |
Илл. Кэтрин Борн, МА |
Рис. 14.5. Менструальный цикл
Первый день менструального кровотечения принято считать первым днем менструального цикла. Менструальное кровотечение начинается на том эта пе цикла, когда уровень эстрогена и прогестерона самый низкий. Однако весь менструальный цикл управляется несколькими гормонами, а не только эстрогеном и прогестероном.
Яичниковый цикл
Самой важной частью менструального цикла является 28-дневный яични ковый, или овариальный, цикл - именно он ответственен за производство гормонов, которые затем контролируют цикл матки. (См. следующий раздел "Синхронизация маточного цикла".) С 1-го по 13-й день уровень эстрогенов понижается и фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) стимулирует разви тие фолликула, а лютеинизирующий гормон (ЛГ) стимулирует созревание
374 ЧАСТЬ 5 П раздник жизни: воспроизводство и развитие
ооцита в одном из яичников. Когда фолликул становится достаточно разви тым, он начинает выделять эстроген. Когда количество эстрогена достигает соответствующего уровня, механизм отрицательной обратной связи, в кото ром задействован гипоталамус, ненадолго замедляет секрецию ФСГ и ЛГ. Когда фолликул полностью созревает и ооцит готов к выходу, секреция ФСГ и ЛГ резко возрастает. Это происходит на 14-й день и вызывает овуляцию (высвобождение ооцита). Ооцит живет после овуляции всего лишь от 12 до 24 часов (если он не был оплодотворен).
Во время овуляции передняя доля гипофиза секретирует выброс ЛГ. Этот гормон провоцирует превращение фолликула, из которого был высвобожден ооцит, в :желтое тело. Желтое тело выделяет гормон прогестерон. Об этом получает информацию гипоталамус. После того как желтое тело выделило достаточное количество прогестерона, гипоталамус останавливает секрецию ЛГ передней долей гипофиза. В этот момент желтое тело начинает сокра щаться (где-то на 17-й день). Когда желтое тело исчезает (где-то на 26-й день), уровни эстрогена и прогестерона опускаются до самого низкого уров ня цикла (иногда это вызывает симптомы предменструального синдрома) и начинается менструация (на 29-й день, или 1-й день нового цикла).
Как и в любом цикле, весь процесс начинается с самого начала. Если во время менструации уровень эстрогена оказывается низким, гипоталамус определяет его низкий уровень и выделяет гонадотропит-1-рилизинг гормон (ГнРГ), что побуждает переднюю долю гипофиза высвобождать гонадотроп ный гормон ФСГ, стимулируя другой фолликул вырабатывать новый ооцит, который секретирует эстроген. Теперь мы вернулись к первому абзацу этого раздела.
Синхронизация маточного цикла
Маточный цикл продолжительностью 28 дней, направленный на подго товку матки к возможной беременности, совпадает с яичниковым циклом.
»Дни с 1 по 5. Первые 5 дней цикла матки, когда уровень эстрогена и прогестерона самый н изкий, - это период менструации. Низкий
уровень половых гормонов вызывает разложение и выведение тка ней, выстилающих матку (эндометрий). По мере снижения уровня гормонов, кровеносные сосуды спазмируются, клетки подвергают ся аутолизу (саморазрушению), ткани отделяются от стенок матки, а кровеносные сосуды травмируются, вызывая кровотечение, ко торое происходит во время менструации. Кровь и ткан ь (менстру альные выделения) выходят из матки через шейку матки, а затем из организма через влагалище.
ГЛАВА 1 4 Репродуктивная система 375
»Дни с б по 1 4. Во время этой фазы пролиферации развитый фол ликул секретирует высокие уровни эстрогена, что заставляет эндо
метрий регенерировать свежую ткань. Ткани, выстилающие матку, железы и сосуды в стен ках матки, растут и создают повышенный запас крови. Все эти изменения являются подготовкой к питанию
эмбриона и сохранению беремен ности, если ооцит, который вы свобождается на 1 4-й день, оплодотворяется и внедряется в стенку матки (см. раздел "Пауза на беременность" далее в этой главе).
»Дни с 1 5 по 28. Во время этой секреторной фазы желтое тело сек ретирует все больше прогестерона, который еще больше утолщает
эндометрий, а железы матки выделяют густую слизь. Если яйцек летка оплодотворяется, утолщенный эндометрий и слизь помогают "задержать" оплодотворенную я йцеклетку, чтобы она правильно имплантировалась в матку. Если яйцеклетка не оплодотворяется в течение дня или двух, желтое тело начинает сокращаться в объеме, поскольку оно не понадобится для беременности. По мере того как желтое тело сжимается, уровень прогестерона и эстрогена снижа ется, что приводит к разрушению и выведению эндометрия непос редственно перед менструацией.
На ранней стадии беременности желтое тело служит источником эс трогена и прогестерона до тех пор, пока не разовьется плацента и не сможет самостоятельно выделять эстроген и прогестерон.
Окончание цикла
Физиологически менопауза существенно изменяет женский гормональ ный фон. Когда у женщины начинается менопауза, она теряет способность к воспроизводству - овуляция прекращается, и женщина больше не может забеременеть. Она также может испытывать приливы жара и повышенную потливость, когда дефектные сигналы от парасимпатической нервной систе мы нарушают способность организма точно контролировать свою темпера туру. Замедляются другие процессы тела, включая клеточный метаболизм и обновление структурных белков в коже, что приводит к появлению морщин. Кости женщины также ослабевают, когда разрушение костной ткани проис ходит быстрее, чем ее восстановление во время обновления кости.
Менопауза - это один из уникальных аспектов человеческой физиоло гии. Дело не в том, что репродуктивный цикл ухудшается и прекращается, когда женщины стареют. Это происходит у многих видов млекопитающих, птиц и рептилий (хотя относительно небольшое количество представителей
любого вида живут достаточно долго, чтобы ощутить снижение своих реп- |
ЧАСТЬ 5 |
П раздник жизни: воспроизводство и развитие |
родуктивных возможностей). Его уникальность состоит в том, что женщины часто проживают значительную часть своей жизни, не имея репродуктивной способности (женщина в возрасте 80 лет прожила около 40% своей жиз ни после менопаузы). Многие исследования этого явления сосредоточены на сопряжении биологии и культуры. Согласно одной из теорий, взрослая женщина, у которой уже нет необходимости кормить собственное потомство, кормит своих внуков или других детей в своей общине. Как утверждает эта теория, у бабушек дети едят лучше, что повышает их шансы дожить до реп родуктивного возраста и передать ее гены следующему поколению.
Мужская ре п родукти в ная система_ |
_ |
|
Мужская репродуктивная система производит сперматозоиды и переме щает их в женскую репродуктивную систему. В редких случаях (редких по сравнению с поистине астрономическим количеством сперматозоидов, кото рое производит средний мужчина) сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку. Все миллиарды и миллиарды других сперматозоидов, которые человек про изводит за свою жизнь, имеют ограниченный срок жизни - около шести недель, если они остаются в теле мужчины, или до пяти дней в теле жен
щины.
Женская гамета выделяется из яичника как ооцит второго порядка. Яйцеклетка возникает только после начала оплодотворения.
ЗАПОМНИ!
Если размно;же1-1ие определяется как завершение создания нового орга низма, то на этом репродуктивная функция мужчины заканчивается. Если же размно;жение определяется как включающее в себя заботу о новом орга низме до тех пор, пока он сам не будет готов к размножению, то анатомия и физиология мужчины вполне позволяют ему посвятить себя этой задаче в течение десятилетий, наряду с женщиной. В этой главе мы используем более ограниченное определение.
Некоторые люди не вполне понимают значение "репродуктивного успеха" для индивида (например, для вас). На самом деле имеется в виду не то, сколько зигот возникает из ваших гамет, и даже не то,
6 ';: иiи сколько потомков родится от этих зигот, а сколько из этих потомков вы;живет, чтобы размножаться далее. Другими словами, репродук тивный успех оценивается не количеством ваших детей (и, конечно, не вашим уровнем сексуальной активности или количеством парт
неров), а количеством ваших внуков. |
ГЛАВА 1 4 |
Репродуктивная система 377 |
Орга ны мужской репродуктивной системы
Органы мужской репродуктивной системы производят гаметы, называе мые сперматозоидами, и переносят их в женскую репродуктивную систему. (Обратитесь к цветной вклейке "Репродуктивная система (женская и мужс кая)", чтобы посмотреть на мужскую репродуктивную систему.) В отличие от некоторых других систем органов и особенно от репродуктивной системы женщины, репродуктивные органы мужчины расположены в открытом до ступе вне его тела.
Яички и мошонка
Яички представляют собой парные органы, которые производят сперму и гормоны. Как и яичники женской репродуктивной системы, яички являются местом производства гамет и, следовательно, первичными половыми органами. Структура яичек изображена на рис. 14.6.
Яички содержат фиброзную ткань, которая образует длинные извитые от деления, называемые семенными канальцами. Именно в них осуществляется сперматогенез - процесс развития сперматозоидов в процессе мейоза.
Семенной канатик
Кровеносные сосуды и нервы
Семявыносящий проток
Семенной
каналец
Долька Перегородка
Илл. Кэтрин Борн, МА
Рис. 14.6. Структура яичек
П раздник жизни: воспроизводство и развитие
Стенки семенных канальцев выстланы тысячами сперматогониев (незре лых сперматозоидов). Семенные канальцы также содержат клетки Сертоли, которые питают развивающиеся сперматозоиды и регулируют, какое коли чество сперматогониев развивается в конкретный момент.
Семенные канальцы переносят новые сперматозоиды (сперматиды) в другую длинную, шнуроподобную структуру, которая находится сверху на каждом яичке. Это придаток яичка, и созревание сперматозоидов происхо дит именно здесь. Придаток яичка переходит (т.е. "превращается") в семя выносящий проток - трубку, которая соединяет придаток каждого яичка с пенисом. Сперматозоиды выжидают здесь до тех пор, пока они не будут вы пущены наружу во время эякуляции.
Яички находятся в мошонке вне брюшной полости. Мошонка содержит гладкие мышцы, которые сжимаются, когда кожа мошонки ощущает холод, и подтягивают мошонку (и тем самым яички) ближе к телу, чтобы сохранить правильную температуру спермы. Внутренние мышечные слои мошонки пе реходят в мышечные слои тазовой полости. Наружная кожа мошонки пере ходит в кожу промежности и паха.
Предстательная железа
Несколько других структур выделяют вещества, которые составляют эя куляторную жидкость. Она обеспечивает матрикс для движения спермато зоидов в женский репродуктивный тракт. Среди этих структур - предста тельная :железа (простата) и семенные пузырьки. Простата также содержит гладкие мышцы, которые помогают вытеснять сперму во время эякуляции.
пенис
Пенис состоит из ствола и головки. Через ствол пениса проходит трубча тая уретра; отверстие уретры находится в головке пениса. Сперма эяку лирует через уретру и отверстие уретры. Крайняя плоть покрывает головку полового члена. Крайнюю плоть новорожденных мальчиков часто удаляют во время хирургической процедуры под названием обрезание.
Во время полового возбуждения эректильная ткань в стволе пениса на полняется кровью. Это позволяет ввести пенис в женское влагалище и до ставить сперму как можно ближе к ооциту второго порядка (если таковой имеется).
Уретра и уретральное отверстие также функционируют в мочевой системе как трубка, через которую моча покидает тело. Однако в сперме нет мочи. В момент эякуляции сфинктер закрывает мочевой пузырь, чтобы не дать кислой моче смешаться со сперматозоидами, которые живут в щелочной среде.
ГЛАВА 1 4 Репродуктивная система 379
