Rozmnožování FYZIOLOGIE ROZMNOŽOVÁNÍ Nový jedinec genotypicky i fenotypicky jedinečný vzniká kombinací genetické výbavy mužské a ženské pohlavní buňky (spermie a vajíčka) při oplození. Reprodukční systém muže pohlavní buňky, pohlavní hormony, umožňuje pohlavní spojení Tvorba pohlavních buněk (spermatogeneze) v semenotvorných kanálcích varlat: spermatogonie (buňky zárodečného epitelu, dělení mitózou) primární spermatocyty (dělení redukční meiózou) sekundární spermatocyty spermatidy spermie spermie poloviční počet chromozomů než ostatní buňky: 22 somatických, 1 pohlavní X nebo Y chromozom trvání spermatogeneze cca 70 dnů Sertoliho buňky v kanálcích zajišťují výživu spermií a ochranu (fagocytóza) mají receptory pro FSH (folikulostimulační hormon) a zpětně ovlivňují jeho sekreci a tím regulují spermatogenezi spermie: hlavička, krček, bičík hlavička uvnitř chromozomy, na povrchu akrozom (enzymy hyaluronidáza) pro průnik spermie do vajíčka krček mitochondrie energie ATP pro kontrakce a pohyb bičíku rychlost pohybu spermií: 1-4 mm/min Hormonální řízení spermatogeneze vývoj spermatid ve zralé spermie v pubertě zvýšení sekrece FSH (folikulostimulační hormon) a testosteron v dospělosti pouze testosteron, vytvářený v Leydigových buňkách varlat LH (luteinizační hormon) stimuluje tvorbu Leydigových buněk FSH stimuluje Sertoliho buňky, vyživující spermie STH (somatotropní růstový hormon), tyroxin ovlivňují metabolismus v testes Nadvarlata skladování spermií do ejakulace teplota pro spermatogenezi: nižší než teplota těla kryptorchismus (nesestouplá varlata, zůstávají v dutině břišní) degenerace testes Sekrece pohlavních hormonů Hypotalamus GnRh (gonadoliberin) v mediobazální části hypotalamu infundibulum a ncl. arcuatus, portálním oběhem do adenohypofýzy řídí sekreci LH a FSH v gonadotrofních buňkách Adenohypofýza tvoří 2 hormony: LH a FSH LH působí na Leydigovy buňky testes (produkce testosteronu) FSH působí na Sertoliho buňky testes (zajišťují a regulují spermatogenezi) Testes Leydigovy buňky 20 % buněčné populace tvoří testosteron Testosteron váže se na androgenní receptory v různých tkáních (svalová tkáň, testes, hypofýza) Účinky testosteronu vývoj mužského typu genitálu u plodu sestup varlat do šourku v posledních 2 měsících intrauterinního života, po pubertě růst zevních pohlavních orgánů (penis, testes, skrotum), vývoj sekundárních pohlavních znaků (růst vlasů chlupů, vousů, změna výšky hlasu), vliv na kůži (akné), vliv na metabolismus převážně anabolické reakce větší svalová hmota, vliv na kosti zvyšuje objem kostní hmoty, stimuluje sekreci erytropoetinu (hormon zvyšující tvorbu červených krvinek), mechanizmem negativní zpětné vazby tlumí vylučování gonadotropinů a gonadoliberinu 1
Pohlavní spojení erekce drážděním glans penis cestou nn. pudendales aktivace sakrální části míchy eferentní dráhy nn. errigentes dilatace arteriol a vazokonstrikce ven v corpora cavernosa vlivem parasympatiku sakrálního ejakulace řízena sympatickými podněty (L1-L2) sperma z nadvarlat do vnitřní části uretry, dále rytmickými kontrakcemi ejakulát vstříknut při koitu do vaginy po dosažení orgasmu sexuální vzrušení vč. erekce do 1-2 minut vymizí objem ejakulátu 2.5-3.5 ml (60 % hlenovitý sekret semenných váčků, sekret z ductus deferens, prostatických a bulbouretrálních žlázek ph ejakulátu 7.5 množství spermií v ejakulátu: 35-200 milionů spermií/1 ml; je-li množství pod 20 muž je neplodný přežívání spermií v mužském pohlavním systému: několik týdnů Reprodukční systém ženy produkuje pohlavní buňky, tvoří pohlavní hormony, umožňuje pohlavní spojení, zajišťuje vývoj nového jedince Produkce pohlavních buněk oogeneze pohlavní buňky se tvoří ve vaječnících z buněk zárodečného epitelu-oogonií počet oogonií dělících se mitoticky dokončen mezi 20.- 24. týdnem prenatálně 6-7 milionů buněk, pak jejich počet pouze klesá (na rozdíl od spermatogonií) vajíčka v primordiálních folikulech kůry ovarií mezi 8.-13. týdnem intrauterinního života podléhají meióze 1. fáze profáze; dělení dále nepokračuje až do puberty, kdy nastává první ovulace první redukční dělení dokončeno před ovulací, 2. redukční dělení (sekundární oocyt) zastaveno v metafázi, dokončí se pouze po oplození vajíčka výsledkem vývoje je ovum, s polovičním počtem chromosomů 22 somatických a 1 pohlavní, X chromosom před narozením pouze 1-2 miliony primordiálních folikulů, v pubertě 300-400 tis. v ovariích, během reprodukčního života ženy (35-40 let) se uvolní asi 450 vajíček; před menopauzou zůstává v ovariích pouze několik primordiálních folikulů, které během 3-4 let involvují Sekrece pohlavních hormonů funkce reprodukčního systému ženy má cyklický charakter (hormonální souhra hypotalamus adenohypofýza vaječníky děloha) cyklus hypotalamický (primární), ovariální (ovulační), děložní (endometrální menstruační) Hypotalamus produkce GnRH (gonadoliberin) pulzní charakter jako u mužů portálním oběhem do adenohypofýzy vazba na specifické receptory cílových buněk produkujících FSH a LH GnRH ovlivňován pozitivně (excitační receptory): glutamát, noradrenalin, neuropeptid Y, negativně (inhibiční receptory): GABA, beta-endorfin 2
Adenohypofýza tvorba a uvolnění FSH a LH (tonický charakter sekrece) 24-36 hod před ovulací masivní uvolnění LH a méně FSH (periodická sekrece) FSH stimuluje vývoj folikulů a zvyšuje počet receptorů pro LH Ovarium tvorba pohlavních hormonů vlivem FSH a LH: estrogeny ve folikulárních buňkách (estradiol) vedou k ovulaci, gestageny (progesteron) v buňkách žlutého tělíska Účinek estrogenů v pubertě růst vnitřních pohlavních orgánů (vaječníků, vejcovodů, dělohy, pochvy), zevních pohlavních orgánů (labia maiora, minora, clitoris) růst a vývoj prsů růst sekundárních pohlavních znaků (vlasové a chlupové linie typické pro ženu, ukládání tuku na predilekčních místech prsa, boky mons pubis, labia maiora, pánev ženského typu, jemnost pokožky) na počátku puberty zprostředkují rychlejší růst zvýšením aktivity kostních buněk (osteoblastů) u dívek než u chlapců v pohlavní dospělosti umožňují proliferační fázi menstruačního cyklu ochranný účinek na kosti a antioxidační efekt Účinek gestagenů (progesteron) příprava a udržení těhotenství přeměna sliznice děložní na fázi sekreční snižuje kontraktilitu gravidní dělohy stimuluje rozvoj mléčné žlázy, vyvolává sekreční aktivitu, zvyšuje bazální teplotu ovlivněním termoregulačního centra v hypotalamu Účinek androgenů androgeny jsou u ženy produkovány hlavně nadledvinami kůrou, v ovariích jen málo řídí růst axillárního a pubického ochlupení, libido Ovariální cyklus 1. fáze ovariálního cyklu (folikulární): FSH potencuje růst primárního folikulu a v něm produkci estrogenů; LH působí spolu s ním k vytvoření tzv. Graafova folikulu o průměru 1-1.5 cm; trvání 1. fáze je cca 12-14 dnů od prvního dne poslední menstruace 2. fáze (ovulační) vrcholí 14. den cyklu, Graafův folikl zduří a praskne, vajíčko se vyplaví do břišní dutiny, kde je zachyceno fimbriemi vejcovodu 3. fáze (luteální) po ovulaci buňky folikulu akumulují vlivem LH lipid lutein vytváří se corpus luteum žluté tělísko; to produkuje estradiol ale i progesteron; pokud nedojde k oplození, corpus luteum postupně involvuje Změny děložního endometria Cyklická produkce estrogenů a progesteronu ovarií se projevuje změnami děložního endometria proliferační fáze reepitelizace endometria po proběhlé menstruaci vlivem estrogenů (5.-14. den cyklu), tloušťka sliznice 3-4 mm sekreční fáze účinkem progesteronu v buňkách corpus luteum ztluštění epitelu na 5-6 mm, trvání od 15.-28. dne cyklu; nedojde-li k oplození, corpus luteum regreduje, prudce klesá produkce estrogenů i progesteronu fáze ischemická nedostatek estrogenů snižuje prokrvení sliznice, dochází ke spastické kontrakci spirálních arterií nastává menstruace menstruační fáze nekrotické buňky se odlučují, do 48 hod deskvamují povrchové vrstvy sliznice, odchází asi 30-40 ml krve a stejné množství serózní tekutiny; trvání cca 3-7 dní, pak se celý cyklus opakuje počátek menstruačního cyklu (menarché) asi 8.-10. rok postnatálního života, hlavně zvýšenou sekrecí gonadotropinů ukončení mezi 45.-50. rokem (menopauza) hlavně poklesem hladiny estrogenů pokles produkce ovariálních hormonů jak somatické, tak psychické změny ( návaly krve do hlavy, pocity dušnosti, bolesti hlavy ap., změny v metabolismu kostní tkáně osteoporóza) 3
Pohlavní spojení sexuální akt ženy (pouze u 70 % žen je vyvrcholený orgasmem, ale není podmínkou oplodnění) závisí na vlivech somatických (dráždění erotogenních zón) a psychických libido pohlavní cítění závisí na sekreci pohlavních hormonů androgenů, estrogenů (zvyšuje se v ovulaci), po menopauze nevymizí vegetativními nervy nn. pudendales vzruchy jdoucí z erotogenních zón přes sakrální míchu do CNS se vyvolávají pocity sexuálního vzrušení může mít 3 fáze: s 1 orgasmem, s opakovanými orgasmy, bez orgasmu parasympatikus zvyšuje prokrvení erektilních tkání zevních pohlavních orgánů ženy, zvyšuje sekreci hlenu z Bartolinských žlázek, což usnadňuje koitus rytmické kontrakce perineálních svalů, dělohy a vejcovodů při orgasmu snad usnadňuje průnik spermií dělohou k vejcovodu sexuální vzrušení u ženy odeznívá pomaleji než u muže Těhotenství změny v organismu ženy od oplodnění vajíčka až po porod nového jedince trvá průměrně 40 týdnů (270 dnů od oplodnění nebo 284 dnů od prvního dne poslední menstruace) Oplodnění vajíčko oplodněno spermií (v pohlavním ústrojí ženy přežívá spermie asi 3 dny) pouze během 10-12 hod po ovulaci po ejakulaci je ve vagíně asi 400 milionů spermií v 3.5 ml ejakulátu z vagíny přejde dělohou do vejcovodu cca několik set spermií za 5-10 min. 4
Další osud spermií v ženském pohlavním ústrojí kapacitace urychlení pohybu spermií sekretem vylučovaným dělohou a vejcovodem (rychlost asi 4 mm/min) akrosomální reakce uvolnění proteolytických enzymů z akrozomu (hyaluronidáza) vede ke snadnějšímu průniku spermie k povrchové membráně vajíčka fúze mikroklky vajíčka obemknou hlavičku spermie, jejich povrchové membrány se spojí během 30 minut a znemožní průnik další spermie během několika hodin vnikne do cytoplasmy celá spermie tvorba zygoty (2. zrací dělení). Nidace ( uhnízdění ) oplodnění fyziologicky ve vejcovodu; během 4-7 dnů dělící se vajíčko vcestuje do dělohy 7. den po oplodnění (již v děloze) zanoření blastocysty do endometria v sekreční fázi udržované vlivem progesteronu z corpus luteum ukončení nidace cca 12. den po ovulaci od 16. dne po oplodnění vývoj placenty Funkce placenty společný orgán matky (decidua basalis) a plodu (chorion frondosum) přes ní procházejí látky k výživě plodu a odvádějí se látky katabolity výměna kyslíku a kysličníku uhličitého tlakovým gradientem fetální hemoglobin má vyšší afinitu ke kyslíku než hemoglobin dospělých Endokrinní a imunologická funkce placenty Endokrinní funkce hcg (choriový gonadotropin) udržuje corpus luteum a děložní sliznici; produkován již buňkami trofoblastu; v moči těhotných žen již od 7. dne po oplodnění; v placentě se tvoří od 4. týdne těhotenství s maximem v 9. týdnu, pak klesá progesteron od počátku těhotenství produkován v corpus luteum; spolu s estrogeny udržuje sekreční fázi endometria; progesteron placenty stoupá v průběhu těhotenství kontinuálně hlavní funkce blokovat kontrakce těhotné dělohy a vznik spontánního potratu; těsně před porodem mírně klesá; podporuje rozvoj a přípravu mléčné žlázy pro laktaci po porodu estrogeny (estriol) udržuje sliznici dělohy, růst mléčné žlázy a vývodů, zvyšuje elasticitu symfýzy; choriový somatomamotropin růst mléčné žlázy a laktace Imunologické funkce placenty zabraňuje vstupu mikroorganismů a toxických produktů z krve matky do krve plodu; umožňuje přestup mateřských protilátek (IgG protilátky) které chrání plod Změny u žen během těhotenství růst hmotnosti (růst plodu, zvětšování dělohy, přibývání amniové tekutiny, růst prsů) vzestup metabolismu (srdeční výdej, FW, zvýšený průtok krve ledvinami) změny endokrinního systému (zvýšení ACTH, TSH, nadledvin, pohlavních hormonů) 5
Porod Kontrakce svaloviny dělohy (oxytocin); prostaglandiny (PGE2, PGF2); relaxin produkt žlutého tělíska, placenty i myometrálních buněk usnadňuje průchod plodu porodními cestami; nejčastější poloha hlavičkou podélná hlavička pomáhá otevírat tlakem porodní cesty Porod doba porodní otevírací 8-24 hod, doba porodní průchod porodními cestami 1/2 hod, u dalších porodů zkrácena, doba porodní vypuzení placenty 10-45 minut po porodu dítěte Laktace sekreci mléka navozuje prolaktin až po porodu, kdy klesne hladina estrogenu a progesteronu; před porodem kolostrum (mlezivo) jen několik ml laktace blokována PIH (prolaktin inhibující hormon z hypotalamu), podporována prolaktoliberinem a placentárním somatomamotropinem vyvolávající reflex sání dítěte (dráždění prsních bradavek) denní produkce mléka: 1-2 l Pohlavní diferenciace pohlaví jedince určeno při oplodnění pohlavním X nebo Y chromosomem spermie ženský jedinec: 46XX, mužský jedinec: 46XY vývoj gonád: 5.-6. týden embryonálního života Fétus koncem 7. týdne embryonálního života základ většiny orgánů fetální růst rychlé dělení buněk; energie glukóza, laktát, aminokyseliny fetální krevní oběh: srdce tepe již 3. týden po oplodnění; zvláštnosti foramen ovale, ductus arteriosus Botalli, spojka mezi v. umbilicalis a v. cava inferior ductus venosus, jím přitéká krev kyslíkem bohatá z placenty srdeční frekvence ve 20. týdnu 155/min., před porodem 140/min. ledviny ve 4. týdnu gestace, první moč v 9.-10. týdnu, v 18. týdnu 10-14 ml/den, 30. týden 25 ml/den, před porodem 60 ml/den gastrointestinální systém ke konci gestace 500-1000 ml amniové tekutiny přijímá za den, z nestrávených látek tvoří mekonium (smolku) Fyziologie novorozence novorozenecké období 28 dnů; hmotnost: 3 000-4 000 g, délka cca 50 cm kritérium donošenosti dítěte: hmotnost, nehty ke konečkům prstů, přiměřeně vyvinuté svalstvo, u chlapců varlata sestouplá do šourku, u děvčat labia maiora překrývající labia minora po porodu spontánní dýchání zpravidla do 20-30 sec mechanismem změn po 2 a pco 2, pokles teploty a změnou prostředí uzávěr foramen ovale a ductus arteriosus umožní dýchání plícemi frekvence dýchání 50/min., dech. objem 16 ml, min. ventilace 600-640 ml, erytrocyty 7-8 mil./mm 3, leuko 16-18 tis./ mm 3, tlak 60/40 mm Hg, později stoupne na 90/60 Hg 6