בן-גוריון,מבוא לפיזיולוגיה-מערכת הרבייה הזכרית

מערכת הרבייה הזכרית

מבוא כללי למערכת הרבייה

איברי הרבייה הראשיים – הגונדות הם האשכים אצל הזכר והשחלות אצל הנקבה. בשני המינים הם מעורבים בשתי פעולות: הראשונה היא גמטוגנזה שהיא יצירת תאי המין (גמטות) הזרע (Spermatozoa) בזכר וביציות (Ovum) בנקבה. תפקידם השני הוא יצירת הורמוני המין – הטסטוסטרון (שייך לקבוצת ההורמונים באנדרוגנים) אצל הזכר והאסטרדיול (אסטרוגן)ופרוג'סטרון אצל הנקבה.
מערכת התעלות דרכן עוברים תאי הזרע והביציות כמו גם הבלוטות שעוטפות אותן או מתנקזות אליהן נקראות איברי עזר לרבייה (accessory reproductive organs). אצל האישה השדיים בדרך כלל נכללים בקטגוריה זו. מאפייני המין המשניים כוללים הבדלים גופניים רבים בין הגבר לאישה כמו למשל מבנה גוף ותפוצת שיער. מאפיינים אלה לא מעורבים באופן ישיר ברבייה.
מערכת הרבייה נשלטת על ידי שורה של הורמונים. ההורמון הראשון הוא ה GNRH (gonadotropin releasing hormonr) המופרש בהיפותלמוס ומגיע ליותרת המוח הקדמית דרך כלי המקשרים ביניהם (hypothalamo- pituitary portal blod vesseles ). הפרשת ה GNRH נעשית בצורה מחזורית, כאשר יש "התפרצויות" של הפרשה שביניהן אין הפרשה. צורה זו של הפרשה חיונית מכיוון שיותרת המוח הקדמית שיוצרת את הורמוני המין לא תגיב ל GNRH אם ריכוזו בדם נשאר קבוע לאורך זמן.
ביותרת המוח הקדמית נוצרים הורמוני המין: Follicle stimulating hormone (LH), ו Luthenizing hormone (LH). הורמונים אלה נקראו כך עקב השפעתם על מערכת הרבייה הנקבית למרות שבשני המינים המבנה המולקולרי שלהם זהה. שני ההורמונים פועלים ביחד בגונדות וגורמים לגמטוגנזה ולהפרשה של הורמוני מין נוספים בגונדות. בתורם, הורמוני המין שהופרשו בגונדות ישפיעו במגוון דרכים על מערכת המין כולל על הגונדות שיצרו אותם ועל חלקים נוספים בגוף. בנוסף הורמוני המין הסטרואידליים (אסטרוגן וטסטוסטרון) יתנו משוב להפרשת הורמוני המין במוח (GNRH, FSH ו-LH). הורמון נוסף המופרש בגונדות ונותן משוב ליותרת המוח הקדמית הוא האינהיבין.
חשוב להדגיש שכל שלב בשרשרת החיונית הוא חיוני ופגיעה בהפרשת אחד ההורמונים תפגע בשאר ההפרשה ובגמטוגנזה במידה זהה לזו של מחלה באיברי הרבייה.
גם בגמטוגנזה יש מן המשותף אצל זכרים ונקבות. תהליך המיוזה הוא הבסיס ליצירת תאי המין ולא ניכר בו שוני בין המינים [המיוזה נלמדה בקורס קיץ ולכן אני לא רואה טעם להיכנס יותר מידי לעומק בסיכום זה למרות שוונדר חופר כאן קצת]. תהליך זה הוא הגורם למגוון הגנטי הרב, בזכות כמה גורמים: ראשית תאי המין מכילים רק 23 זוגות כרומוזומים כך שהעובר יקבל מחצית מכמות הכרומוזומים מהאב ומחצית מהאם, בנוסף הסיכוי שכל הכרומוזומים בתא מין יגיעו במקור מהורה אחד הוא נמוך מאוד. כמו כן מתבצע שחלוף של מקטעים בגנים שתורם גם הוא למגוון.

אנטומיה של מערכת הרבייה הזכרית

מערכת המין הזכרית מורכבת משני אשכים, מערכת של תעלות המאחסנת ומשנעת את הזרע החוצה, מהבלוטות שמתרוקנות לתעלות אלה, ומפין. מערכת התעלות, הבלוטות והפין מהווים את איברי העזר לרבייה אצל הגבר.
האשכים תלויים בצד החיצוני של הבטן בשק האשכים (scrotum), שנוצר במקור מקיר הבטן ומחולק לשני שקים, אחד עבור כל אשך. בזמן ההתפתחות העוברית האשכים נמצאים בחלל הבטן אולם בחודש השביעי להתפתחות העובר ברחם הם יורדים אל שק האשכים. דבר זה חיוני מכיוון שיצירת תאי הזרע דורשת סביבה בעלת טמפרטורה נמוכה בכמה מעלות מטמפרטורת הגוף. הקירור מושג ע"י אוויר המקיף את שק האשכים ובעזרת מערכת חילוף חום בכלי הדם באשכים. בניגוד ליצירת הזרע הפרשת הטסטוסטרון יכולה להתרחש מצוין גם בטמפרטורת הגוף ולכן לא תיפגע עקב אי ירידה של האשכים לשק.
האתרים בהם מתרחשת יצירת הזרע – ספרמוגנזה הם הרבה צינורות קטנים נושאי זרע (seminiferous tubules ). אורכם הכולל הוא 250 מטר (כמעט שלושה מגרשי פוטבול). כל אחד מהם מחובר לממברנה באזלית ולשכבה של שריר חלק שאחראית לתנועה הפריסטלטית שלהן. במרכזה של כל צינורית כזו ישנו חלל מלא בנוזל ומכיל תאי זרע (spermatozoa). קיר הצינורית מורכב מתאי מין (germ cells) בהתפתחות ומסוג נוסף של תאים שיתואר בהמשך הנקרא תאי סרטולי (sertoli cells).
תאי ליידיג (leydig cells) נמצאים בחללים קטנים של רקמה חיבורית בין הצינוריות והם התאים שמפרישים טסטוסטרון.
הצינוריות נושאות הזרע מאיזורים שונים באשך מתאחדים ליצירת רשת של צינורות מקושרים הדדית, רשת האשך (rete testis). תעלות קטנות שנקראות efferent ductules עוזבות את רשת האשך, מנקבות את הכיסוי הסיבי של האשך ומתרוקנות לתעלה אחת השייכת למבנה הנקרא יותרת האשך (epididymis). יותרת האשך קשורה בצורה רופפת מחוץ לאשך. תעלה זו כל כך מפותלת שאם היא תימתח בזמן דיסקציה היא תגיע לאורך של 6 מטר. כל אחת מתעלות יותרת האשך מתנקזת לצינור הזרע (vas deferens), צינור המוקף בשכבה עבה של שריר חלק. צינור הזרע ביחד עם כלי הדם והעצבים המגיעים לאשכים אסופים יחד בחוט הזרע(spermatic cord) שעובר לאשך דרך פתח צר בקיר הבטן הנקרא התעלה המפשעתית (inguinal canal).
לאחר הכניסה לבטן שני צינורות הזרע (vas deferens) מגיעים אל מאחורי בסיס שלפוחית השתן והופכים ל ejaculatory ducts. ממש במעבר זה, שתי בלוטות גדולות (seminal vesicles) שנמצאות מאחורי שלפוחית השתן ומתנקזות לשני ה-vas deferens. ה-ejaculatory ducts נכנסות לאחר מכן לשטח של הפרוסטטה ומצטרפות לשופכה (urethra) המגיעה משלפוחית השתן. הפרוסטטה היא בלוטה יחידה בצורת דונאט המצויה מתחת לשלפוחית השתן ומקיפה את השופכה, אליה היא מפרישה נוזל דרך מאות פתחים קטנים בדופן שלה. השופכה עוזבת את הפרוסטטה ונכנסת לפין. זוג בלוטות (bulbourethral glands) הנמצאות מתחת לפרוסטטה מתנקזות לשופכה מיד כשהיא עוזבת אותה. הפרוסטטה וה- seminal vesiclesמייצרות את החלק הארי של הנוזל הנפלט. הנוזל הזה בנוסף לתאי הזרע מרכיב את נוזל הזרע (semen) תאי הזרע תורמים רק מעט אחוזים לנפח הכולל. הפרשות הבלוטות מכילות מספר גדול של חומרים כימיים המכילים חומרי הזנה, בופרים המגנים על תאי הזרע מפני ההפרשות החומציות של הנרתיק ופרוסטגלנדינים (prostaglandins) המיוצרים ב- seminal vesicles ותפקידם עדיין לא ברור. ה- bulbourethral glandsתורמות נפח קטן של הפרשות מוקוטיות.

ספרמטוגנזה

החל מגיל ההתבגרות תאי זרע לא ממוינים (spermatogonia) מתחילים להתחלק במיטוזה. התאים עוברים סדרת חלוקות והתמיינות ובסופה נקראים primary spermatocytes. חשוב להדגיש שאם כל התאים היו ממשיכים במסלול זה אז תאי הזרע הלא ממוינים היו נעלמים לחלוטין. זה לא קורה מכיוון שמכל כמה חלוקות תא אחד עוזב את מחזורי החלוקה ונותר תא לא ממוין עד שהוא יתחיל מחזור כזה בעצמו. בצורה כזאת אספקת תאי הזרע הלא ממוינים לא נגמרת.
כל אחד מה- primary spermatocytesגדל בצורה ניכרת ועובר את החלוקה המיוטית הראשונה שממנה מתקבלים שני secondery spermatocytes שלכל אחד מהם 23 כרומוזומים בעלי שתי כרומטידות. כל אחד מהם יעבור את החלוקה המיוטית השנייה היוצרת spermatids. אם כן, כל primary spermatocyte, המכיל 46 כרומוזומים בעלי שתי כרומטידות, יתן לנו ארבעה spermatids שלכל אחד מהם יש 23 כרומוזומים בעלי כרומטידה אחת.
השלב האחרון ביצירת הזרע הוא התמיינות ה- spermatids לתאי זרע (spermatozoa). תהליך זה כולל שינוי נרחב במבנה התא הכולל בין השאר תוספת לאורכו, אך מבלי כל התחלקויות נוספות של התא. ראשו של תא הזרע מורכב כמעט רק מהגרעין שמכיל את ה-D.N.A. הנושא את המידע הגנטי של הזרע. קצה הגרעין מכוסה על ידי ה-acrosome, ואזיקולה המכילה מספר אנזימים חלבוניים הממלאים תפקיד חשוב בחדירת הזרע לביצית. רובו של הזנב הוא שוטון (flagellum) – קבוצת סיבים המייצרים תנועה דמויית שוט המסוגלת לדחוף את הזרע במהירות של 1 – 4 מ"מ/דקה. המיטוכונדריה של הזרע מהווה את חלקו האמצעי ומספקת לו אנרגיה לתנועה.
יצירת הזרע ממשיכה ברצף הרגיל בכל צינורית נושאות זרע (seminiferous tubul). למשל, בזמן נתון כל ה- primary spermatocytesבאיזור מסויים שלהצינורית מבצעים חלוקה בזמן שבאזור ליד כל ה- secondary spermatocytes מבצעים חלוקה. כל התהליך לוקח בערך 64 יום והגבר הממוצע מייצר כ-30 מיליון תאי זרע מדי יום.
עד כאן תיארנו את יצירת הזרע בלי להזכיר את מיקומה בצינוריות נושאות הזרע או את תפקידם של תאי סרטולי, הסוג השני של תאים הנמצא בצינוריות נושאות הזרע וקשורים בצורה הדוקה לתאי הזרע המתפתחים. כמו שציינו קודם כל צינורית נושאת זרע תחומה על ידי ממברנה באזלית. תאי הסרטולי מגיעים מהממברנה הבאזלית עד לחלל במרכז הצינורית, שם הם מחוברים לתאי הסרטולי שלידם ב- tight junctions. ניתן לראות כי תאי הסרטולי יוצרים טבעת בלתי שבירה מסביב להיקף החיצוני של הצינוריות וה- tight junctionsמחלקים את הצינורית לשני איזורים – איזור באזלי ביניהם לממברנה הבאזלית ואיזור מרכזי שהוא בעצם החלל.
לסידור זה יש מספר תוצאות חשובות מאוד: ראשית טבעת תאי הסרטולי יוצרת את מחסום תאי הסרטולי (בעבר נקרא מחסום דם-אשך) המונע מעבר של כימיקלים מסויימים מהדם לחלל הצינורית ובכך מבטיח תנאים מתאים להתפתחות תאי הזרע בשלבים השונים. שנית שלבים שונים של התהליך מתבצעים באיזורים שונים של הצינורית כלומר בסביבה שונה. מיטוזה והתמיינות של spermatogonia ליצירת primary spermatocytes מתרחשת כולה בחלק הבאזלי. ה-primary spermatocytes עוברים אחר כך לחלק המרכזי דרך ה-tight junctions של תאי הסרטולי הנפתחים לקראתם בעוד חדשים מתהווים מאחוריהם. בחלק המרכזי מתרחשות החלוקות המיוטיות של הספרמטוגנזה, וה-spermatids מעוצבים לתאי זרע בזמן שהם נמצאים בגומחות הנוצרות על ידי התקפלות פנימה של ממברנת תאי הסרטולי. כאשר יצירת הזרע מושלמת ציטופלסמת תאי הסרטולי נסוגה והזרע משוחרר לחלל שם הוא יישטף על ידי על ידי הנוזל של החלל.
תאי סרטולי משמשים כנתיב לחומרי ההזנה בדרכם אל תאי הזרע המתפתחים, והם גם מפרישים את מירב הנוזל שנמצא בחלל הצינורית. לנוזל זה יש הרכב יוני מאוד אופייני. הוא מכיל גם הורמון קושר אנדרוגן הקושר טסטוסטרון שהופרש בתאי ליידיג וחצה את מחסום תאי סרטולי ונכנס לצינורית. ככה נשמר ריכוז גבוה של טסטוסטרון בחלל הצינוריות (ובכלל במערכת התעלות).
עד כאן הדגשנו כיצד תאי סרטולי על הסביבה היונית ועל סביבת חומרי ההזנה של תאי הזרע המתפתחים אולם הם מסוגלים לעשות יותר מכך: הם משמשים כמתווכים בין תאי הזרע להורמונים (FSH מיותרת המוח הקדמית, וטסטוסטרון מתאי ליידיג) המעודדים ספרמטוגנזה. במילים אחרות ההורמונים אינם פועלים ישירות על תאי הזרע אלא על תאי סרטולי שמגיבים בהפרשת מגוון שדרים כימיים המתפקדים כסוכנים פראקריניים המעודדים חלוקה והתמיינות של תאי זרע. התקשורת הזו אינה חד כיוונית מכיוון שתאי הזרע מפרישים סוכנים פארקריניים שבעזרת משוב עוזרים לשלוט בפעילות תאי הסרטולי.
בנוסף תאי סרטולי מפרישים את ההורמון החלבוני אינהיבין וסוכנים פאראקריניים שמשפיעים על תפקוד תאי ליידיג.