Механизмы половой дифференцировки

Биологические уровни формирования пола

Основы образования пола гонад и соматического пола млекопитающих Генотипическая половая дифференцировка: Присутствие Y-хромосомы семенник Отсутствие Y-хромосомы яичник Фенотипическая половая дифференцировка: Присутствие ФРМК и андрогенов – мужской фенотип Отсутствие ФРМК и андрогенов – женский фенотип

Временная шкала детерминации пола Оплодотворение 4н. 5н. 6н. 7н. 9н. Появление первичных половых клеток Формирование бипотенцивльных гонад Формирование половых тяжей Миграция половых клеток в гонаду Становление гонадного пола Дифф. Мюллеровых или Вольфовых протоков Секреция тестостерона, появление различий наружных половых органов Формирование оогоний и сперматооний 2м.-7 м. Роды

годы 040 роды недели тестостеронэстрадиол лептин Динамика продукции половых гормонов в развитии человека Мужчины (тестостерон ) Женщины (эстрадиол) мелатонин

годы 040 роды недели лептин АМГ Динамика продукции антимюллерового гормона в развитии человека мелатонин лептин

Генетические механизмы половой дифференцировки

Хромосомный пол Гонадный пол Базисная (нейтральная) программа пола База для реализации гормональной программы пола (синтез полспецифических стероидов гонад; экспрессия рецепторов половых стероидов)

Мезодерма первичной почки Половые тяжи Бипотенциальная гонада Яичник Семенник WT-1, SF-1 DAX1, SOX-9 DAX-1SRYSOX-9 Ген Y-хромосомы Wnt4 Ген Х-хромосомыГены аутосом Образование пола гонад

самки XX или X0 поддерживающие клетки префолликулярные клетки фолликулярные клетки половые клеткивхождение в мейозооциты самцы XYподдерживающие клетки клетки Сертоли [экспрессия Tdy] семенные канальцы половые клеткиторможение мейозапросперматогонии Формирование яичников и семенников у млекопитающих

Женский нейтральный пол и экспрессия половых хромосом в онтогенезе млекопитающих

Гормональные механизмы половой дифференцировки

Полспецифические особенности формирования пола Женский пол млекопитающих Хромосомный пол (ХХ) Женский фенотип соматического пола Женский пол гонад Эстрогены, прогестины (регуляция) Мужской пол млекопитающих Хромосомный пол (Х Y ) Мужской пол гонад Мужской фенотип соматического пола Андрогены (детерминация)

Бисексуальная прегонада Герминативные клетки Дифференцировка и рост потенциально женских производных Мюллеровых каналов Дифференцировка по женскому типу внешних репродуктивных органов Механизм половой дифференцировки по женскому типу Оогонии ХХ Клетки гранулезы Эстрогены

Регрессия мюллеровых каналов и случайных оогониев Бисексуальная прегонада Герминативные клетки Активация гена SRY Y-хромосомы Клетки Сертоли Сперматогонии Клетки Лейдига Дифференцировка и рост потенциально мужских производных Вольфовых каналов ФРМК Тестостерон 5альфа-ДГТ Дифференцировка по мужскому типу внешних репродуктивных органов Механизм половой дифференцировки по мужскому типу XY

Функции ФРМК (AMH) Участие в дифференцировке клеток Лейдига Направление дифференцировки половых клеток в сперматогонии Регрессия мюллеровых каналов Опущение яичек в мошонку

Этапы половой дифференцировки репродуктивных органов человека

Механизмы половой дифференцировки мозга Циклический центр: передний гпт преоптическая область, супрахиазматическое ядро Тонический центр: медиобазальный гпт вентромедиальное и аркуатное ядра Гипофиз Гн-РГ Андрогены семенников Нейроны ЦЦ: ароматаза эстрогены катехолэстрогены КОМТ метоксиэстрогены: Снижение метаболизма адреналина и других КХА, перераспределение серотонинергических и КХА нейронов

Половая дифференцировка функций печени Гипофиз Гонады Печень СТГ Андрогены, эстрогены

3,5 ч 1,5 ч СТГ STAT 5a STAT 5b СТГ печень Экспрессия цитохрома P450 маскулинизацияфеминизация АндрогеныЭстрогены Гормональный механизм половой дифференцировки экспрессии цитохромов P-450 в печени крысы

Ползависимость продолжительности жизни Компонент осиИнактивирующая Мутация/нокаут ФенотипПродолжительность жизни Prop1Prop1 df/df Мыши-карлики Ames Рост на 68% у самок Рост на 49% у самцов Pit1Pit1 dw/dw Мыши-карлики Snell Рост Рецептор СТГ-РГGHRHR lit/lit Мыши-карлики Little (66% от нормы) Рост на 25% у самок Рост на 23% у самцов СТГИнакт. мутацииКарликовость? Рецептор СТГGHR-KO MiceМыши-карлики Ларона Рост ИФР-1Инакт. мутации IGF-KO Карликовость карликовость Гибель до половозрелости Рецептор ИФР-1IGF-1R-KO +/- IGF-1R-KO -/- Самки < на 5% Самцы < на 8% Карлики Рост на 33% у самок Рост на 16% у самцов Постнат. смерть

Гормональная регуляция размножения

Особенности периода репродукции у человека Долгоживущий вид (низкая плодовитость) Моноовуляторный цикл Продолжительность светового дня не используется для подавления размножения (отсутствие сезонности) Редукция природных противозачаточных средств (сезонность, лактация, беременность) Отсутствие изменений фенотипа и полового поведения в момент овуляции (животные - изменение окраски кожных покровов, изменение фенотипа внешних половых органов, изменение полового поведения, поиски самца, реакция на феромоны, лордозная поза и т.д.) Возможность дополнительного спаривания после овуляции (животные - закрытие или заращение влагалища и т.д.) Угнетающее действие лактации на овуляцию, а не на имплантацию как у многих видов животных

Половое созревание человека Длительный период неполовозрелости (человек=1/4- 1/5 жизни, животные=1/8-1/10) Неравномерность полового созревания: 1 год, 5-6 лет, лет) Роль лептина () и мелатонина ()

Динамика продукции дегидроэпиандростерон-сульфата (DHEA-S) корой надпочечников в развитии человека Рождение Эмбриогенез Возраст, годы МужчиныЖенщины

годы 040 роды недели тестостеронэстрадиол лептин Динамика продукции половых гормонов в развитии человека Мужчины (тестостерон ) Женщины (эстрадиол) мелатонин

М е л ат о н и н М е л ат о н и н Короткие дниДлинные дни СеменникСем-ник Время суток Длительность фотопериода, продукция мелатонина и репродуктивная функция у барана

Гормональная регуляция размножения у мужских особей

Объекты гормональной регуляции репродуктивной функции у мужских особей Сперматогенез (количество и активность сперматозоидов, включая поперечную и продольную подвижность, но не скорость сперматогенеза) Качественный и количественный состав семенной жидкости (добавочные половые железы) Половое поведение Другие ткани

Андрогензависимые и андрогеннезависимые зоны оволошения АндрогенНЕзависимыеАндрогензависимые Затылочная область Брови и ресницы Темя Лобная часть Борода Подмышки - адренархе Грудь Лобок – адренархе Конечности

PRL LH FSH кл.Лейдигатестостерон кл.Сертоли (-) сперматогонии Основные гормональные регуляторы семенников

Функции и гормональная регуляция активности клеток Лейдига ФУНКЦИИ: Системная и местная секреция тестостерона Поддержание активности клеток Сертоли ДЕЙСТВИЕ ГОРМОНОВ НА КЛЕТКИ ЛЕЙДИГА: ЛГ - стимуляция синтеза андрогенов Пролактин – снижение синтеза андрогенов Эстрогены – снижение рецепторов ЛГ ИФР-1 – рост рецепторов ЛГ Ингибин - снижение продукции андрогенов Активин – стимуляция продукции андрогенов

Секреторная активность и гормонзависимые функции клеток Сертоли Секреторная активность: ФРМК эстрогены (ФСГ (+)) ингибин (ФСГ (+)) активин ИФР-1 Андроген-связывающий белок (ФСГ (+)) ГОРМОНЗАВИСИМЫЕ ФУНКЦИИ: Формирование и поддержание гемато-тестикулярного барьера (ФСГ(+)) Контроль состава среды, окружающей дифференцирующиеся сперматогонии (ФСГ (+)) Направление дифференцировки гоноцитов в сперматогонии (ФРМК) Прогрессия дифференцировки сперматоцитов в сперматозоиды (ФСГ(+)) Стимуляция пролиферации половых клеток (активин (+); ингибин (-)) Фагоцитоз резидуальных телец - продуктов сперматогенеза (ФСГ (-))