Британская ассоциация по ветеринарии мелких животных - Руководство по репродукции и неонатологии собак и кошек

Парасагиттальное и поперечное сечение пениса кобеля, видны краниальная длинная часть головки, луковица головки, кость полового члена и уретра (Christiansen, 1954, в измененной редакции)

ФИЗИОЛОГИЯ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ САМЦА

Процессы сперматогенеза (выработки сперматозоидов) и стероидогенеза (секреции гормонов) тесно взаимосвязаны, хотя и происходят в различных участках тестикулов. Это называется функциональной компартментализацией.

Сперматогенез осуществляется в семенных канальцах. Они состоят из базального и адлюминального слоев, содержат клетки двух типов — герминативные (зародышевые) клетки и клетки Сертоли (соматические). В базальном слое содержатся сперматогонии, которые делятся путем митоза, ближе к просвету канальца (в адлюминальном слое) находятся сперматоциты первого порядка, проходящие стадию мейоза и трансформирующиеся в сперматоциты второго порядка, и сперматиды. Базальный и адлюминальный слои разделены клетками Сертоли, формирующими специфический гемато-тестикулярный барьер. Барьер защищает адлюминальный слой от проникновения макромолекул из крови и интерстициальной жидкости, что создает благоприятные условия для мейоза.

Стероидогенез происходит в интерстициальной ткани семенников, состоящей из клеток Лейдига, тесно связанных с кровеносными и лимфатическими сосудами. Клетки Лейдига являются единственными клетками тестикулов, снабженными рецепторами ЛГ. ЛГ воздействует на рецепторы клеток Лейдига — в ответ происходит синтез некоторых стероидов, включая тестостерон. Тестостерон имеет первостепенное значение для развития вторичных половых признаков, функционирования добавочных половых желез, осуществления сперматогенеза и поддержания репродуктивной функции самца. Интерстициальные клетки окружают семенные канальцы, которые таким образом омываются жидкостью, богатой тестостероном.

У кобелей процедура сбора и анализа спермы хорошо разработана, тогда как у котов она осуществляется редко и только в рамках научных исследований. В результате у котов механизм сперматогенеза изучен недостаточно, отсутствуют данные об изменениях концентраций гонадотропин-рилизинг гормонов, гонадотропинов или половых стероидов, поэтому принято считать, что взаимодействие гипоталамуса, гипофиза и тестикулов осуществляется по той же схеме, что и у собак или других домашних животных.

Эндокринная регуляция репродуктивной системы самца

Контроль репродуктивной функции самцов осуществляется эндокринной системой с помощью двух гонадотропинов: лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), вырабатываемых передней долей гипофиза. Секреция гонадотропинов осуществляется под влиянием гонадотропин-рилизинггормона (ГнРГ), эпизодически вырабатываемого гипоталамусом. ГнРГ возбуждает специфические рецепторы на плазматической мембране гипофизарных клеток-гонадотрофов и стимулирует выработку ЛГ и ФСГ. Выработка ГнРГ контролируется по принципу отрицательной обратной связи тестостероном и его активными метаболитами: эстрадиолом и дигидротестостероном. Механизм отрицательной обратной связи действует на уровне гипоталамуса и гипофиза, что позволяет осуществлять связь между гипоталамусом, передней долей гипофиза и семенниками (фиг. 6.2). Отрицательная обратная связь осуществляется также с помощью эстрадиола, образующегося в результате периферической ароматизации тестостерона. Секреция ЛГ и ФСГ по механизму отрицательной обратной связи является общим для обоих гонадотропинов. Этот факт необходимо иметь в виду при клиническом назначении препаратов для воздействия на репродуктивные функции (фиг. 6.3). Несмотря на наличие механизма отрицательной обратной связи, концентрация ЛГ и ФСГ не всегда повышаются одинаково, в связи с чем было высказано предположение о существовании дополнительного ингибирующего фактора, названного ингибином, который отвечает исключительно за управление секрецией ФСГ. Вероятно, другие продукты клеток Сертоли — активины — могут оказывать противоположное воздействие и стимулировать выработку ФСГ.

Повышение уровня ЛГ и ФСГ после кастрации подтверждает существование отрицательной обратной связи между семенниками и гипофизом. Стимулирующий эффект ГнРГ на клетки Лейдига демонстрируется введением экзогенного ГнРГ, что приводит к повышению концентрации тестостерона в плазме крови, это можно использовать как тест для оценки функций гипофиза и клеток Лейдига.

Вслед за стимуляцией посредством ГнРГ происходит немедленный, но кратковременный выброс ЛГ, концентрация которого резко нарастает, но затем быстро снижается до базальных показателей, после чего он стремительно исчезает из периферической крови. В течение 24 часов у собак бывает от 5 до 20 всплесков ЛГ. Секреция тестостерона клетками Лейдига наблюдается приблизительно через 50 минут после пика концентрации ЛГ (фиг. 6.4), причем происходит как периферическое, так и общее повышение уровня тестостерона. Периферическая циркуляция тестостерона необходима для поддержания вторичных половых признаков, сексуального поведения и отрицательной обратной связи с секрецией гонадотропинов; в то время как его периферическое действие в тестикулах обеспечивает сперматогенез. Высокая концентрация тестостерона в тестикулах постоянно поддерживается благодаря связыванию тестостерона с андроген-связывающим белком (АСБ), вырабатываемым клетками Сертоли.

Система гипоталамус-гипофиз-семенники, отражающая влияние стероидных гормонов и гонадотропи-нов на функцию семенников.

АСБ — андрогенсвязывающий белок

Воздействие экзогенных агентов на основные функции семенников через систему гипоталамус-гипофиз-семенники (чХГ-человеческий хорионический гонадотропин, лХГ — хорионический гонадотропин из сыворотки жеребых кобыл)

ФСГ вместе с эндогенным тестостероном воздействуют на семенные канальцы, стимулируя клетки Сертоли, поддерживающие герминативные клетки. Это в свою очередь поддерживает сперматогенез, в частности развитие сперматид. Рецепторы ФСГ имеются на клетках Сертоли и, вероятно, также в сперматогониях, находящихся в семенных канальцах. Связываясь со специфическими рецепторами, ФСГ вызывает активацию аденилатциклазы, которая стимулирует выработку протеинов — АСБ и трансферрина, видимо, выполняющих важную роль в регуляции сперматогенеза, контролирует отрицательную обратную связь с помощью ингибина и, возможно, работу клеток Лейдига. Неизвестно, требуется ли ФСГ для поддержания сперматогенеза после того, как процесс уже инициирован. Механизм сперматогенеза нуждается в дальнейшем исследовании, тем более что он, вероятно, различен у разных видов животных. Известно, что у самцов одного вида цикл сперматогенеза нельзя ускорить, поэтому маловероятно, что ФСГ будет стимулировать этот процесс после того, как он начался. Вероятно, воздействие ФСГ заключается в снижении количества отмирающих герминативных клеток. По аналогии с ЛГ секреция ФСГ происходит скачкообразно, однако после стимуляции ГнРГ концентрация нарастает не так быстро, это выражается в меньшей амплитуде колебаний уровня ФСГ, наблюдаемых в периферической крови.

Взаимосвязь между ЛГ и секрецией тестостерона у собак

Принято считать, на процесс регуляции выработки тестостерона клетками Лейдига, на которых имеются пролактиновые рецепторы, — пролактин и ЛГ влияют как синергисты. В процессе сперматогенеза на стадии продукции сперматидов происходит секреция ингибина, подавляющего секрецию ФСГ по механизму отрицательной обратной связи.

Клетки Сертоли являются единственными тестикулярными клетками, связывающими ФСГ. Этот гормон косвенно стимулирует сперматогенез, воздействуя на клетки Сертоли, которые в свою очередь обеспечивают необходимую среду для развития герминативных клеток. Нормальная деятельность клеток Сертоли зависит от концентрации тестостерона, значительно более высокой в тестикулах, чем в периферической крови. Функционирование клеток Сертоли меняется в зависимости от стадии развития герминативных клеток, с которыми они связаны. Клетки Сертоли также вырабатывают вещества, контролирующие стероидогенез и сперматогенез. АСБ может обеспечивать повышение концентрации тестостерона в семенных канальцах или же осуществлять транспорт тестостерона к придатку семенника. Ингибин воздействует на переднюю долю гипофиза, вызывая угнетение секреции ФСГ, а следовательно, и сперматогенеза.

Механизм действия перечисленных гормонов приведен в табл. 6.1.