Fyziologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita1
Fyziologie mužského pohlavního ústrojí
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)
Tibor Stračina
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)2
Audiovizuální obsah prezentovaný během přednášky je autorským
dílem vytvořeným zaměstnanci Masarykovy univerzity. Jakékoliv
další šíření tohoto obsahu nebo jeho části bez svolení Masarykovy
univerzity je v rozporu se zákonem.
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)3
Mužské pohlavní žlázy
̶ Varle (testis)
̶ Semenotvorné kanálky (tubuli seminiferi contorti)
̶ Vývodní kanálky (tubuli recti, rete testis)
̶ Nadvarle (epididymis)
̶ Semenný provazec
̶ Chámovod (ductus deferens)
̶ Cévní a nervové zásobení
̶ M. cremaster
Převzato z:
https://www.britannica.com/facts/
testis#/media/1/588769/119207
Převzato z:
https://upload.wikimedia.org/wikiped
ia/commons/c/c3/Gray1144.png
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)4
Spermatogeneze
̶ Proces tvorby mužských pohlavních buněk
̶ Spermatogenetický cyklus: 16 dní
̶ Od spermatogonie po spermii: 80 – 90 dní
̶ Každý den varle opustí 60 – 150 mil. spermií
̶ Prepubertální gonocyty
̶ Spermatogonie A (tmavé) [a]
̶ Spermatogonie B (světlé) [b]
̶ Spermatocyty I [c+d]
̶ Spermatocyty II [e]
̶ Kulaté spermatidy [f]
̶ Elongované spermatidy [g]
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)5
Spermiogeneze
̶ Proces tvorby spermií ze spermatid
̶ Remodelace jádra
̶ Zmenšení objemu a změna tvaru (hydrodynamický)
̶ Protaminace (remodelace chromatinu) – ochrana genomu
̶ Vznik akrosomu
̶ Původ v Golgiho aparátu
̶ Tvorba bičíku
̶ Axonema z mikrotubulů
̶ Připojeno na distální centriol
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)6
Sertoliho buňky a spermatogeneze
̶ Mechanická opora
̶ Humorální a metabolická podpora
̶ laktát, transferin, ceruloplasmin, ABP
̶ růstové faktory (SCF, TGF-α, TGF-β, IGF-I, FGF, EGF)
̶ aromatáza, androgen binding protein (ABP; globulin)
̶ faktor inhibující migraci makrofágů (MIF)
̶ Hormonální produkce
̶ inhibin B, aktivin, antimülleriánský hormon (AMH)
̶ Hematotestikulární bariéra
̶ Fagocytóza
̶ Sekrece testikulární tekutiny
Receptory pro FSH
a testosteron
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)7
Hematotestikulární bariéra
̶ Varle – imunoprivilegovaný orgán
̶ Ochrana zárodečných buněk před imunitním
systémem muže i externími vlivy
̶ Anatomická bariéra
̶ Těsná a adherentní spojení na bazolaterální straně Sertoliho buněk
̶ Funkční (fyziologická) bariéra
̶ Selektivní transport látek mezi kompartmenty (transcelulárně)
̶ Imunologická bariéra
̶ Makrofágy, dendritické buňky, T-lymfocyty, cytokiny
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)8
Hormonální regulace spermatogeneze
̶ Regulační osa hypotalamus – hypofýza – varlata
̶ GnRH
̶ LH ovlivňuje Leydigovy buňky
̶ Sekrece testosteronu (parakrinie/endokrinie), ten proměňován na DHT (5α-reduktáza pod vlivem prolaktinu)
nebo na estradiol (aromatáza)
̶ FSH ovlivňuje Sertoliho buňky
̶ Tvorba inhibinu B a aktivinu, též AMH
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)9
Osud spermií v mužském pohlavním traktu
̶ Nadvarle – uchování a modifikace spermií v přirozeném prostředí
̶ Zásoba na ~3 ejakulace (depozice zejména v cauda epididymis)
̶ Stabilizace a postupné zvyšování koncentrace spermií (zejména kvůli absorpci vody)
̶ Modifikace povrchu (glykokalyx), dokončení kondenzace chromatínu (CB1 receptor)
̶ Látky důležité k maturaci: lipocaliny, CRISP1
̶ Aktivace pohybu (fosfatázy Ser/Thr, MIF)
̶ Funkce nadvarlete jsou řízeny lumikrinně
̶ Testosteron z varlete (též proměna na DHT nebo estradiol), přítomnost spermií, miRNAs
̶ Transport spermií nadvarletem: 8 – 17 dní
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)10
Přídatné pohlavní žlázy muže
̶ Prostata
̶ Semenné váčky
̶ Cowperovy a Littréovy žlázy
̶ Podílí se na složení ejakulátu
̶ Vytváří optimální prostředí pro spermie a jejich schopnost oplození
̶ Ochrana pohlavních orgánů muže před infekcí
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)11
Prostata (předstojná žláza)
̶ Nepárová žláza nezbytná pro normální plodnost muže
̶ Prostatický sekret
̶ Bezbarvá, slabě opaleskující tekutina, pH 6,4
̶ Ekrinní buňky: kyselá fosfatáza, prostatická proteáza, relaxin H2, fibrinolyzin, amyláza,
prostatický specifický antigen (PSA), citrát, Zn2+
̶ Parakrinní buňky: chromograniny, serotonin, bombesin, somatostatin a další
̶ Část látek vylučována v proteasomech
̶ Funkce: kolikvace ejakulátu, kapacitace spermií, motilita spermií, ochrana před
oxidačním poškozením, ochrana pohlavního traktu muže před infekcí
̶ Řízení sekrece – testosteron a 5-α-DHT
̶ Kontrakce prostaty
̶ Rychlé – během ejakulace – zejména adrenergní α1 R, též endotelíny, tromboxan A2
̶ Pomalé – spontánní – pravděpodobně vnitřní pacemaker (intersticiální buňky)
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)12
Semenné váčky (gll. vesiculosae)
̶ Párová tubulární žláza
̶ Vývod se připojuje na ductus deferens, vzniká tak
ductus ejaculatorius
̶ Mléčný vazký sekret
̶ Fruktóza, bikarbonát, askorbát, prostaglandiny, endorfin, transferin, laktoferin,
fibronektin, semenogelin I, sperm motility inhibitor, Ig Fc receptor III a další
̶ Řízení sekrece
̶ Testosteron (a estradiol), endokanabinoidy, ADH?
̶ Vyloučení sekretu (kontrakce hladké svaloviny) pod vlivem sympatiku (netypické
neurotransmitery – NPY, enkefaliny, ATP a jiné)
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)13
Cowperovy žlázy
a Littréovy žlázky
̶ Gll. bulbouretrales = Cowperovy žlázy
̶ Gll. uretrales = Littréovy žlázky
̶ Nevýznamné pro plodnost muže
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)14
Fyziologie koitu u muže
̶ Somatická a neurohumorální odpověď na sexuální stimulaci
̶ Sexuální reakční cyklus muže: vzrušení, plató, orgasmus, uvolnění
̶ Sexuální touha (libido)
̶ Sexuální reflexy: erekce, ejakulace
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)15
Sexuální reakční cyklus muže
̶ Vzrušení [1]
̶ Plató [2]
̶ Orgasmus [3]
̶ Uvolnění [4]
̶ Refrakterní fáze po orgasmu [5]
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)16
Vzrušení, plató
̶ Fyzické, emocionální, kognitivní, behaviorální stimuly
̶ Aktivace autonomního nervového systému
̶ Sympatikus: zvýšení srdeční frekvence, prohloubení
dýchání, sekrece semenných váčků, Cowperových ž.
̶ Parasympatikus: erekce penisu (reflex)
̶ Změna tonu kosterních svalů
̶ Částečná elevace varlat
̶ Plató různě dlouhé
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)17
Orgasmus, uvolnění
̶ Převládne sympatická stimulace
̶ Rytmické kontrakce svalů, zejména pánevního dna
̶ Uvolnění hormonů
̶ oxytocin (kontrakce hladkého svalstva, pocit sounáležitosti a důvěry)
̶ prolaktin (pocit uspokojení, pokles libida)
̶ endorfiny (pocit slasti)
̶ Ejakulace (reflex)
̶ Odeznívání erekce, návrat organismu do klidového stavu
̶ Refrakterní fáze
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)18
CNS a sexuální vzrušení
̶ Systém odměny
̶ Motivační systém
̶ Substatia nigra, tegmentum
̶ Stimulace z prefrontální kůry (GLU)
̶ Endokanabinoidní systém
̶ Dopamin – sexuální motivace
̶ Thalamus [f]
̶ Filtruje a integruje vstupy z míchy
̶ Sexuální preference, výběr partnera
̶ Komunikuje s temporálním lalokem (sexuální chování)
̶ Hypothalamus [e]
̶ Koordinace autonomních funkcí
̶ Sexuální identita, erekce, orgasmus
̶ Oxytocin, ADH, enkefaliny, dopamin
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)19
CNS a sexuální vzrušení
̶ Amygdala [d]
̶ Centrum emocí
̶ Emoční kontext pro sexuální stimuly
̶ Prefrontální a orbitofrontální kůra [a+b]
̶ Komplexní kognitivní procesy, sociální chování
̶ Kognitivní filtrace sexuálního chování
̶ Brzdí sexuální aktivitu (opioidy, endokanabinoidy, serotonin)
̶ Orgasmus (euforie, stimulace systému odměny)
̶ Kůra v oblasti g. cinguli [g] a insuly
̶ Zpracování sexuálních stimulů v různých kontextech
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)20
Mechanismus erekce penisu
̶ Dilatace arteriol vede k zvýšení průtoku a hromadění krve v erektilních tkáních
̶ Buněčný mechanismus: akumulace cGMP a/nebo cAMP
̶ Míšní reflex (erektilní centrum, S2-S4)
̶ Taktilní, vizuální, čichové aferentace
̶ Zásadní význam limbického systému – hypothalamus
̶ Vždy převaha parasympatiku
̶ Parasympatická stimulace arteriol – Ach (endotel – NO) + VIP + NO
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)21
Ejakulace
̶ Míšní reflex (ejakulační centrum, L1-L2)
̶ Překročení určité úrovně sexuální stimulace
̶ Sympatická stimulace ductus deferens, uretry, prostaty a semenných váčků
̶ Noradrenalin – rytmické kontrakce hladkých svalů d. deferens a uretry
̶ Emise seminální tekutiny do pars prostatica uretry
̶ Ejakulace spolu se sekretem prostaty a semenných váčků
̶ Podílí se též svaly pánevního dna (m. bulbouretralis)
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)22
Ejakulát
̶ Nehomogenní směs sekretů různých žláz
̶ Objem 1,5 – 8 ml (medián 3,7 ml)
̶ pH 7,6
̶ Koncentrace osmoticky aktivních částic 330 – 370 mmol/l
̶ Tekutá složka: seminální plasma
̶ Formované elementy: spermie, mikrovezikuly a další
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)23
Seminální plasma
̶ Vodní roztok iontů, nízkomolekulárních a makromolekulárních látek
̶ Původ (% objemu ejakulátu)
̶ Semenné váčky 65 %
̶ Prostata 25%
̶ Varlata a nadvarlata 5%
̶ Cowperove a Littréovy žlázy 5%
̶ Složení
̶ ionty: sodík, draslík (26 mmol/l), vápník, hořčík, zinek (3 mmol/l), hydrogenkarbonát
̶ fruktóza (16 mmol/l), glukóza, citrát (120 mmol/l), askorbát, galaktóza, sorbitol, k. sialová, L-karnitin
̶ proteiny (25-55 g/l): albumin, semenogelin 1 a 2, fibronektin, eppin, PSA, relaxin H2, lysozym
̶ minoritní: prostaglandiny, spermin, spermidin, urea, kreatin
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)24
Spermie
̶ Tvoří 1 – 5 % objemu ejakulátu
̶ Celkem 40 – 1000 mil. na 1 ejakulát (medián 250 mil.)
̶ Alespoň 15 mil. spermií v 1 ml ejakulátu
̶ Různá morfologie (jen cca 15 % zcela normálních)
̶ Pro oplození nezbytný rychlý progresivní pohyb
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)25
Mikrovezikuly a další formované složky
̶ Mikrovezikuly jsou váčky ohraničené membránou, vznikají exocytózou
̶ Mohou fúzovat se spermiemi, přenášet do nich látky a ovlivnit jejich funkce
̶ Prostasomy – produkované v prostatě
̶ Antooxidační a imunosupresivní účinek, metabolismus glukózy, kyselá fosfatáza, PSA, a další látky
̶ Epididymosomy – produkované v nadvarleti
̶ Důležité ve vyzrávání spermií v nadvarleti, aktivace pohybu, stabilizace spermie, inhibice kapacitace, sperm
binding protein 1 a ubikvitin odstraňují odumírající spermie
̶ Další formované elementy
̶ Krvinky (ve větší množství patologie), prostatické konkrementy, buněčný detritus (odloupané epitelie)
̶ Amyloidové fibrily vznikající při kolikvaci
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)26
Mikrobiom ejakulátu
̶ Ejakulát není sterilní
̶ Převažuje Lactobacillus (lepší plodnost) nebo Prevotella (horší plodnost)
̶ Poruchy plodnosti jsou časté u výskytu Ureaplasma urealyticum,
Enterococcus faecalis, Mycoplasma hominis
̶ Přítomnost virů je vždy patologie
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)27
Frakce ejakulátu
̶ Nedochází k úplnému promíchání v uretře
̶ Jednotlivé složky jsou během ejakulace vylučovány postupně
̶ Prostatický sekret [a]
̶ Obsah epididymis [b]
̶ Sekret semenných váčků [c]
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)28
Koagulace a kolikvace ejakulátu
̶ Koagulace – bezprostředně po ejakulaci
̶ Zejména sekret ze semenných váčků (pozdní frakce)
̶ Vzniká gelatinózní sraženina (koagulum)
̶ Proteinové sítě – zejména vazba semenogelinu 1 a 2, též fibronektin
̶ Kolikvace – cca 15-20 min po ejakulaci
̶ opětovné ztekutění
̶ Peptidázy štěpí sítě proteinů – hlavně kalikreinu podobná peptidáza 3 (KLK3, PSA), též další
̶ Reverzibilní inhibice peptidáz ionty Zn2+
̶ Vznikají štěpné produkty – semenogelinové fragmenty (amyloid), α-inhibiny, a další
̶ Fyziologický význam – zadržení ejakulátu v pohlavním traktu ženy
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)29
Fyziologie spermie
̶ Vysoce specializovaná buňka
̶ Metabolismus – ATP pro pohyb
̶ Glykolýza (glukóza, fruktóza, pyruvát), oxidativní fosforylace (dostupnost ADP)
̶ Membránové transportéry
̶ Na+/K+ ATPasa
̶ Na+/H+ antiport a protonové kanály
̶ Iontové kanály (napěťově řízené Na+ kanály, Ksper, CatSper, Dsper a další)
̶ Receptory spermií
̶ Pro vazbu působků – např. androgenů, FSH, progesteronu, estrogenů, Ach, leptinu, kalcitoninu, vitaminu D, AT2,
opioidní a kanabinoidní, pro NO, chuťové receptory – regulace metabolismu, motility, kapacitac
̶ Receptory pro vazbu na zona pellucida
̶ Receptory pro vazbu na membránu oocytu: IZUMO1 a SPACA6
Klinická reprodukční fyziologie (EMRF0711p)30
Pohyb spermie
̶ Aktivace v epididymis (modifikace PP1γ2; fosfatázy Ser/Thr, MIF)
̶ Rotační pohyb podél dlouhé osy a zároveň podél osy pohybu –
výsledkem je „vývrtkovitý“ pohyb
̶ Dva typy: aktivní a hyperaktivní
̶ Aktivní ihned po ejakulaci – symetrické pohyby bičíku s malou amplitudou, lineární trajektorie
̶ Hyperaktivní až po kapacitaci – asymetrické pohyby bičíku s velkou amplitudou, oblouková trajektorie
̶ Regulace pohybu: Ca2+, cAMP dependentní proteinkináza A
̶ Chemotaxe, reotaxe, haptotaxe, termotaxe
Převzato z:
Pavel Trávník, Klinická fyziologie lidské
reprodukce, Grada Publishing, 2022