Розвиток сечової та статевих систем в онтогенезі

Щоб зрозуміти складний процес розвитку нирок, інших органів сечової та статевих систем у зародка і плода людини, потрібно звернути увагу на утворення цих органів у деяких хребетних тварин.

В онтогенезі тварин послідовно змінюють одна одну три стадії розвитку нирки: передня нирка, або переднирка; первинна нирка; постійна, або остаточна нирка.

Передня нирка, або переднирка (pronephros) утворюється на ранніх стадіях ембріонального розвитку всіх хребетних тварин. У зародка людини переднирка утворюється на третьому тижні ембріогенезу і функціонує 40–50 годин. Кожна переднирка складається з декількох канальців – протонефридій, що відкриваються одним кінцем – лійкою в первинну порожнину тіла (celom), а протилежним – у парну протонефральну протоку, що перетворюється надалі в мезонефральну протоку (протоку Вольфа). Поблизу лійок розташовані судинні клубочки, в яких відбувається фільтрація рідини, що утворюється з плазми крові. Ця рідина надходить у первинну порожнину тіла, а потім у просвіт канальців. Обидві протонефральні протоки у хвостовій (каудальній) ділянці тіла відкриваються в кінцевий відділ задньої кишки (у клоаку). У зародків вищих хребетних тварин і людини переднирка швидко редукується, її замінює парна первинна нирка. Переднирка як видільний орган залишається тільки у ланцетника (клас тварин головохордових).

Первинна нирка (mesonephros), яку ще називають тілом Вольфа, закладається в ділянці тулуба зародка каудально від переднирки наприкінці третього тижня розвитку. Вона формується з 25 сегментних ніжок, що відокремлюються від сомітів і спланхнотома, перетворюючись у канальці первинної нирки – метанефридії. Ці канальці починаються сліпо. Назустріч канальцям первинної нирки від аорти відходять судини, що галузяться і утворюють капілярні клубочки. Сліпі кінці канальців охоплюють капілярні клубочки, утворюють для них капсули і разом формують ниркові тільця. Протилежний кінець кожної метанефридії відкривається в мезонефральну протоку (протоку Вольфа). Первинна нирка зародка людини функціонує як головний видільний орган до кінця другого місяця внутрішньоутробного життя.

Первинна нирка зберігається на все життя тільки у круглоротих тварин, деяких риб і амфібій. У вищих хребетних тварин первинна нирка і мезонефральна протока пізніше частково редукуються. Із частин первинної нирки, що залишилися, розвиваються деякі сечові і статеві органи. З боків від обох мезонефральних проток із клітин, що вистеляють стінки первинної порожнини тіла, розвивається також парна парамезонефральна протока (протока Мюллера). Верхні (проксимальні, або краніальні) кінці парамезонефральних проток відкриваються в первинну порожнину тіла, а нижні (дистальні, або каудальні), з’єднуючись між собою, відкриваються загальним вічком у сечостатеву пазуху. У жінок із парамезонефральних проток розвиваються маткові труби, матка і піхва. У чоловіків цей орган редукується, але від нього залишається прияєчко і передміхуровий мішечок (чоловіча маточка).

Постійна, або остаточна нирка (metanephros) є парною, вона замінює первинну нирку. У людини постійна нирка закладається на другому місяці ембріогенезу нижче первинної нирки, але її формування закінчується після народження дитини. Вона утворюється з двох джерел – з виросту мезонефральної протоки і нефрогенної тканини. З каудальної ділянки мезонефральної протоки (протоки Вольфа) виникає брунька, що росте догори і вздовж тіла зародка. З цієї трубчастої структури утворюється сечовід, ниркова миска, великі і малі ниркові чашечки, сосочкові протоки і збірні ниркові канальці. Нефрогенна тканина – це ділянка мезодерми каудальної частини зародка, що не поділена на сегментні ніжки. З нефрогенної тканини утворюються усі ниркові канальці нефронів, із проксимального відділу яких розвивається капсула клубочка (капсула Шумлянського – Боумена), охоплюючи судинний клубочок ниркового тільця, а дистальні їх кінці сполучаються із збірними нирковими канальцями.

Постійна нирка стає функціонально активною близько 12-го тижня ембріогенезу. Сеча надходить в амніотичну порожнину і змішується з амніотичною рідиною. Плід заковтує цю рідину, і вона надходить у травний канал для повторного виділення через нирки в амніотичну рідину. Упродовж плодового періоду нирки не забезпечують виділення кінцевих продуктів метаболізму, оскільки цю функцію виконує плацента.

Постійна нирка, початково розміщена в ділянці таза, з часом “піднімається” в майбутню поперекову ділянку. Це “підняття” нирки викликане зменшенням кривини тіла, а також його ростом у поперековому та крижовому відділах.

Розвиток сечового міхура і сечівників пов’язаний з перебудовою клоаки. Клоака є розширеним кінцевим відділом задньої кишки (ентодермального походження) і служить для видалення калу, сечі і статевих клітин у більшості хребетних тварин, окрім плацентарних ссавців. У зародків тварин-ссавців у клоаку відкриваються обидві мезонефральні протоки (протоки Вольфа) і спільна парамезонефральна протока (протока Мюллера). У зародка людини клоака в процесі розвитку також розділена поперечною сечовопрямокишковою перетинкою, що проходить у лобовій площині, на передній і задній відділи. З переднього відділу, що називається сечово-статевою пазухою, надалі розвинуться тіло і верхівка сечового міхура (частково з алантоїса). Трикутник сечового міхура і його дно розвиваються з кінцевих відділів (вічок) мезонефральних проток на другому місяці ембріогенезу. Із заднього відділу клоаки формується пряма кишка.

У зародків хребетних тварин, зокрема людини, спочатку утворюються індиферентні статеві залози – подібні у зародків чоловічої і жіночої статі. Цей період триває з третього по шостий тиждень ембріогенезу.

Первинні статеві клітини – гоноцитобласти утворюються у первинній смужці зародка і в прилеглій до неї мезодермі. На третьому тижні ембріогенезу гоноцитобласти мігрують в ентодерму жовткового мішка, де вони починають інтенсивно розмножуватись (проліферують). Одночасно на поверхні кожної первинної нирки потовщується целомічний епітелій, з якого утворюється статевий валик. Гоноцитобласти виселяються зі стінки жовткового мішка і мігрують у стінку задньої кишки, а звідти по кровоносних судинах переносяться у статеві валики.

Статева диференціація є складним процесом, пов’язаним з багатьма генами, декотрі з яких є автосомними. Ключем до статевого диморфізму є Y-хромосома, яка містить на короткому плечі ген SRY (sexdetermining region on Y). Білковий продукт цього гена є фактором детермінації яєчка. Під його впливом розвиваються чоловічі статеві ознаки, а за його відсутності – жіночі. Розташовані в яєчку клітини Сертолі продукують MIS (мюллерівську інгібіторну субстанцію), яка викликає регресію парамезонефральних проток і диференціацію зовнішніх статевих органів за чоловічим типом. У жінок MIS не синтезується, і за її відсутності розвиваються похідні парамезонефральних проток (цей процес супроводжується регресією мезонефральних проток). За відсутності андрогенів індиферентні зовнішні статеві органи стимулюються естрогенами і розвиваються за жіночим типом.

Розвиток внутрішніх чоловічих статевих органів

Яєчка починають утворюватися на шостому тижні ембріогенезу. Від обох статевих валиків у кожну первинну нирку вростають тяжі епітеліальних клітин – статеві шнури, у товщі яких містяться гоноцитобласти. Зі статевих шнурів утворюються звивисті і прямі сім’яні трубочки, а також сітка яєчка. Тільки на шостому місяці внутрішньоутробного розвитку в сім’яних трубочках гоноцити починають диференціюватися на сперматогонії. У подальшому в прямих сім’яних трубочках і в стінці яєчка гоноцити редукуються.

Із целомічного епітелію статевих валиків розвиваються сустентоцити яєчка, з мезенхіми первинної нирки – ендокриноцити, а з гоноцитобластів – гоноцити і сперматогенні клітини. Виносні проточки яєчка і прияєчка утворюються з канальців первинної нирки. З мезонефральної протоки розвивається протока над’яєчка, сім’явиносна і сім’явипорскувальна протоки, а також пухирчаста (сім’яна) залоза. Білкова оболонка яєчка утворюється з мезенхіми, що оточує первинну нирку. Парамезонефральні протоки атрофуються і редукуються, лише з незначної їх частини у чоловіків залишається прияєчко і передміхуровий мішечок (чоловіча маточка).

Передміхурова залоза починає формуватися на 10–12-му тижні внутрішньоутробного розвитку з епітеліальних виростів зачатка сечівника у прилеглу мезенхіму. Із 40–50 епітеліальних тяжів утворюються часточки передміхурової залози з залозистими структурами. Пізніше з мезенхіми виникають м’язовосполучнотканинні елементи. Цибулинно-сечівникові залози розвиваються з епітеліальних виростів губчастої частини сечівника. Проточки передміхурової залози і протоки цибулинно-сечівникових залоз відкриваються вічками в тих місцях, де відбувалася їх закладка. На сьомому місяці внутрішньоутробного розвитку плода зі сполучної тканини, що оточує вже округлене яєчко, формуються його оболонки.

Розвиток внутрішніх жіночих статевих органів

Яєчники починають утворюватись, на відміну від чоловічої статевої залози, на два тижні пізніше – на восьмому тижні ембріогенезу. Від обох статевих валиків у кожну первинну нирку вростають тяжі епітеліальних клітин – статеві шнури, у товщі яких містяться первинні статеві клітини – гоноцитобласти. Але при диференціації індиферентних статевих залоз у яєчники вони відразу розділяються на два первинні шари: зовнішній кірковий і внутрішній мозковий. В основі первинної нирки інтенсивно розвивається мезенхіма, при цьому редукуються вільні кінці статевих шнурів і ниркових канальців. Із залишків тіла первинної нирки, що утворене з мезенхіми, формується мозкова речовина яєчника.

Первинні статеві клітини – гоноцитобласти поступово зміщуються з мозкової речовини у кору майбутнього яєчника. Від поверхневого епітелію статевого валика в кіркову речовину продовжують вростати статеві шнури. Мезенхіма поступово проростає через шнури, формуючи первинні фолікули. У кожному первинному фолікулі розміщений гоноцитобласт, оточений фолікулярним епітелієм. Фолікулярні клітини диференціюються з епітеліоцитів статевого валика. Фолікулярні клітини забезпечують живлення статевих клітин, продукують статеві гормони, що регулюють процеси формування жіночих статевих органів. У дівчаток-немовлят статеві шнури продовжують вростати в яєчник, але наприкінці першого року життя цей процес припиняється.

З верхніх (проксимальних) частин парамезонефральних проток (проток Мюллера) утворюються маткові труби. Нижні частини обох парамезонефральних проток зливаються в одну протоку, з якої виникають матка і піхва. Під час розвитку жіночої статевої системи мезонефральна протока (протока Вольфа) редукується.

Із залишків канальців первинної нирки формуються рудиментарні придатки яєчника – над’яєчник і прияєчник, а з мезонефральної протоки – поздовжні протоки  над’яєчника.

Статеві залози людини в процесі розвитку переміщуються заочеревинно від місця їх закладки в поперековій ділянці в ділянку таза. Яєчники залишаються в порожнині малого таза і прикріплюються до заднього листка широкої маткової зв’язки, а яєчка виходять із черевної порожнини через пахвинний канал і опускаються в калитку.

Опускання статевих залоз – яєчок і яєчників (descensus testis et ovarium) забезпечує статево-пахвинна зв’язка (lig. genitoinguinale), яка містить гладкі міоцити і еластичні волокна. Зв’язка починається від нижнього кінця яєчка чи від маткового кінця яєчника, а прикріплюється до дна калитки чи вплітається в клітковину лобка. У чоловіків ця зв’язка називається напрямною зв’язкою яєчка (gubernaculum testis). Яєчко опускається в калитку заочеревинно по шляху, що прокладений піхвовим відростком очеревини.

Наприкінці третього місяця розвитку плода яєчка розташовані в клубових ямках, на шостому місяці вони підходять до глибоких пахвинних кілець. Упродовж 7-го місяця внутрішньоутробного розвитку плода яєчка проходять через пахвинний канал разом з сім’явиносною протокою, судинами і нервами, що входять до складу сім’яного канатика, і опускаються в калитку.

Розвиток зовнішніх статевих органів

На третьому місяці внутрішньоутробного розвитку людини попереду від відхідникової (клоакальної) мембрани на передньонижній стінці сечово-статевої пазухи з мезенхіми виникає статевий горбок (tuberculum genitale). Позаду від цього горбка в напрямку до відхідника поздовжньо розташована сечово-статева борозна (sulcus urethralis). Через цю щілину відкривається назовні сечово-статева пазуха. Сечово-статева борозна обмежована з боків статевими складками (plicae genitales). З боків від статевого горбка і статевих складок утворюється півмісяцеве підвищення шкіри і підшкірної клітковини – статеві валики (tori genitales), які ще називаються губно-калитковими горбами. Усі ці структури є індиферентними зовнішніми статевими органами, з яких надалі розвиватимуться зовнішні чоловічі чи жіночі статеві органи.

При розвитку особини чоловічої статі статевий горбок швидко росте і подовжується, перетворюючись на печеристі тіла статевого члена. Статеві складки також ростуть, сечово-статева борозна поглиблюється і перетворюється в жолобок, а в результаті зрощення його країв утворюються чоловічий сечівник і губчасте тіло статевого члена. У процесі росту статевого члена зовнішнє вічко чоловічого сечівника поступово пересувається в дистальний кінець. Місце зрощення статевих складок зберігається у вигляді шва статевого члена. Статеві валики ростуть, зближаються і зростаються по серединній лінії, утворюючи калитку. На місці зрощення статевих валиків утворюється шов калитки.

При розвитку особин жіночої статі статевий горбок  росте  повільно  і  перетворюється  в  клітор, а зі статевих складок утворюються малі соромітні губи.  Дистальна  частина  сечово-статевої  борозни розширюється і перетворюється в присінок піхви, куди відкриваються жіночий сечівник і піхва. Статеві валики ростуть, з них утворюються великі соромітні губи.

Сечово-прямокишкова перетинка, що розділяє клоаку на сечово-статеву пазуху і пряму кишку, розростається каудально до клоакальної мембрани. Тому ця мембрана розділяється на передню частину – сечово-статеву перетинку, і задню частину – відхідникову пластинку. Кожна пластинка самостійно проривається, внаслідок чого утворюються сечово-статевий отвір і відхідник. Навколо цих отворів з мезодерми, що вростає у товщу сечово-статевої і відхідникової пластинок, виникають поперечнопосмуговані м’язові волокна. Ці м’язові волокна формують зовнішній м’яз-замикач сечівника, зовнішній м’яз-замикач відхідника, м’яз-підіймач відхідника та інші м’язи промежини.

 Варіанти, аномалії та вади розвитку органів сечової та статевих систем

Як відомо, розвиток статевих залоз зумовлений генетично, а перетворення канальців переднирки і первинної нирки на інші структурні компоненти сечових, внутрішніх і зовнішніх статевих органів регулюються ще й низкою гормонів. В ембріогенезі, особливо в його критичні періоди, під впливом зовнішніх і внутрішніх шкідливих факторів часто виникають різноманітні вроджені варіанти, аномалії та вади розвитку сечових і статевих органів.

Серед аномалій нирок найчастіше буває незвичне розташування нирки, яке пов’язане з її «підняттям» у пренатальному онтогенезі. Під час свого «підняття» нирки проходять крізь артеріальну розвилку, утворену пупковими артеріями, однак інколи одна з нирок не завершує цього процесу. Тоді вона залишається у тазі і носить назву тазової нирки. Інколи обидві нирки прилягають так щільно одна до одної під час проходження крізь артеріальну розвилку, що їх нижні полюси зливаються. Підковоподібна нирка звичайно розміщена на рівні нижніх поперекових хребців, оскільки її підйому перешкоджає корінь нижньої брижової артерії. Підковоподібна нирка є поширеною аномалією і трапляється з частотою 1 випадок на 600 осіб.

Вкрай рідко трапляються випадки, коли зростаються верхні і нижні кінці обох нирок і формується кільцеподібна нирка. При порушеннях розвитку канальців і капсул клубочків, що залишаються в нирці у вигляді ізольованих пухирців, розвивається вроджена кістозна нирка. В 1 % випадків спостерігається розділення ниркової миски в одній нирці (рідше в обох). Дуже мінливою є кількість ниркових пірамід (від 15 до 35), ниркових сосочків (від 4 до 15), малих ниркових чашечок (від 4 до 14). У 87,5 % випадків буває 2–3 великі ниркові чашечки. Іноді великі ниркові чашечки розділені і кожна самостійно відкривається в ниркову миску. Спостерігається подвоєння одного чи обох сечоводів. Трапляється також розгалуження верхньої частини сечоводів, рідше – його нижньої частини. Іноді утворюються додаткові звуження сечоводів чи їх розширення – дивертикули  сечоводу.

У сечовому міхурі трапляються різноманітні випинання його стінки. Дуже рідкісною вадою розвитку сечового міхура є розщеплення його передньої стінки, що зазвичай супроводжується незрощенням лобкових кісток – ектопія сечового міхура. При цьому порожнина сечового міхура відкривається назовні. При подвоєнні сечоводів у сечовому міхурі збільшується відповідно число вічок. Трапляються варіанти високого розташування сечового міхура, при якому він має грушоподібну форму. У похилому і старечому віці іноді виникає асиметрія сечового міхура.

Бувають випадки, коли одне чи обидва яєчка недорозвинені, або їх немає в калитці у зв’язку з затримкою їх опускання. Затриматися в порожнині таза або в пахвинному каналі може одне яєчко чи навіть обидва яєчка (крипторхізм). Іноді під час опускання яєчко залишається в незвичному місці – у черевній порожнині, під шкірою промежини або навіть під шкірою в ділянці зовнішнього кільця стегнового каналу – підшкірного розтвору. При незарощенні піхвового відростка очеревини пахвинний канал сполучається з очеревинною порожниною, тоді в цей канал може проникати петля тонкої кишки – утворюється вроджена грижа. У яєчках дуже мінлива кількість часточок і виносних проточок. Іноді одна чи обидві сім’явипорскувальні протоки відкриваються не в сечівник на сім’яному горбку, а в збільшений передміхуровий мішечок (у чоловічу маточку). Описана навіть невелика піхва, що відкривається в чоловічий сечівник.

Досить часто трапляються різні аномалії чоловічого сечівника, зокрема, неповне закриття сечівника знизу – гіпоспадія сечівника. При цьому чоловічий сечівник має вигляд відкритого знизу жолоба, довжина якого дуже мінлива. Іноді чоловічий сечівник розщеплений зверху – епіспадія сечівника. Зрідка епіспадія сполучається з незрощенням передньої черевної стінки і відкритим попереду сечовим міхуром (ектопія сечового міхура). Часто отвір передньої шкірочки статевого члена дуже вузький, тоді його головка не оголюється.

Трапляються випадки ненормального опускання яєчників. При цьому один чи обидва яєчники розташовані в ділянці глибокого пахвинного кільця або проходять через пахвинний канал і розміщуються під шкірою великих соромітних губ. У 2–4 % жінок трапляється додатковий яєчник різних розмірів. Можливе вроджене недорозвинення одного чи обох яєчників. Дуже мінливими є форма і розміри яєчників навіть в однієї особи. Дуже рідко відсутня одна або обидві маткові труби, а також трапляється закриття їхнього черевного отвору або маткового вічка. Приблизно в 20–25 % випадків на торочках маткової труби є маленький пухирець (гідатида Морґаньї), а в 15–20 % випадках маткова труба має додаткові отвори.

При неповному зрощенні кінцевих відділів правої і лівої парамезонефральних проток розвивається дворога матка. Дуже рідко при повному незрощенні цих двох проток утворюються дві матки і дві піхви. При затримці розвитку однієї парамезонефральної протоки виникає асиметрична чи однорога матка. Іноді порожнина матки розділена на дві половини повною чи неповною перетинкою. Нерідко трапляються випадки, коли розвиток матки ніби зупиняється, тоді таку матку називають дитячою, або інфантильною. Часто трапляються варіанти форми, товщини й отворів дівочої перетинки. Вона може бути кільцеподібною, півмісяцевою, торочкуватою, а діаметр отвору коливається від 1 до 12 мм. Дуже мінливими є розміри малих соромітних губ і клітора.

Оскільки статевий розвиток чоловіків та жінок розпочинається ідентично (індиферентна стадія розвитку в ембріогенезі обох статей), не дивно, що при диференціації та детермінації статі трапляються аномалії. У деяких випадках ці аномалії призводять до появи осіб з ознаками обох статей, відомих як гермафродити. Гермафродит – у давньогрецькій міфології син Гермеса і Афродіти, з’єднаний богами з німфою Салмакідою так, що їхні тіла утворили єдине ціле. Розрізняють справжній і несправжній гермафродитизм.

Справжній гермафродитизм трапляється вкрай рідко. Справжні гермафродити одночасно мають тканину яєчок і яєчників, яка зазвичай комбінується у вигляді овотестиса (ovotestis). У 70 % випадків це каріотип 46,ХХ і звичайно наявна матка. Зовнішні статеві органи нерозвинені або переважно жіночі, і більшість таких індивідів виховуються як жінки.

Частіше буває несправжній гермафродитизм, коли статеві залози належать  до  одної  статі  (чоловічої чи жіночої), а зовнішні статеві органи відповідають іншій статі. Розрізняють чоловічий і жіночий несправжній гермафродитизм. Жіночий несправжній гермафродитизм (хромосомний набір у цих індивідів 46,ХХ) найчастіше зумовлений вродженою гіперплазією надниркових залоз (адреногенітальний синдром), при якій надмірна продукція андрогенів спричинює маскулінізацію зовнішніх статевих органів (гіпертрофія клітора, який нагадує статевий член; часткове зрощення великих соромітних губ, що нагадує калитку). В основі чоловічого несправжнього гермафродитизму (хромосомний набір у цих індивідів 46,ХY) лежить знижений синтез андрогенів (або відсутність рецепторів до них) та MIS (мюллерівської інгібіторної субстанції). Зокрема, прикладом чоловічого несправжнього гермафродитизму є синдром нечутливості до андрогенів (синдром тестикулярної фемінізації), який трапляється у індивідів з хромосомним набором 46,ХY, але з фенотипом нормальних жінок.