第二节 女性生殖
2005-08-02 00:00 来源:医学教育网
女性的主要生殖器官是卵巢,此还还有输卵管、子宫、阴道及外阴等附属性器官。卵巢的功能是产生卵子和分泌激素。
一、月经与排卵及激素调节
在青春期前,卵巢激素的分泌量虽然不大,但由于下丘脑GnRH神经元对卵巢激素反馈抑制作用的敏感性较高,而且GnRH神经元尚未发育成熟,所以GnRH的分泌很少,腺垂体FSH与LH分泌以及卵巢的功能也相应处于低水平状态。至青春期,下丘脑GnRH神经元发育成熟,对卵巢激素的反馈抑制作用的敏感性也明显降低,GnRH的分泌增加,FSH和LH分泌也之时差加,卵巢功能开始活跃,呈现周期性变化,表现为卵泡的生长发育、排卵与黄体形成,周而复始,在卵巢甾体激素周期性分泌的影响睛,子宫内膜发生周期性剥落,产生流血现象,称为月经(menstruation),所以女性生殖周期称为月经周期(menstrual cycle)。哺乳动物也有类似周期,称为动性周期。
卵巢与子宫的周期性变化,是在下丘脑-垂体-卵巢轴的调控下完成的。卵巢的周期性变化是月经周期形成的基础。习惯上将卵巢周期分为卵泡期与黄体期两个阶段。
(一)卵泡期
卵泡的生成发育从原始卵泡开始。人每次月经周期通常只有一个原始卵泡在激素的调控下发育成熟,原始卵泡经初级卵泡与次级卵泡期,最后发育为排卵前卵泡(成熟卵泡)。原始卵泡发育到初级卵泡的早期,不受垂体促性腺激素的控制,其发育取决于卵泡本身的内存因素。到初级卵泡发育晚期,颗粒细胞上出现了FSH受体,内膜细胞上出现了LH受体。到次级卵泡期,颗粒细胞上出现了FSH受体数量进一步增加,FSH在雌激素的协高作用下,诱导颗粒细胞出现LH受体,并随着卵泡发育成熟,颗粒细胞与内膜细胞上的LH受体不断增加。从初级卵泡发育阶段开始,卵泡接受垂体促性腺激素的控制,促使其发育成熟。
卵泡期开始时,血中雌激素与孕激素浓度均处于低水平,对垂体FSH与LH分泌的反馈抑制作用较弱,血中FSH表现逐渐增高的趋势,一二日后LH也有所增加。近年发现,卵泡液中存在一种促进FSH分泌的蛋白质,称为促FSH释放蛋白(FSH-releasing protein),可能对FSH的增加起一定的作用。生长发育的卵泡颗粒细胞上,除FSH受体增加外,还出现胰岛素样生长因子(IGF)及上皮生长因子(EGF)等与细胞增殖有关因子的受体,在FSH与各生长因子的作用下,颗粒细胞明显发育与分化,并产生芳香化酶,可将内膜产生并弥散转运至颗粒细胞的雄激素(主要为雄烯二酮)转变为雌激素。LH与内膜细胞上的LH受体结合,通过cAMP-蛋白激酶系统,使胆固醇转变为雄激素。内膜细胞产生雄激素,而在颗粒细胞转变为雌激素,称为雌激素分泌的双重细胞学说(图12-2)。
图12-2 雌激素分泌的双重细胞学说示意图
排卵前一周左右,卵泡分泌的雌激素明显增多,血中的浓度迅速上升,与此同时,血中FSH的水平有所下降,这是因为:①雌激素选择地对FSH分泌产生抑制作用;②颗粒细胞产生的卵泡抑制素也对FSH分泌发挥抑制作用。值得指出的是FSH浓度暂时处于低水平,但雌激素浓度并不因此而减少,却反而持续增加,其原因是雌激素可加强内膜细胞的分化与生长,可使LH受体数量增加,从而加强合成雄激素及转变为雌激素的过程。
至排卵前一天左右,血中雌激素浓度达到顶峰,在其作用下,下丘脑增强GnRH分泌,GnRH经垂体门脉转运至腺垂体,刺激LH与FSH的分泌,以LH的分泌增加最为明显,形成LH高峰(LH surge)。若事先用抗激素血清处理动物,则LH峰不再出现。毁损恒河猴下丘视前区后,LH峰也消失。所以,LH峰是由雌激素高峰所诱导出现的,雌激素这种促进LH大量分泌的作用,称为雌激素的正反馈效应。
在LH峰出现之前,卵母细胞已基本发育成熟,但由于包围卵母细胞的颗粒细胞分泌一种卵母细胞成熟抑制因子(oocyte maturation inhibitor,OMI),使卵母细胞成熟分裂中断于前期。LH峰出现的瞬间,高浓度的LH立即抵消OMI的抑制作用,卵母细胞恢复中断了的成熟分裂。成熟卵泡向效巢表面突出,形成透明的卵泡小斑。LH在孕酮的配合下,使卵泡壁溶解酶(如纤溶酶与原酶等)活性增加,导致卵泡壁溶化和松懈。此外LH又可使卵泡分泌前列腺素,后者促使卵泡壁肌样细胞收缩,于是卵细胞与附着的透明带,放射冠从破裂的卵泡壁处被排出,定过程称为排卵(ovulation)。排出的卵子旋即被输卵管伞捕获被抑制,而注射外源LH或HCG(见后文)则能诱发排卵,可见LH峰是控制排卵发生的关键性因素。
在人类,每个月经周期起初有15-20个原始卵泡同时开始生长发育,但是通常只有1个卵泡发育成为优势卵泡,最后发育成熟并排卵,其它卵泡均先后退化并形成闭锁卵泡,其原因尚不十分清楚。
在卵泡期中,子宫内膜也发生相应的变化,主要表现为内膜增厚,腺体增多并变长,此期长为增生期。
(二)黄体期(排卵后期)
卵细胞排出后残余的卵泡壁内陷,血管破裂,血液进入腔内凝固,形成血体。血液被吸收后,大量新生血管长入,血体转变为一个血管丰富的内分泌腺细胞团,外观呈黄色,故称为黄体(corpus luteum)。在LH作用下,颗粒细胞与内膜细胞分别转化为粒黄体细胞与膜黄体细胞。LH通过cAMP-蛋白激酶系统,促使黄体细胞分泌大量的孕激素与雌激素,血中孕酮与雌二醇浓度因而明显升高。在月经期中,雌激素发生二次升高,第一次升高发生在卵泡期,第二次升高发生在黄体期,但第二次升高的程度稍低于第一次。在黄体期,料主水平的雌激素有增加黄体细胞上LH受体的作用,故有利于LH促进孕酮的合成,使孕酮维持于高水平。孕酮和雌激素浓度增加,将使下丘脑与腺垂体受到抑制, GnRh 释放减少。FSH与 LH在血中浓度相应下降。
在黄体期,子宫内膜在雌激素作用的基础上又接受孕激素的刺激,内膜细胞体积增大,糖原含量增加腺管由直变弯,分泌含糖原的粘液,故称分泌期。在子宫的分泌期,一切为妊娠作好准备,“迎接”受精卵子。若不受孕,黄体的寿命为12-15天,黄体即退化,血中孕激素与雌激素浓度明显下降,子宫内膜血管发生痉挛性收缩,随后出现子宫内膜脱落与流血,出现月经。雌激素与孕激素分泌减少,使腺垂体FSH与LH的分泌又开始增加,重复另一周期。如怀孕,胎盘分泌绒毛膜促性腺激素(CG),使黄体功能继续维持一定时间,适应妊娠的需要。(图12-3)。
图12-3 月经周期血中FSH、LH、E2及P含量的变化
E2:雌二醇 P:孕酮
二、卵巢的内分泌功能
卵巢分泌的雌激素主要为雌二醇(estradiol,E2),孕激素主要为孕酮(progesterone,P)。此外,卵巢还分泌少量的雄激素。雌二醇是C-18类固醇激素,孕酮是C-21类固醇激素。
血中70%雌二醇与SHBG结合,25%与血浆白蛋白结合,其余为游离型;孕酮在血中约有48%与CBG结合,约有50%与血浆白蛋白结合,其余为游离型,雌二醇和孕酮主要在肝降解,雌三醇是雌二醇主要代谢产物,而孕二醇是孕酮的主要降解产物。这些代谢产物与葡萄糖醛酸或硫酸结合,随尿排出体外。
下面简述雌激素和孕激素的生理作用。
(一)雌激素
雌激素主要的作用是促进女性生死器官的发主育和副性征的出现,并维持在正常状态。此外,雌激素对代谢也有明显的影响
1.对生殖器官的作用 雌激素与卵巢、输卵管、子宫以及阴道粘膜上靶细胞受体结合,引起细胞DNA、RNA和蛋白质合成增加,促进细胞分裂与生长,从而使上述这些靶器官生长发育,并维持其正常功能。如在青春期前雌激素过少,则生殖器官不能正常发育;雌激素过多,则会出现早熟现象。
(1) 卵巢:雌激素除了通过反馈调节经下丘脑-垂全间接影响卵巢活动外,对 卵巢 也有直接作用。实验证明,卵巢组织培养时,雌激素可加速其生长,雌激素可协同FSH促进卵泡发育。FSH在雌激素的协同下,诱发并增加卵泡上LH受体,从而使卵泡对LH的敏感性增加。可见,排卵前的雌激素高峰一方面通过正反馈诱导LH峰的出现;另一方面协同FSH使卵泡上的LH受体增加,有利于LH与期受体结合,并诱发排卵。因此,雌激素是卵泡发育成熟并抑卵不可缺少的调节因素。
(2)输卵管:雌激素促进输卵管上皮细胞增生,分泌细胞、纤毛细胞与平滑肌细胞活动增强促进输卵管运动,有利于精子与卵子的运行。
(3)子宫:雌激素促进子宫发育,内膜发生增生期的变化。雌激素也促进子宫肌的增生,使肌细胞内肌纤蛋白和肌凝蛋白的含量增加。在雌激素的作用下,子宫肌的兴奋性增高,提高子宫肌对催产素的敏感性。
在雌激素的作用下,子宫颈分泌大量清亮、稀薄的粘液,其中的粘蛋白沿宫纵行排列,有利于精子穿行。
(4)阴道:雌激素可使阴道粘膜基底细胞分裂周期缩短,上皮细胞增生,糖原含量增加,表浅细胞角化,粘膜增厚并出现皱折。糖原分解使阴道呈酸性(pH4-5),利于阴道乳酸菌的生长,从而排斥其它微生物的繁殖,所以雌激素能增强阴道的抵抗力,随着人月经周期与动物动性周期的变化,阴道涂片所显示的粘膜脱落上皮细胞类型,也出现周期性变化。在雌激素的作用下,涂片以表浅细胞为主,雌激素水平愈高,则表浅细胞的角化程度愈明显。
2.对乳腺和副性征的影响 雌激素刺激乳腺导管和结缔组织增生,促进乳腺发育,并使全身脂肪和毛发分布具有女性特征,音调较主,骨盆宽大,臀部肥厚。
3.对代谢的作用 雌激素对代放的作用比较广泛,主要有:①雌激素刺激成骨细胞的活动,而抑制破骨细胞的活动,加速骨的生长,促进钙盐沉积,并能促进骨骺软骨的愈合,因而在青春期早期女孩的生长较男孩为快,而最终身高反而较矮;②雌激素可降低血浆胆固醇与β脂蛋白含量,并促进肝全盛一些特殊的蛋白质,如纤维蛋白原、CBG和TBG等;③雌激素可使体液向组织间隙转移,由于血容量减少而引起醛固酮分泌,促进肾小管对水和钠的重吸收,从而导致水、钠潴留。
(二)孕激素
孕激素主要作用于子宫内膜和子宫肌,适应孕卵着床和维持妊娠。由于孕酮受体含量受雌激素调节,因此孕酮的绝大部分作用都必须在雌激素作用的基础上才能发挥。
1.子宫孕酮促使在雌激素作用下增生的子宫内膜进一步增厚,并发生分泌期的变化,有利于孕卵着床在子宫腔的生存和着床。着床后,孕酮促进子宫基质细胞转化为蜕膜细胞。蜕膜细胞体积较大,胞浆富含糖原颗粒,为胚泡提供丰富的营养物质。另外,孕酮能使一些实验动物的子宫肌细胞膜发生超极化,对刺激的阈值升高,兴奋性降低,并使子宫肌对催产素的敏感性降低,防止子宫收缩,保持胚胎生长的环境,并可抑制母体的免疫排斥反应,因而不致将孕体排出子宫。
孕酮使宫颈粘液减少而变稠,粘蛋白分子弯曲,交织成网,使精子难以通过。
2.乳腺在雌激素作用的基础上,孕激素主要促进乳腺腺泡发育,并在妊娠后为泌乳作用好准备。
3.产热作用女性基础体温在排卵前先出现短暂降低,而在排卵后升高0.5℃左右,并在黄体期一直维持在此水平上,临床上常将这一基础体温的双相变化,作为判定排卵的标志之一。妇女在绝经或卵巢摘除后,这种双相的体温变化消失,如果注射孕酮则可引起基础体温长高,因此认为基础体温的升高与孕酮有关。
(三)雄激素 女子体内有少量的雄激素,是由卵泡内膜细胞和肾上腺皮质网状带细胞产竹。适量的雄激素配合雌激素可刺激阴毛及腋毛的生长,女子雄激素过多时,可引起男性化与多毛症。雄激素能增强女子的性欲,维持性快感,这可能由于它促进阴蒂的发育并提高其敏感性,或是由于它对中枢神经系统的作用。
三、妊娠
妊娠是新个体产生的过程,包括受精、着床、妊娠的维持、胎儿的生长以及分娩。
(一)受精
精子与卵子在输卵管壶腹部相遇而受精,精子与卵子相融合时称为受精卵。每一个精子和卵子各含23个染色体,受精卵则含有23对染色体。因此具有父母双方的遗传特性。
射入阴道的精子进入输卵管与卵子相遇的过程比较复杂。精子有运动不完全依靠本身的运动,宫颈、子宫和输卵管对精子的运动都起到一定的作用。精液射入阴道后穹窿后,很快(约1min)就变成胶冻样物质,使精液不易流出体外,并有暂进保持精子免受酸性阴道液的破坏作用。但是,阴道内的精子绝大部分被阴道内的酶杀伤失去活力,存活的精子随后又遇到宫颈粘液的拦截。月经中期在雌激素的作用下,宫颈粘液清亮、稀薄,其中的粘液蛋白纵行排列成行,有利于精子的穿行,而黄体期的孕激素的作用下,宫颈粘液变得粘稠,粘液蛋白卷曲,交织成网,使精子能以通过。总之,宫颈作为精子在女生生殖道内要通过的第一个关口,它在排卵时,为精子的穿行提供了最优越的条件。一部分精子靠本身的运动及射精后引起的子宫收缩,进入子宫腔内。精液中含有很高浓度的前列腺素,可刺激子宫发生收缩,收缩后的松驰造成宫腔内负压,可把精子吸入宫腔。精子进入输卵管后,在其中的运行主要受输卵管蠕动的影响。月经中期在雌激素的作用下,输卵管的蠕动由子宫向卵巢方向移行,推动精子由峡部运动至壶腹部。黄体期分泌的大量孕酮能抑制输卵管的蠕动。一次射精虽能排出数以亿计的精子,但最后能到达受精部位的只有15-15个精子,到达的时间约在性交后30-90min.精子在女性生殖道内的受精能力大约只能保持48h.
大多数哺乳动物和人类,精子必须在雌性生殖道内停留一段时间,方能获得使卵子受精的能力,称为精子获能(capacitation)。精子经过在附睾中的发育,已经具备了受精能力,但在附睾与精浆中存在去获能因子。它使精子的受精能力受到了抑制。当精子进入雌性生殖道内后,能解除去获能因子对精子的抑制,从而使其恢复受精能力。获能的主要场所是子宫,其次是输卵管,宫颈也可能有使精子获能的作用。
精子与卵子在输卵管壶腹部相遇后尚不能立即结合,顶体外膜与精子头部的细胞膜首先融合,继之破裂,形成许多小孔,释放出顶体膜,以溶解卵子外围的放射冠及透明带,这一过程称为顶体反应。顶体酶包含多种蛋白水解酶,如放射冠穿透酶可使放射冠的颗粒细胞松解,脱离卵细胞外围。颗粒细胞脱落后,在透明带周围仍残存一层放射冠基质,可在透明质酸酶的作用下,这些基质被水解,使透明带暴露出来。透明带为糖蛋白,在顶体蛋白酶的作用下,使透明带发生部分水解,促进精子能突破透明带的一个局限区到达并进入卵细胞内,在一个精子穿越透明带后,精子与卵细胞接触,激发卵细胞发生反应,主要是位于卵细胞周边部的皮质颗粒包膜与卵细胞膜逐渐融合、破裂,并向卵周隙释放其内容物,有人认为,释放物作用于透明带,使其变质,或其种物质起封锁透明带的作用,使其他精子难以再穿越透明带进入卵细胞内。精子进入卵细胞后立即激发卵细胞完成第二次成熟分裂,并形成第二极体。进入卵细胞的精子,其尾部迅速退化,细胞核膨大形成雄性原核,随即与雌性原核融合,形成一个具有46染色体的受精卵。
受精卵在输卵管的蠕动和纤毛的作用下,逐渐运行至子宫腔。受精卵在运行途中,一面移动,一面进行细胞分裂,经胚球和桑椹期阶段,发育为胚泡(blastocyst)。在受精后第四五天,桑椹胚或早期胚泡进入子宫腔,桑椹胚在子宫腔内继续分裂变成胚泡。胚泡在子宫腔内停留2-3天,胚泡外面的透明带变薄,胚泡可以直接从子宫内膜分泌的液体中吸收营养。
(二)着床
着床是胚泡植入子宫内膜的过程,经过定位、粘着和穿透三个阶段。着床成功的关键在于胚泡与子宫内膜的同步发育与相互配合。胚泡的分化与到达子宫的时间必需与子宫内膜发育程度相一致。胚泡过早或过迟到达子宫腔,将使着床纺明显降低,甚至不能着床。在着床过程中,胚泡不断地发出信息,使母体能识别妊娠发生相应的变化。胚泡可产生多种激素和化学物质,如绒毛膜促性腺激素,它能刺激卵巢黄体转变为妊娠黄体,继续分泌妊娠需要的孕激素。近年发出,受精24h的的受精卵便可产生早孕因子(early pregnancy factor),它能抑制母体淋巴细胞的功能,使胚泡免遭母体排斥。检测早孕因子可进行超早期妊娠诊断。
子宫仅在一个极短的关键时期内允许胚泡着床,此时期为子宫的敏感期或接受期。在此时期内,子宫内膜受到雌激素与孕激素的协同作用,可能分泌某物质,激活胚泡着床。引起子宫内膜着床反应的机制尚不十分清楚,可能与胚泡子宫内膜产生某种激肽,释放组胺,或与胚泡分泌的蛋白水解酶和产生的CO2有关。胚泡产生的CO2扩散到子宫内膜,再进入子宫的微血管,在胚泡附近形成一个CO2梯度场。CO2可使滋养层细胞和子宫内膜上皮细胞表面的粘蛋白粘性增高,在着床时有胚泡粘着并植入,此外,CO2还能刺激子宫内膜的基质发生蜕膜反应。
(三)妊娠的维持及激素调节
正常妊娠的维持有赖于垂体、卵巢和胎盘分泌的各种激素相互配合,在受精与着床之前,在腺垂体促性腺激素的控制下,卵巢黄体分泌大量的孕激素与雌激素,导致子宫内膜发生分泌期的变化,以适应妊娠的需要。如未受孕,黄体按时退缩,妥激素与雌激素分泌减少,引起子宫内膜剥脱流血;如果受孕,在受精后第六天左右,胚泡滋养层细胞便开始分泌绒毛膜促性腺激素,以的逐渐增多,刺激卵巢黄体变为妊娠黄体,继续分泌孕激素和雌激素。胎盘形成后,胎盘成为妊娠期一个重要的内分泌器官,大量分泌蛋白质激素、肽类激素和类固醇激素。
1.人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin, HCG) HCG是由胎盘绒毛组织的合体滋养层细胞分泌的一种糖蛋白激素,分子量为45000-50000.HCG分子由α亚单位与β亚单位组成。其α亚单位氨基酸的数量与序列几乎与LH相同,其β亚单位的氨基酸也有很大部分与LH相同,但在β亚单位的羧基端约有30个氨基酸是独特的。因此,HCG与LH的生物学作用与免疫特性基本相似。
卵子受精后第六天左右,胚泡形成滋养层细胞,开始分泌HCG,但其量甚少。妊娠早期形成绒毛组织后,由合体滋养层细胞分泌大量的HCG,而且分泌量增长很快,至妊娠8-10周,HCG的分泌达到高峰,随后下降,在妊娠20周左右降至较低水平,并一直维持至妊娠末。如无胎盘残留,于产后四天轿中HCG消失。在妊娠过程中,尿中HCG含量的动态变化与血液相似。因为HCG在妊娠早期即出现,所以检测母体血中或尿中的HCG,可作为诊断早孕的准确指标。
在早孕期,HCG刺激卵巢黄体转变成妊娠黄体,妊娠黄体的寿命只有10周左右,以后便发生退缩,与此同时胎盘分泌孕激素和雌激素,逐渐接替了妊娠黄体的作用。
2.其他蛋白质激素和肽类激素胎盘还可分泌人绒毛膜生长素、绒毛膜促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素GnRH,以及β-内啡肽等。
人绒毛生长素(human chorionic somatomammotropin,HCS)为合体滋养层细胞分泌的单链多肽,含191个氨基酸残基,其中96%与人生长素相同,因此具有生长素的作用,可调节母体与胎儿的糖、脂肪与蛋白质代谢,促进胎儿生长。最初发现HC时,证明它对动物有很强的催乳作用,故命名为人胎盘催乳不比(human placental lactogen,HPL)。后来的研究证明,HPL对人几乎没有催乳作用,而主要是促进胎儿生长,因此在国际会议上将其定名为HCS.
3.类固醇激素胎盘本身不能独立产生类固醇激素,需要从母体或胎儿得到前身物质,再加工制成孕激素与雌激素。
(1)孕激素:由胎盘合体滋养层细胞分泌,胎盘不能将醋酸盐转变为胆固醇,而能将自母体进入胎盘的胆固醇变为孕烯醇酮,然后再转变为孕酮。胎儿肾上腺虽能合成孕烯醇酮,但由于缺乏3β-醇甾脱氢酶,故不能将孕烯醇酮转变为孕酮,而胎盘此种酶的活性很强,能把来自胎儿和母体的孕烯醇酮转变为孕酮。
在妊娠期间,母体血中孕酮浓度随着孕期的增长而稳步上升,在妊娠10周以后,由胎盘代替卵巢持续分泌孕酮,血中孕酮迅速增加,至妊娠足月时达高峰,平时浓度可达600nmol/L.
(2)雌激素:由母体和胎儿肾上腺产生的脱氢异雄酮硫酸盐,进入胎盘最后转变为雌酮和雌二醇,但生成量极少。胎盘分泌的雌激素主要为雌三醇,其合成的途径是,胎儿肾上腺的脱氢异雄硫酸盐先在胎儿肝中羟化,形成16α-痉脱氢异雄酮硫酸盐,然后随血液进入胎盘,在胎盘内脱去硫酸基,成为16α-羟脱氢异雄酮,再经芳香化酶的作用,转化为雌三醇。由此可见,雌三醇的生成是胎儿、胎盘共同参与制造的,故把两者称为胎儿-胎盘单位。检测母体血中雌三醇的含量多少,可用来判断胎儿是否存活。
(四)分娩与授乳
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