Превращение бипотенциальной гонады в семенник (SRY, SOX9).

В превращении бипотенцильной гонады в семенник важную роль играют следующие факторы:

● SRY (sex-determining region of the Y chromosome).

Экспрессия гена SRY у мышей начинается в соматических клетках полового гребня на 10,5 сутки, достигает пика на 11,5 сутки, и на 12е сутки (перед началом половой дифференцировки гонад) полностью угасает. При мутации SRY наблюдается реверсия пола: особи с мужским генотипом развиваются в женские. Ген экспрессируется в соматических клетках сразу после их дифференцировки в клетки Сертоли, но не экспрессируется в половых, дающих начало сперматозоидам. Это не удивительно, так как в результате мейотических делений только половина сперматозоидов будет содержать Y-хромосому, поэтому направлять дифференцировку через экспрессию этого гена в половых клетках неудачная идея. Половые клетки становятся сперматозоидами вследствие наличия в их окружении клеток с экспрессией этого гена на определённой стадии.

Ген SRY имеет три домена:

○ ДНК связывающий HMG-бокс с участком 79 аминокислотных остатков – ответственен за связывание с ДНК

○ Са²⁺-связывающий, обеспечивает транспорт Са²⁺

○ Импортин-β, обеспечивает транспорт белка в ядро

● SRY необходим, но недостаточен для развития половой системы по мужскому типу. Ещё один необходимый для этого ген, по-видимому, находящийся под контролем SRY – SOX9 (SRY-box 9).

SOX 9 локализован не в половых хромосомах: детерминация пола не является основной функцией SOX9 (он вовлечён в различные процессы, из которых его участие наиболее выражено в развитии костей). Однако SOX9 играет ключевую роль в дифференцировке гонады по мужскому типу. Наличие у XX-особи лишней копии этого гена направляло развитие по мужскому типу, а отсутствие у XY особи (даже при наличии SRY) – по женскому. Установлено, что Sox9 экспрессируется в клетках Сертоли под совместным действием Sry и Sf1. Кроме того, SRY имеется только у млекопитающих, а SOX9 – у всех позвоночных. У рыб, амфибий и рептилий SOX9 предположительно активируется Dmrt1. У особей с температурным определением пола SOX9 прямо или косвенно активируется температурой развития самца. Эти факты, а также то, что SRY активен ограниченный временной период, говорят в пользу того, что центральный фактор определения пола – SOX9, а SRY вторичен и играет роль «переключателя».

Sox9 – фактор сплайсинга и регулятор транскрипции. Функции Sox9:

● Активация собственного промотора -> SOX9 может дольше транскрибироваться.

● Подавление экспресии гена Foxl2, и, таким образом, блокирование действия β-катенина и развития женской гонады.

● Связывается с цис-регуляторными регионами множеств генов, участвующих в формировании семенника.

● Проникает в ядро (клеток Сертоли) и связывается там с промотором антимюллеровского гормона и запускает его транскрипцию. Это приводит к синтезу и секреции АГ, распаду Мюллерова протока и предотвращает развитие яйцеводов и матки.

● Активирует экспрессию гена FGF9, который, в свою очередь, усиливает экспрессию SOX9: создается положительная обратная связь.

Важно, чтобы SRY экспрессировался в нужное время в нужном месте. Окно чувствительности развивающейся гонады к факторам узкое, а синтезирующемуся фактору Sry для того, чтобы активировать SOX9, надо набрать критическую концентрацию, к тому же сам активационный каскад занимает некоторое время -> есть задержка действия Sry. Если опоздать, то пойдёт развитие по женскому типу.

Теперь общая картина:

Бипотенциальная гонада образуется в виде парного выроста. Медиовентральная поверхность бипонециальной гонады представленная целомическим эпителием, дорсальнее – мезенхима, мигрировавшая со стороны мезонефроса. Если генотип особи XY, то соматические клетки продолжают пролиферировать и начинают дифференцировку в клетки Сертоли, которая завершается к 8й неделе у человека. В ходе дифференцировки в них активируется ген SRY, который включает SOX9. В числе прочих эффектов, SOX9 активирует экспрессию fgf9. fgf9 в клетках гонадного валика индуцирует секрецию хемотаксического фактора, тем самым давая возможность клеткам мезонефроса мигрировать в гонадный валик. Эти мезонефрические клетки формируют главную артерию яичка и играют важную инструктивную роль в индукции превращения клеток целомического эпителия (предшественников клеток Сертоли) в клетки Сертоли. Это также подтверждается тем, что инкубация бипотенциальной гонады особи с генотипом XX в среде с fgf 9 стимулирует миграцию эндотелильных клеток в гонаду. Помимо привлечения клеток мезонефроса в гонаду, фактор fgf9 стимулирует пролиферацию в гонаде клеток Лейдига, секретирующих тестостерон. Прегоноциты и и клетки Сертоли формируют первичные половые тяжи (ППТ) – вытянутые тяжи из прегоноцитов (бывшие ППК), окружённых клетками целомического эпителия. Если генотип особи XY, то ППТ продолжают пролиферировать и:

1. Продолжают активно врастают в толщу гонады

2. Вступают в контакт с канальцами мезонефроса. ППТ образуют связь с тонкой сетью канальцев, расположенных вблизи канальцев мезонефроса, называемых сетью семенника (rete testis).

3. Глубоко проникают в мезенхиму (будущую медуллярную часть) и теряют связь с зачатковым эпителием (будущей коркой). В это время происходит активный процесс врастания в корку элементов, образующих мощную белочную оболочку (tunica albuginea), отграничивающую участок с пролиферирующими ППТ.

Соматические клетки в составе ППТ продуцируют фактор, ингибирующих мейоз. Таким образом, мейоз в половых клетках останавливается до наступления половой зрелости. В эмбриональный период ППТ остаются плотными структурами, просвет в них появляется при половом созревании.

У самцов Вольфов проток становится выводным. Через канальцы мезонефроса (10-12 канальцев; развиваются в семявыносящие канальцы и образуют средостение) Вольфов проток соединяется с семенником. Вольфов проток образует придаток семенника (epidydimis), семявыносящий проток (vas deferens) и семяизвергательный канал. В конечной части Вольфова протока, непосредственно перед врадением в мочеполовой синус, как его производные образуются семенные пузырьки. Небольшой участок задней части мезонефроса не дегенерирует и образует рудиментарные слепозамкнутые каналы – paradydimis. Небольшие верхние участки Мюллерова протока у самцов также сохраняются и образуют morgagni hydatida (прсрастается с семенником) и vagina masculina (которая открывается в простату).