u? Rozmnażanie: bezpłciowe ptciowe Ryc. 101. Pączkująca stułbia - przykład rozmnażania bezpłciowego I dojrzałość płciowa Cechy płciowe: pierwszorzędowe drugorzędowe /yyywsw Czy wiesz, że Niekiedy uczniowie i studenci mówią: Rozmnażanie człowieka polega na...". Jest to określenie nieprawidłowe, ponieważ człowieka nie można rozmnażać. 110 - YV) Q J 8. Układ rozrodczy i jego funkcje Rozmnażanie się (rozumiane jako samopowielanie się) jest czynnością życiową, prowadzącą do zwiększania liczby osobników danego gatunku. Rozmnażanie odbywa się dwoma zasadniczymi sposobami: wskutek rozmnażania bezpłciowego lub rozmnażania płciowego. W pierwszym wypadku nowy organizm powstaje z części ciata organizmu rodzicielskiego, na przykład w drodze pączkowania (drożdże, koralowce, stułbia; ryc. 101), fragmentacji ciała (niektóre robaki płaskie, rozgwiazdy) lub przez powielanie organów wegetatywnych roślin (łodyg, liści lub korzeni). W takich wypadkach potomstwo jest identyczne jak osobnik rodzicielski - także pod względem genetycznym. Dziedziczy więc wszystkie jego wady i zalety. Strategia ta jest prosta, ale nie pozwala na tworzenie nowych układów genów, co może mieć znaczenie dla adaptacji gatunków do zmieniających się warunków środowiska (w procesie ewolucji). Problem wzrostu różnorodności genetycznej rozwiązuje bardziej skomplikowane rozmnażanie płciowe. Nowy osobnik powstaje wówczas w wyniku połączenia się dwóch komórek rozrodczych (gamet), jest więc nową, niepowtarzalną kombinacją genetyczną. Ten typ rozrodu cechuje wszystkie istoty żywe*, podczas gdy rozmnażanie bezpłciowe cechuje tylko część z nich. Człowiek, podobnie jak wszystkie inne ssaki, należy do organizmów rozdzielnopłciowych, rozmnażających się wyłącznie płciowo. Osiągnięcie zdolności do wytwarzania gamet, czyli dojrzałość płciowa, zależy w znacznej mierze od ośrodków nerwowych zlokalizowanych w mózgowiu. Wzrost ich aktywności prowadzi do wydzielania hormonów wywołujących przyspieszony wzrost organizmu i rozwój cech płciowych (skok pokwitaniowy; por. później rozdz. 10.3). W organizmie chłopca w wieku 13-16 lat następuje szybki rozwój pierwszorzędowych cech płciowych (jąder i narządów płciowych zewnętrznych) oraz drugorzędowych cech płciowych (zarost na twarzy, rozwój mięśni szkieletowych, zmiana barwy głosu, owłosienie w okolicy łonowej). W tym czasie pojawiają się też pierwsze polucje. Dziewczęta wkraczają w pokwitanie wcześniej niż chłopcy - w wieku 11-14 lat. Wówczas następuje rozwój zarówno pierwszorzędowych cech płciowych (jajników i narządów rozrodczych), jak i drugorzędowych (rośnięcie piersi, poszerzenie miednicy, charakterystyczny rozrost tkanki tłuszczowej - kobieca sylwetka ciała, owłosienie w okolicy łonowej). Pojawiają się też pierwsze menstruacje.... - t 'C. *Procesy rozrodcze o charakterze płciowym stwierdzono także u bakterii - jednokomórkowców prokariotycznych.
8. Uktad rozrodczy i jego funkcje 8.1. Budowa i czynności układu rozrodczego człowieka W jądrach mężczyzny powstają plemniki, wydzielane są też hormony. Męski układ rozrodczy obejmuje: jądra w worku mosznowym, nasieniowody, prącie (penis) oraz gruczoły dodatkowe: najądrza i gruczoł krokowy (prostatę; ryc. 102 A). Wnętrze jąder wypełniają liczne, kręte kanaliki nasienne. W ich ścianach znajdują się niewyspecjalizowane komórki, nazwane spermatogoniami. W okresie dojrzałości płciowej część tych komórek dzieli się mitotycznie (powstają liczne nowe spermatogonia), część zaś przechodzi mejozę (nazywaną spermatogenezą; ryc. 102 B). W jej wyniku powstają ostatecznie haploidalne plemniki (po 4 z każdego spermatogonium). Plemniki przesuwają się kanalikami nasiennymi do najądrzy, gdzie dojrzewają i są przechowywane. Prącie jest narządem kopulacyjnym zbudowanym z wydłużonego trzonu i rozszerzonego zakończenia - żołędzi, osłoniętego fałdem skórnym (napletkiem). We wnętrzu prącia znajdują się ciała jamiste. Podczas podniecenia seksualnego wypełniają się one krwią, co prowadzi do wzwodu prącia (erekcji). W czasie stosunku płciowego, w odruchowym akcie ejakulacji (wytrysku), plemniki przemieszczają się nasieniowodami do cewki moczowej biegnącej dalej w prąciu, skąd dostają się do pochwy. Ściślej mówiąc, do dróg rodnych kobiety dostaje się kilka mililitrów nasienia - spermy, czyli płynnej zawiesiny zawierającej około 300-400 min ruchliwych plemników. Jeśli ich ilość spadnie poniżej 40 min w mililitrze, mówimy o stanie oligospermii (może ona być przyczyną niepłodności męskiej). Płynna (alkaliczna) część spermy wydzielana jest przez prostatę. Męski uktad rozrodczy: jądra nasieniowody prącie gruczoły pomocnicze Ipowstawanie plemników pęcherz moczowy nasieniowód najądrze i-ste-f«) worek mosznowy Ryc. 102. Męski uktad rozrodczy: A - widok ogólny, B - schemat powstawania plemników 111
Żeński uktad rozrodczy: jajniki jajowody macica pochwa srom W jajnikach kobiety powstają komórki jajowe, wydzielane są także hormony. Zasadniczymi elementami żeńskiego układu rozrodczego (ryc. 103 A) są jajniki, jajowody, macica, pochwa oraz srom (zewnętrzne narządy płciowe). Jajniki znajdują się w dolnej części jamy brzusznej i kształtem nieco przypominają duże migdały. Przymocowane są więzadłami do ściany macicy. We wnętrzu każdego jajnika znajduje się delikatna tkanka łączna z dojrzewającymi komórkami jajowymi. Komórki jajowe dojrzewają w pęcherzykach jajnikowych - każdy pęcherzyk składa się z dojrzewającej komórki jajowej oraz otaczających ją komórek. jajowód pęcherz moczowy komórka macierzysta / dojrzewanie 2 n pochwa komórka jajowa Ryc. 103. Żeński uktad rozrodczy: A - widok ogólny z boku, B - schemat powstawania komórki jajowej powstawanie komórki jajowej rk Mechanizm tworzenia żeńskich komórek rozrodczych jest zupełnie inny niż plemników. Proces powstawania komórek jajowych, czyli oogeneza rozpoczyna się u dziewczynki jeszcze zanim się ona urodzi, ale ulega zahamowaniu do czasu osiągnięcia dojrzałości płciowej. Podczas oogenezy z jednej komórki macierzystej powstaje tylko jedna komórka jajowa (pozostałe komórki haploidalne się degenerują). Ponadto żeński układ rozrodczy produkuje niewiele komórek jajowych. Macica jest nieparzystym narządem przypominającym gruszkę (ryc. 103). Grube ściany trzonu macicy są silnie umięśnione (mięśnie gładkie) i wysłane od wewnątrz błoną śluzową (endometrium). Dolna część macicy - szyjka - łączy się z długą na około 10 cm pochwą. Cykl menstruacyjny kobiety podlega kontroli hormonalnej. Wydzielanie hormonów męskich podlega niewielkim wahaniom przez większą część okresu dojrzałości płciowej mężczyzny. Przeciwnie u kobiety - poziom hormonów żeńskich zmienia się w charakterystyczny, cykliczny sposób. Przejawem tej periodyczności jest cykl miesiączkowy (menstruacyjny), powtarzający się od okresu dojrzewania (wiek 11-14 lat) do menopauzy (wiek ok. 45-55 lat) (ryc. 104). 112
8. Uktad rozrodczy i jego funkcje Pojedynczy cykl rozpoczyna się w pierwszym dniu krwawienia miesiączkowego. Pierwsza faza - krwawienie menstruacyjne (miesiączka; okres) - trwa około 4-5 dni. W tym czasie przysadka mózgowa uwalnia hormon folikulotropowy (łac.folliculus - pęcherzyk), który w jajniku po- F H budzą rozwój jednego z licznych pierwotnych pęcherzyków jajnikowych oraz wydzielanie estrogenów (hormonów żeńskich). Między 5 a 14 dniem cyklu - w fazie przedowulacyjnej - estrogeny po- i faza budzają namnażanie się komórek w błonie śluzowej macicy i tworzenie nowych naczyń krwionośnych. Jest to więc jeden z elementów przygotowania do zagnieżdżenia się zarodka. Poza tym trwa dojrzewanie pęcherzyka jajnikowego. Pod koniec fazy przedowulacyjnej przysadka* wydziela hormon luteinizujący. Ten ostatni wraz z hormonem folikulotropowym L f"f doprowadzają do pęknięcia dojrzałego pęcherzyka (Graafa) i uwolnienia komórki jajowej. Nazywamy to owulacją, czyli jajeczkowaniem. W jajniku z pękniętego pęcherzyka Graafa formuje się tak zwane ciałko żółte. Następnie ma miejsce faza poowulacyjna trwająca do 28 dnia cyklu. Po jajeczkowaniu ciałko żółte zaczyna produkować hormon o nazwie progesteron. Pod jego wpływem błona śluzowa macicy dalej grubieje i zaczyna wydzielać płyn bogaty w substancje odżywcze (ma on odżywiać zarodek przed jego zagnieżdżeniem). Progesteron hamuje także wydzielanie z przysadki hormonu luteinizującego. Jeśli nie dojdzie do zapłodnienia, to po około 10 dniach od owulacji ciałko żółte szybko degeneruje się w ciałko białawe. W związku z tym stężenie progesteronu gwałtownie spada, co powoduje zmiany w błonie śluzowej macicy, polegające między innymi na obkurczaniu naczyń krwionośnych. Na skutek niedotlenienia komórki śluzówki macicy obumierają i ulegają złuszczeniu w procesie menstruacji. Innym efektem wspomnianego spadku jest odblokowanie czynności przysadki, której hormony zapoczątkowują kolejny cykl menstruacyjny. menstruacja przedowulacyjna owulacja faza poowulacyjna 24 26 28 dni cyklu Ryc. 104. Przeciętnie cykl menstruacyjny trwa 28 dni, ale nie jest to regułą. Na rozregulowanie cyklu menstruacyjnego wptyw mają takie czynniki, jak: stres, zmiana klimatu czy nawet zwykte przeziębienie. Jeśli dojdzie do zapłodnienia, zagnieżdżający się zarodek wydziela hormon - gonadotropinę kosmówkową, który podtrzymuje aktywność ciałka żółtego w jajniku, poza tym wstrzymuje kolejne jajeczkowanie (następuje przerwanie cyklu menstruacyjnego). Dzięki temu możliwe jest utrzymanie wysokiego stężenia progesteronu aż do 4 miesiąca ciąży, gdy produkcję tego hormonu przejmuje samo łożysko. * Przysadka mózgowa jest częścią mózgowia (por. później rozdz. 10). 113
Bliźnięta: jednojajowe dwujajowe Rozwój prenatalny: bruzdkowanie gastrulacja organogeneza przebieg porodu Jajniki pracują na przemian: raz w jednym dojrzewa pęcherzyk jajnikowy, raz w drugim. Czasem następuje jednoczesne jajeczkowanie w obu jajnikach albo podwójne w jednym jajniku. Jeśli obie komórki jajowe zostaną zapłodnione, to rozwinie się ciąża bliźniacza. Bliźnięta takie nazywamy dwujajowymi. Jeśli zaś pojedynczy zarodek podzieli się na dwa samodzielne organizmy, to powstaną bliźnięta jednojajowe. Są one identyczne pod względem genetycznym, mają więc między innymi tę samą płeć, kolor oczu czy grupę krwi. Bliźnięta dwujajowe z punktu widzenia genetycznego mają się do siebie tak, jak rodzeństwo z kolejnych ciąż. Do zapłodnienia najczęściej dochodzi w górnej części jajowodu i jest ono początkiem cyklu życiowego człowieka. Zapłodniona komórka jajowa (zygota) ma pełny, podwójny komplet chromosomów (2n), zawierających między innymi geny determinujące płeć człowieka, kolor jego oczu, włosów czy grupę krwi. Już kilkanaście godzin po zlaniu się komórki jajowej i plemnika (zapłodnieniu) rozpoczynają się podziały mitotyczne zygoty, czyli bruzdkowanie (ryc. 105). Siódmego dnia po zapłodnieniu kilkudziesięciokomórkowy zarodek zagnieżdża się w ścianie macicy (nazywamy to implantacją). W drugim i trzecim tygodniu życia zarodka rozpoczyna się gastrulacja. Wówczas formują się charakterystyczne grupy komórek - tak zwane listki zarodkowe (ektoderma, mezoderma oraz endoderma). Z nich rozwijają się początkowo pierwotne narządy, takie jak na przykład: struna grzbietowa (zastępowana przez kręgosłup), ogon (szybko zanika!), cewka nerwowa (przekształca się potem w mózgowie i rdzeń kręgowy). W kilka tygodni po zapłodnieniu rozpoczyna się organogeneza - z listków rozwijają się narządy ostateczne, między innymi serce, mózgowie, płuca i mięśnie. W trzecim miesiącu życia zarodek (ściślej: płód) ma już pracujące serce, wykazuje proste odruchy, może się też poruszać. Pod koniec 12 tygodnia rozwoju płód osiąga już wygląd miniaturowego człowieka. W ostatnich trzech miesiącach ciąży (ostatnim trymestrze) płód szybko rośnie i w chwili przyjścia na świat ma uformowane wszystkie narządy. Waży około 3-3,5 kg i mierzy około 50-52 cm. Najczęściej w 266 dni od poczęcia* rozpoczyna się poród. Jego pierwsza faza trwa zwykle 10-12 godzin. W tym czasie dzięki mimowolnym skurczom macicy (porodowym) płód przesuwa się w kierunku szyjki macicy, odchodzą także wody płodowe. W drugiej fazie płód przechodzi przez szyjkę macicy i pochwę, wydostając się na zewnątrz. W ciągu kilku sekund po odcięciu pępowiny noworodek powinien rozpocząć oddychanie - jest to widomy znak przystosowania się do zupełnie odmiennych warunków niż te w macicy. Ostatnią fazą porodu jest wydalenie błon płodowych (owodni) i resztek łożyska. "Oznacza to okoto 280 dni od ostatniej miesiączki. 114
8. Uktad rozrodczy i jego funkcje więzadło jajnika trzon macicy wstawka z mitochondriami dojrzały plemnik główka z materiałem genetycznym szyjka macicy pochwa dojrzała komórka jajowa z otoczką _ Ryc. 105. Niektóre etapy rozwoju prenatalnego człowieka: A - zapłodnienie i wczesne etapy rozwoju zarodkowego: 1 - moment zapłodnienia w jajowodzie (do komórki jajowej wnika tylko jeden z plemników), 2-5 - kolejne podziały zygoty - bruzdkowanie, 6-7 - implantacja zarodka, 8 - początek organogenezy i tworzenia łożyska; B - fotografia płodu w piątym miesiącu życia. 115
budowa i rola tożyska W okresie prenatalnym rozwijający się zarodek, a później płód zaopatrywane są za pośrednictwem łożyska. Łożysko jest wyjątkowym narządem powstającym z połączenia tkanek zarodka i matki. Część matczyna łożyska powstaje z tkanki łącznej błony śluzowej macicy, część płodowa z zewnętrznej warstwy komórek otaczających zarodek (tzw. kosmówki). Obie części łożyska są silnie unaczynione, ale krew matki i płodu się nie miesza (mówimy tu o barierze łożyskowej)! Łożysko umożliwia sprawną wymianę gazową, usuwanie mocznika z płodu, dostarczanie substancji budulcowych i energetycznych do płodu oraz ochronę immunologiczną rozwijającego się organizmu (ryc. 106). tętnica macicy ŁOŻYSKO żyta pępkowa żyta macic tętnica pępkowa Ryc. 106. Schemat ilustrujący czynności łożyska oraz zdjęcie 8-tygodniowego zarodka człowieka Rozwój postnatalny: noworodek niemowlę dziecko okres młodzieńczy dojrzałość i przekwitanie starość okres młodzieńczy Rozwój postnatalny człowieka obejmuje kilka charakterystycznych okresów. W tym czasie zmieniają się nie tylko masa, proporcje ciała i ukształtowanie twarzy człowieka. Następuje także jego rozwój emocjonalny i intelektualny. Od narodzin do końca pierwszego miesiąca życia noworodek przystosowuje się do oddychania powietrzem atmosferycznym, do przyswajania pokarmów (mleko matki) i wydalania produktów przemiany materii. W okresie niemowlęcym (koniec pierwszego miesiąca życia do drugiego roku życia) następuje szybki wzrost ciała, wyrzynają się pierwsze zęby mleczne, rośnie sprawność ruchowa (m.in. dzięki temu, że wokół włókien unerwiających mięśnie rozwijają się osłonki mielinowe). Zwyczajowo przyjmuje się, że okres niemowlęcy kończy się, gdy opanowana zostaje umiejętność chodzenia i dziecko podejmuje pierwsze próby mówienia. Okres dziecięcy (do wieku dojrzewania: zwykle 11-14 lat) obejmuje bardzo intensywny wzrost, rozwój sprawności ruchowej i wydolności serca. Doskonalona jest umiejętność mowy, następuje rozwój intelektualny. Zęby mleczne stopniowo zastępowane są przez zęby stałe. Okres młodzieńczy (do osiągnięcia pełnej dojrzałości: zwykle 18-20 lat) rozpoczyna się skokiem pokwitaniowym, rozwojem cech płciowych i przede wszystkim możliwości intelektualnych. Następują psychologiczne zmiany osobowości (m.in. przejawiające się młodzieńczymi zmianami nastroju). W tym okresie dochodzi także do pierwszych kontaktów seksualnych. 116
8. Uktad rozrodczy i jego funkcje Okres dojrzałości (do ok. 40 roku życia) i wieku średniego (do ok. 65 roku życia) to osiąganie szczytu rozwoju fizycznego i intelektualnego oraz powolne zmiany prowadzące do starzenia się. W wieku 45-55 lat większość kobiet przechodzi przekwitanie (klimakterium), krwawienia miesiączkowe i owulacje stopniowo ustają. Męskie przekwitanie (andropauza) pojawia się później (ok. 65 roku życia), jest bardziej rozłożone w czasie i jego objawy są mniej nasilone niż u kobiet. W okresie starości wzmagają się symptomy starzenia - systematycznie maleje wydolność fizyczna i intelektualna oraz zdolność organizmu do utrzymywania homeostazy. W tej grupie wiekowej następuje szczególny wzrost zgonów uwarunkowanych także czynnikami cywilizacyjnymi. Jednakże wbrew obiegowym opiniom tempo spadku wydolności organizmu wcale nie musi być wysokie, a bardzo duże doświadczenie może być pomocne w prowadzeniu aktywnego życia zawodowego i osobistego. okres dojrzałości i wieku średniego starość 8.2. Higiena układu rozrodczego oraz ciąży Niestety, wciąż większość młodych ludzi rozpoczynających współżycie seksualne ma zbyt matą wiedzę o antykoncepcji. Specyficzność seksualizmu człowieka przejawia się między innymi w tym, że stosunki płciowe nie pełnią funkcji wyłącznie prokreacyjnej, a do tego dojrzałość płciowa znacznie wyprzedza dojrzałość emocjonalną i społeczną. Jednocześnie większość ludzi uważa, że dzieci powinny rodzić się w wyniku świadomej decyzji rodziców, a nie przypadku. Bardzo ważna jest zatem edukacja seksualna i problem regulacji narodzin. Naturalne metody antykoncepcji (regulacji poczęć) oparte są na okresowej wstrzemięźliwości płciowej, zależnie od ustalonego terminu owulacji, tak zwany kalendarzyk małżeński. Metody barierowe polegają na stosowaniu środków zapobiegających zetknięciu się męskich i żeńskich komórek rozrodczych. Najpopularniejsza jest prezerwatywa (ryc. 107), mniej - kapturki i krążki dopochwowe czy żeńska prezerwatywa (femidom). Do najskuteczniejszych środków antykoncepcyjnych należą doustne środki hormonalne (większość zawiera kombinację hormonów blokującą owulację) oraz wkładki domaciczne. metody antykoncepcji Ryc. 107. Prezerwatywa jest popularnym środkiem antykoncepcyjnym. Metody antykoncepcji różnią się skutecznością, a wybór konkretnej jest indywidualną sprawą każdej pary. Aby dokonać optymalnego wyboru, warto skorzystać z porady lekarza ginekologa lub seksuologa. I wybór metody antykoncepcji 117
Coraz więcej par ma problemy z płodnością, na przykład na skutek niewydolności jajników czy oligospermii. Dlatego coraz powszechniejsze są terapie hormonalne zwiększające skuteczność owulacji i ułatwiające implantację zarodka. Niekiedy zachodzi potrzeba sztucznego zapłodnienia - plemniki wprowadzane są do narządów rozrodczych kobiety przy użyciu odpowiednich technik medycznych. Innym rozwiązaniem jest zapłodnienie in vitro (poza organizmem matki) i dopiero potem implantowanie zarodka. higiena ciąży używki a ciąża badania prenatalne Każda ciąża powinna być kontrolowana przez lekarza. Okres ciąży jest szczególny dla przyszłej matki, ale przede wszystkim dla rozwijającego się płodu. W tym czasie bowiem płód jest bardzo wrażliwy na działanie czynników środowiskowych. Ważny jest więc zarówno spokój (w miarę możliwości brak stresów), jak i prawidłowe odżywianie przyszłej matki (m.in. odpowiedni poziom białek oraz witamin). Na przykład niedobór witaminy D upośledza rozwój szkieletu, ale już jej nadmiar (hiperwitaminoza) może prowadzić do upośledzenia rozwoju umysłowego dziecka. Ponieważ bariera łożyskowa nie jest całkowicie szczelna, to ciężarna kobieta powinna bardzo ostrożnie przyjmować nawet tak pospolity środek farmakologiczny, jak aspiryna (może uszkodzić nerki płodu). Szczególnym zagrożeniem dla rozwijającego się organizmu są używki. Alkohol może być przyczyną małej masy urodzeniowej, a nawet deformacji fizycznych i upośledzenia umysłowego (zespół alkoholowy płodu). Organizm matki palącej papierosy nie jest w stanie dotlenić płodu (mniejsza masa urodzeniowa, prawdopodobne jest też ryzyko wodogłowia i słabszego rozwoju umysłowego dziecka). Narkotyki są z kolei przyczyną poronień, przedwczesnych porodów, niskiej masy urodzeniowej i uzależnienia narkotykowego potomstwa. Duże ryzyko wynika także z niektórych infekcji wirusowych. Szczególnie groźny jest wirus różyczki (może dojść do poważnych uszkodzeń płodu, np. ślepoty, głuchoty, wady serca). Wiele defektów rozwojowych wynika z zaburzeń genetycznych*. W sytuacji podwyższonego ryzyka wystąpienia takiej sytuacji (w rodzinach, gdzie zaburzenia takie już występowały) istnieje możliwość przeprowadzenia badań prenatalnych. Ocena wad genetycznych możliwa jest dzięki amniopunkcji. Badanie to polega na pobraniu płynu owodniowego i analizie genetycznej komórek płodowych, które w nim występują. Bardzo pomocne w ustalaniu ewentualnej ciąży mnogiej, płci dziecka czy niektórych wad rozwojowych są bezinwazyjnie badania ultrasonograficzne (USG; ryc. 108). Ryc. 108. USG ptodu. Badania ultrasonograficzne są coraz powszechniejsze. * Dokładniej zagadnienie to zostanie zanalizowane w dalszym toku kształcenia. 118