Όλα τα ανδρογόνα συντίθενται από την πρεγνενολόνη , η οποία προέρχεται από την χοληστερόλη. Οι εμβρυϊκοί όρχεις, αντίθετα από τις ωοθήκες, σε όλα τα είδη των θηλαστικών που έχουν μελετηθεί ως σήμερα, παρουσιάζουν την ικανότητα de novo σύνθεσης τεστοστερόνης από το οξικό οξύ. Υπάρχουν 2 οδοί βιοσύνθεσης ανδρογόνων, που ονομάζονται Δ4 και Δ5, αντίστοιχα. Τα επιμέρους στάδια κάθε οδού φαίνονται στο παρακάτω σχήμα και καταλύονται από εξειδικευμένα ένζυμα που θα αναλυθούν στην επόμενη ενότητα.

Η βιοσύνθεση των ανδρογόνων από την πρεγνενολόνη με τη Δ4 η τη Δ5 οδό είναι διαφορετική κατά τη διάρκεια της ζωής στα διάφορα είδη. Στον όρχι του ενήλικου ανθρώπου πλέον σημαντική είναι η Δ5 οδός. Στον εμβρυϊκό όρχι υπάρχουν η πρεγνενολόνη και η δεϋδροεπιανδροστερόνη, που αποτελούν ενδιάμεσες ενώσεις της Δ5, όχι όμως η προγεστερόνη, που αποτελεί ενδιάμεση ένωση της Δ4. Συνεπώς και στο ανθρώπινο έμβρυο φαίνεται ότι η Δ5 οδός είναι η πλέον σημαντική.

Παρακάτω παρατίθεται πίνακας που απεικονίζει τη σύνθεση τεστοστερόνης και των C19 και C21 στεροειδών κατά τα τελευταία στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης στον όρχι του αρουραίου. Από τους πίνακες αυτούς συμπεραίνουμε ότι τα κύτταρα Leydig (στεροειδογόνα κύτταρα των όρχεων) διαθέτουν ένζυμα για το σχηματισμό στεροειδών και με τις δύο οδούς, εφόσον τα C21 ενδογενή στεροειδή ανήκουν στη Δ4 οδό ενώ τα C19 ανήκουν στη Δ5.

ΜΕΛΕΤΗ TAPANAINEN

Ο Τapanainen και οι συνεργάτες του μελέτησαν τα ενδογενή στεροειδή των όρχεων μεταξύ 18,5 ημερών πριν από τη γέννηση και 64 ημερών μετά τη γέννηση και συγκεκριμένα συσχετίστηκαν οι τιμές της ανδροστενδιόνης, τεστοστερόνης, 5α-διυδροτεστοστερόνης, 5 α- ανδροσταν-3 α,17 β-διόλης και των πρόδρομων C21 μορφών αυτών αφενός με το βάρος των όρχεων, αφετέρου με την αριθμητική πυκνότητα των κυττάρων Leydig. Τα αποτελέσματα της μελέτης παρατίθενται στα σχήματα 3 και 4.

Από τη μελέτη των στοιχείων στους πίνακες φαίνεται ότι τα κύρια ανδρογόνα τεστοστερόνη και 5α ανδροστανδιόλη ανέρχονται σε παρόμοια επίπεδα μέχρι τις 15 ημέρες αλλά μετά επικρατεί η 5 α διόλη

Το συνολικό περιεχόμενο σε στεροειδή, όπως παρατηρούμε, είναι μεγαλύτερη στις 18,5 ημέρες της κύησης. Μειώνεται ήδη in utero και αγγίζει το ναδίρ στις 15 ημέρες. Έχουμε ελαφρά αύξηση με τη πρόοδο της ηλικίας. Παρόμοιες αυξομειώσεις παρατηρούμε & στον αριθμό των κυττάρων Leydig.

Τα συμπεράσματα που προκύπτουν, είναι τα ακόλουθα:

1. Στον εμβρυϊκό όρχι εντοπίζεται η μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε στεροειδή και κύτταρα Leydig.Οι χαμηλότερες τιμές αυτών παρατηρούνται 15-19 ημέρες μετά τη γέννηση. Επιπλέον κατά την ήβη έχουμε αύξηση των κυττάρων Leydig,αλλά η παράλληλη αύξηση των στεροειδών την ίδια περίοδο είναι ελάχιστη.
2. Κατά το τέλος της εμβρυϊκής ζωής παρατηρούμε μικρή ελάττωση των στεροειδών με παράλληλη αύξηση των κυττάρων Leydig,δηλαδή έχουμε ελάττωση των στεροειδών ανά κύτταρο Leydig.Αντίθετα, μετά τη γέννηση η ελάττωση των στεροειδών ακολουθεί την ελάττωση των κυττάρων Leydig.
3. 15 ημέρες μετά τη γέννηση μέχρι την ήβη έχουμε σταθερές χαμηλές συγκεντρώσεις.
4. Οι σχετικές αναλογίες των ενδογενών στεροειδών είναι παρόμοιες στους εμβρυϊκούς και στους άνηβους όρχεις, αλλά η ήβη χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερες αναλογίες των 5α αναχθέντων/3κετο/ενε ανδρογόνων των 17β υδρόξυ/17κετο ανδρογόνων και των C19/C21 στεροειδών.

3.1 ΚΥΤΤΑΡΑ LEYDIG

Τα κύτταρα Leydig ή κύτταρα του ενδιάμεσου ιστού ή διάμεσα κύτταρα, πήραν το όνομα τους από τον Leydig που τα περιέγραψε το 1850. Η ενδοκρινής λειτουργία τους διαπιστώθηκε από τους Bouin και Ancel το 1903.

Τα κύτταρα Leydig εκκρίνουν ανδρογόνα με κύριο εκπρόσωπο την τεστοστερόνη. Στον άνθρωπο πρωτοεμφανίζονται την 55η ημέρα της κύησης ενώ στον αρουραίο τη 15η. βρίσκονται μεμονωμένα ή σε ομάδες και περιβάλλονται από μεσεγχυματικά κύτταρα και πυκνό δίκτυο αιμοφόρων και λεμφικών τριχοειδών. Ο αριθμός τους είναι μικρός στον άνθρωπο ενώ ο ολικός όγκος που καταλαμβάνουν είναι το 3% του όρχεως. Διαφοροποιούνται αμέσως μετά το σχηματισμό των σπερματικών χορδών και πάντα στον εξωχορδικό ιστό. Βρίσκονται ανάμεσα στα σπερματικά σωληνάρια, στον ενδιάμεσο ιστό του όρχι.

Τα κύτταρα leydig αρχίζουν από νωρίς να παράγουν τεστοστερόνη. Με την εξέλιξη της ορχικής διαφοροποίησης έχουμε αύξηση του μέσου όγκου των κυττάρων και παράλληλα μεγιστοποίηση των επιπέδων τεστοστερόνης. Τότε τα κύτταρα Leydig είναι πολλά και εντελώς διαφοροποιημένα.

Μορφολογικά χαρακτηριστικά κυττάρων Leydig

Τα κύτταρα Leydig έχουν όλα τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των στεροειδογόνων κυττάρων. Καταρχήν είναι πολυεδρικά. Έχουν ένα κεντρικό στρογγυλό πυρήνα (διάσπαρτη χρωματίνη) με ένα έως δύο πυρήνια στην περιφέρεια. Το έντονα ηωσινόφιλο κυτταρόπλασμα είναι πλούσιο σε λιποσταγονίδια με χολεστερυλ-εστέρες. Έχουν εξαιρετικά ανεπτυγμένο λείο ενδοπλασματικό δίκτυο που περιέχει τα αναγκαία ένζυμα για τη σύνθεση χοληστερόλης από οξικό οξύ και άλλες ουσίες, και το μετασχηματισμό της πρεγνενολόνης. Τέλος, υπάρχουν μιτοχόνδρια με σωληνώδεις ακρολοφίες που περιέχουν το ένζυμο Ρ450scc για το διαχωρισμό της πλευρικής αλυσίδας χοληστερόλης ώστε να παραχθεί πρεγνενολόνη.

Με βάση τα μορφολογικά, λειτουργικά και ιστοχημικά χαρακτηριστικά διακρίνουμε δύο πληθυσμούς κυττάρων Leydig, τα εμβρυϊκά και τα ώριμα.

3.2 Τα στεροειδή των όρχεων κατά την εμβρυϊκή περίοδο

Τα εμβρυϊκά κύτταρα Leydig προέρχονται από τα μεσεγχυματικά όπως άλλωστε και όλα τα στεροειδογόνα κύτταρα. Αυτό αποδεικνύεται από το γεγονός ότι κατά την αύξηση του αριθμού τους αμέσως μετά το σχηματισμό των σπερματικών χορδών παρατηρείται ελάττωση του αριθμού των μεσεγχυματικών κυττάρων και παράλληλα διακρίνονται ελάχιστες μιτώσεις.

Ο πυρήνας τους είναι ωοειδής ή ακανόνιστου σχήματος και συχνά περιέχει ένα πυρήνιο και εμφανίζουν δακτύλιο κυτταροπλάσματος γύρω από τον πυρήνα.

ΜΕΛΕΤΗ KERR & KNELL

Κατά τη μελέτη Kerr & Knell μελετήθηκαν σε όρχι αρουραίου η δομή, η ανάπτυξη και ο αριθμός των εμβρυϊκών κυττάρων Leydig από τη 17η ημέρα της κύησης έως την 100η ημέρα μετά τη γέννηση.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης η δομή των κυττάρων Leydig κατά την εμβρυϊκή ζωή χαρακτηρίζεται από το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, άφθονα λιποσταγονίδια και γλυκογόνο.

Στον παρακάτω πίνακα παρατίθεται ο αριθμός των κυττάρων Leydig ανά όρχι κατά τα τελευταία στάδια της κύησης έως λίγες μέρες μετά τη γέννηση.

Συμπεράσματα μελέτης Kerr & Knell:

1. Στον ώριμο όρχι παρατηρείται διατήρηση των εμβρυϊκών κυττάρων Leydig
2. Τα εμβρυϊκά και ώριμα κύτταρα Leydig είναι δύο διαφορετικοί κυτταρικοί πληθυσμοί χωρίς καμία αναπτυξιακή σχέση μεταξύ τους.

3.3 ΩΡΙΜΑ ΚΥΤΤΑΡΑ LEYDIG

Οι όρχεις των εμβρύων και των νεογνών στον αρουραίο, σύμφωνα με τους Kerr & Knell περιέχουν πολλά ατρακτοειδή κύτταρα (μεσεγχυματικά) μονήρη ή κατά ομάδες. Ορισμένα από αυτά αναπτύσσονται σε ώριμα κύτταρα Leydig.

Οι δύο πληθυσμοί κυττάρων Leydig έχουν ιδιαίτερα λειτουργικά και μορφολογικά χαρακτηριστικά. Αυτό αποτελεί βασικό λόγο πρότασης ενός διφασικού προτύπου ανάπτυξης. Το πρότυπο αυτό ανάπτυξης παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα διαγραμματικά.

Κατά το τέλος της κύησης και μετά τη γέννηση έχουμε βαθμιαία ελάττωση των εμβρυϊκών κυττάρων Leydig λόγω πτώσης των επιπέδων της χοριονικής γοναδοτροφίνης. Κατά την παιδική ηλικία δεν παρατηρούνται κύτταρα Leydig αλλά μόνο αδιαφοροποίητα κύτταρα ενδιάμεσου ιστού που είναι πρόδρομες μορφές των κυττάρων Leydig.Με την έναρξη της ήβης έχουμε την εμφάνιση ενός νέου πληθυσμού, των ώριμων κυττάρων λευδιγ. Σύμφωνα με κάποιες μελέτες έχουμε και ταυτόχρονη μικρή εμφάνιση εμβρυϊκών κυττάρων μαζί με τα ώριμα. Με τη πρόοδο της ηλικίας παρατηρείται φυσιολογική πτώση του αριθμού των κυττάρων Leydig.

Eπεξήγηση εικόνων :

Πρόκειται για εικόνες ιστολογικής υφής όρχεως κατά τα διάφορα στάδια της ανάπτυξης.

Στους εμβρυϊκούς όρχεις τα σπερματικά σωληνάρια σχηματίζονται κατ`αρχάς υποτυπωδώς ως στρογγυλά κυτταρικά συγκροτήματα ανευ αυλού.Στους διάμεσους χώρους έχουμε εμβρυϊκά κύτταρα Leydig.

Στους νεογνικούς όρχεις τα σπερματικά σωληνάρια είναι συμπαγή και τα κύτταρα Leydig ολιγάριθμα.Οι διάμεσοι χώροι περιέχουν κύτταρα που μοιάζουν με ινοβλάστες.Μετά τη γέννηση τα κύτταρα Leydig εξαφανίζονται παντελώς μέσα σε λίγες μέρες.Στη θέση τους βρίσκονται ινοβλάστες.

Στους παιδικούς όρχεις έχουμε απουσία κυττάρων Leydig και βραδεία ανάπτυξη των σπερματικών σωληναρίων.

Στους εφηβικούς όρχεις έχουμε διεύρυνση της διαμέτρου των σπερματικών σωληναρίων,αύξηση των σπερμογονίων, εμφάνιση αυλού στο κέντρο και ωρίμανση του επιθηλίου. Διακρίνεται σαφής ο ινώδης χιτώνας και εμφάνιση ώριμων κυττάρων Leydig.

Στους ενήλικους και γεροντικούς όρχεις έχουμε τα ίδια ανατομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά με τους εφηβικούς. Τα κύτταρα του Leydig των γεροντικών όρχεων παρουσιάζουν μειωμένη λειτουργία και έκπτωση της εκκριτικής τους δραστηριότητας που φαίνεται από το ποσό των παραγόμενων ανδρογόνων. Στο 70ο έτος συγκεκριμένα, το ποσό της παραγόμενης τεστοστερόνης μόλις ανέρχεται στο μισό του ποσόυ των νεανικών ετών.

Μορφολογικά χαρακτηριστικά ώριμων κυττάρων Leydig

Σε αντίθεση προς τα εμβρυϊκά, τα ώριμα κύτταρα Leydig είναι μεγαλύτερα, δεν συγκεντρώνονται σε ομάδες και από την 8η εβδομάδα και μετά αποκτούν ακανόνιστο σχήμα με κυτταροπλασματικές προσεκβολές και φιλλοπόδια. Διαθέτουν εκτεταμένο λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, ελάχιστα λιποσταγονίδια στο κυτταρόπλασμά τους, πόλλά μιτοχόνδρια με στρογγυλές ακρολοφίες, χοληστερίνη, ασκορβικό οξύ και ένζυμα στεροειδογένεσης.

Όσον αφορά την αύξηση του αριθμού των ώριμων κυττάρων Leydig, από μετρήσεις του αριθμού κάθε κυτταρικού πληθυσμού που έγιναν στον ενδιάμεσο ιστό (πίνακας 5), διευκρινίστηκε το ποσοστό συμμετοχής και προέκυψαν τα ακόλουθα αποτελέσματα :

1. από τις 14 εως 28 ημέρες, στον άνηβο όρχι, η αύξηση του αριθμού των ώριμων κυττάρων Leydig οφείλεται στη χρησιμοποίηση των μεσεγχυματικών πρόδρομων μορφών
2. Μετά την 28η ημέρα τα περισσότερα από τα ήδη νεοσχηματισθέντα κύτταρα διαιρούνται ακόμα μία ή δύο φορές και έτσι συμπληρώνεται ο ώριμος πληθυσμός των κυττάρων Leydig.

Εργασία που παρουσιάστηκε από τις φοιτήτριες Βαρσαμή Μαριάννα, με ΑΜ 200100020 και Καράγιωργα Βασιλική-Ειρήνη, με ΑΜ 200100068
στα πλαίσια του κατ'επιλογήν μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας
Υπεύθυνη μαθήματος : Ρωξάνη Αγγελοπούλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια
Εργαστήριο Ιστολογίας και Εμβρυολογίας
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να ανατρέξετε στον ιστότοπο του μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας: http://www.med.uoa.gr/expembr/
Τελευταία αναθεώρηση : 1/7/2006