2015-4-8 Male Reproductive System 男性生殖系统 Prof ZhengZheng-Wei Yang / 杨 正 伟 教 授 Morphometric Research Laboratory / 形态定量研究室 Department of Histology & Embryology / 组胚教研室 Tel: 2242778 (O); E-mail: zwyang@nsmc.edu.cn Webpage: http://www.nsmc.edu.cn/forum/stereology/ Bilingual slides of a histology lecture, April 2015 / 组织学授课双语幻灯, 2015年4月 组织学授课双语幻灯, 2015年 Peacock s Display! Gender Difference / 性别差异... Appearance postpuberty / 青春期后的外貌: 青春期后的外貌: Secondary sex characteristics Examples? 第二性征... Physiology: 生理学 Genetics: 遗传学 Androgens (testosterone ) 雄激素 雄激素 睾酮 睾酮 Chromosomes 染色体: 染色体: 46,XY Genes 基因 Primary functions / 主 要 功 能 Are the peacocks male? Sperm / 精子 Fertility / 生育 When? When they court Testosterone / 睾酮 Masculinity / 男性性征 Spermatogenesis / 精子发生 Sexual function / 性功能 What is it? Borrowed photos / 借用图片 Sperm / 精子 : - Seen in semen (1677) - Produced by testis (1841) Testosterone / 睾酮 : Castration / 阉割 - Secreted by testis (1849) Caponization / 去势 Reimplantation of testis / 睾丸再植入 Borrowed photos / 借用图片 Borrowed photos / 借用图片 Sperm in semen smear 精液涂片上的精子 A. van Leeuwenhoek (Dutch, 16321632-1723) A. Berthold (German, 18031803-1861) 1
Testosterone / 睾 酮 : - Secreted by Leydig cells in the testis (1903) - Synthesized / 合 成 : in 1935 Nobel prize in chemistry 1939: A. Butenandt (German, 1903-1995), 1995), for his work on sex hormones History of eunuchs castrated men 中 国 的 太 监 宦 官, 专 供 皇 帝 君 主 及 其 家 族 役 使 的 官 员, 起 源 于 先 秦 时 期 ( 公 元 前 21 世 纪 公 元 前 221 年 ), 诗 经 周 礼 和 礼 记 中 都 有 记 载 The earliest records for intentional castration to produce eunuchs are from the Sumerian city of Lagash in the 21st century BC. The human being must have known very well the function of the testis, long long ago Borrowed photos 借 用 图 片 Descent of the Testis 睾 丸 下 降 Formation of the Tunica Vaginalis 鞘 膜 形 成 腹 腔 胎 儿 fetus 腹 膜 鞘 膜 出 生 前 before birth Tunica Albuginea 白 膜 - mediastinum testis 睾 丸 纵 隔 Seminiferous Tubules / 生 精 小 管 in lobules / 小 叶 内 tubuli recti 直 精 小 管 rete testis 睾 丸 网 Interstitial Tissue 间 质 Loop 袢 Tunica Albuginea Seminiferous Tubules Straight Tubule Interstitial Tissue 2
The rete testis in a rat testis / 大 鼠 睾 丸 里 的 睾 丸 网 The seminiferous tubule / 生 精 小 管 Lumen / 腔 Seminiferous epithelium Spermatogenic cells Spermatids Spermatocytes Spermatogonia Sertoli cells Basement membrane Myoid cells / 肌 样 细 胞 Spermatids 精 子 细 胞 - Adluminal, many - Round to elongated Spermatocytes 精 母 细 胞 - Large, many - Mottled appearance Spermatogonia 精 原 细 胞 - Scattered on the BM - Round or oval Sertoli cells 支 持 细 胞 - Irregular, pale - Single nucleolus / 核 仁 Spermatozoa / 精 子 (Mature spermatids) Head / 头 - Nucleus / 核 - Acrosome / 顶 体 Tail / 尾 - Flagellum / 鞭 毛 ( cilium / 纤 毛 ) - Microtubules 微 管 Mitochondria 线 粒 体 Borrowed photo 借 用 图 片 Semen / 精 液 Plasma 精 浆 : 60% (seminal vesicles), 30% (prostate) Sperm 精 子 : > 40 10 6 / ml; > 50% motile Smear 涂 片 Watch a video Immunostaining showing acrosome 免 疫 染 色 显 示 顶 体 Sertoli cells (Italian, Enrico Sertoli, 1865) Intrinsic component of the seminiferous epithelium 生 精 上 皮 的 固 有 成 分, enveloping germ cells 包 绕 生 精 细 胞 Secrete testicular fluid, ABP & inhibin 分 泌 睾 丸 液, 雄 激 素 结 合 蛋 白 与 抑 制 素 Borrowed photos / 借 用 图 片 3
Sertoli cells Tight junctions 紧 密 连 接 -Basal +Adluminal compartments 基 底 室 + 近 腔 室 Borrowed photo 借 用 图 片 Sertoli cells Tight junctions 紧 密 连 接 - Blood-testis barrier 血 睾 屏 障 Interstitial tissue 间 质 Connective tissue 结 缔 组 织 Leydig cells Leydig 细 胞 (German, Franz Leydig, 1850) - In groups - Large - Lipid / 脂 质 - Testosterone A cat testis 类 固 醇 分 泌 细 胞 的 电 镜 特 征 EM characteristics of steroid-secreting secreting cells: Lipid droplets, ser & Mitochondria 脂 滴 滑 面 内 质 网 线 粒 体 Spermatogenesis / 精 子 发 生 Type A spermatogonia Type B spermatogonia Primary spermatocytes Secondary spermatocytes Meiosis Spermatids 减 数 分 裂 Spermatozoa (mature spermatid) Spermiogenesis 精 子 形 成 Shape changes 形 状 改 变 - Nucleus 核 - Flagellum 鞭 毛 Golgi complexes 高 尔 基 复 合 体 Acrosome 顶 体 Residual body 残 余 体 Borrowed photos / 借 用 图 片 4
Spermiation: release of mature spermatids from Sertoli cells into the tubule lumen 精 子 释 放 : 成 熟 精 子 细 胞 从 Sertoli 细 胞 释 放 进 入 小 管 腔 Developing spermatogenic cells joined by intercellular (cytoplasmic) bridges / 发 育 中 的 生 精 细 胞 有 细 胞 间 ( 胞 质 ) 桥 相 连 Different cellular associations 不 同 细 胞 组 合 = Different stages 不 同 分 期 An adult rabbit testis / 成 年 兔 睾 丸 Helical or segmental along the tubule 沿 小 管 呈 螺 旋 或 节 段 分 布 Segmental in subhuman species Helical in man An adult human testis / 成 人 睾 丸 An adult rat testis / 成 年 大 鼠 睾 丸 5
大 鼠 睾 丸 切 片 / A rat testicular section 长 形 精 子 细 胞 球 形 精 子 细 胞 次 级 精 母 细 胞 细 胞 分 裂 中 期 初 级 精 母 细 胞 Sertoli 细 胞 精 原 细 胞 Leydig 细 胞 早 期 初 级 精 母 细 胞 晚 期 初 级 精 母 细 胞 Serial optical sections within a rat testicular section 大 鼠 睾 丸 切 片 内 的 连 续 光 学 切 片 -- 连 续 断 层 扫 描 观 察 Hormonal Regulation of Spermatogenesis 精 子 发 生 的 激 素 调 控 GnRH from the hypothalamus stimulates adenohypophysis to secrete gonadotrophins LH and FSH. T and FSH maintain spermatogenesis via Sertoli cells. (LH stimulates Leydig cells to secrete T testosterone.) High levels of T inhibits LH and FSH. Inhibin secreted by Sertoli cells inhibits FSH. Prepubertal testis: lacking spermatocytes and/or spermatids / 青 春 期 前 睾 丸 : 缺 乏 精 母 细 胞 和 / 或 精 子 细 胞 Epididymis / 附 睾 Head: ductuli efferentes + ductus epididymis Body: ductus epididymis Tail: ductus epididymis Vas 头 deferens 输 出 输 精 管 小 管 体 附 睾 管 Epididymal Duct / 附 睾 管 Pseudostratified epithelium 假 复 层 上 皮 Numerous stereocilia 大 量 静 纤 毛 Surrounded by smooth muscle 平 滑 肌 环 绕 sperm mass / 精 子 团 sperm mass 精 子 团 尾 Rabbit/ 兔 6
Vas deferens / 输 精 管 Mucosa / 黏 膜 Muscularis / 肌 层 Fibrosa / 外 膜 V a s e c t o m y 1. Will the volume of semen be reduced postvasectomy? 2. Will the man be feminized after vasectomy? Prostate / 前 列 腺 30-50 tubuloalveolar glands / 管 泡 状 腺 Fibromuscular stroma / 纤 维 肌 性 基 质 * Nodular Hyperplasia 结 节 性 增 生 Cryptorchidism in rabbits / 兔 隐 睾 Normal (Control) 正 常 ( 对 照 ) Intra-abdominal abdominal 腹 腔 内 (3 months) Borrowed photos / 借 用 图 片 Adenocarcinoma 腺 癌 Androgen abuse in sports 雄 激 素 在 体 育 中 的 滥 用 : To enhance muscle mass & strength Will extra testosterone increase libido? 额 外 的 睾 酮 会 增 加 性 欲 吗? Will it promote spermatogenesis? 会 促 进 精 子 发 生 吗? Normal man T treatment (20 weeks) 7
Hormonal Male Contraception The supraphysiological levels of testosterone suppressed spermatogenesis? 超 生 理 水 平 的 睾 酮 抑 制 了 精 子 发 生? Exogenous testosterone withdrawal of FSH & LH severe suppression of intra-testicular testicular testosterone? 外 源 睾 酮 FSH 和 LH 撤 退 睾 丸 内 睾 酮 严 重 抑 制? 8