Testiculul-anatomie şi funcţie

ANATOMIA ŞI HISTOLOGIA TESTICULULUI

La om, testiculii sunt reprezentaţi de două mase ovoide, de aproximativ 18,6 ± 4,8 ml, situaţi în scrot în poziţie verticală cu o lungime de 4,5 cm (3,5-5,5 cm) cu o grosime de 2,6 cm (2,1- 3,3 cm) (Mogoş et al 1999). Sunt coafaţi de la polul superior pe marginea superioară de epididim, structură multicanaliculară de 1,5 cm ce se continuă cu canalul deferent. Testiculul este acoperit de seroasa vaginalei, acoperită la rândul său de mai multe tunici fibroase şi musculare vaginala, tunica vaginală comună, muşchiul cremasterian, muşchiul dartos şi pielea (Ifrim et al 1994).

Structura histologică

Parenchimul testicular este format din:

3. 
   tubi seminiferi cu celulele Sertoli şi celule germinale în proporţie de @ 66%;
   
4. 
   ţesut interstiţial cu insule de celule Leydig în proporţie de @ 12-15% (Braun & Stolla 1996, Weinbauer et al 2001)
   

1. Celulele Leydig - testiculul uman conţine aproximativ 200x10⁶ celule Leydig ; sunt celule bogate în reticul endoplasmatic neted, mitocondrii cu cristale tubulare şi incluzii lipidice, structuri intracitoplasmatice implicate în sinteza hormonilor androgeni; secretă şi cantităţi reduse de ocitocină, angiotensină, lipotrofină, dimorfină, β endorfine şi PG ce intervin în controlul paracrin al funcţiei testiculare (Braun & Stolla 1996).

2. Celulele Sertoli - celulele germinale sunt înconjurate de prelungiri ale celulelor Sertoli. O singură celulă Sertoli poate fi conectată joncţional cu alte 5 celule Sertoli şi cu nu mai puţin de 47 celule germinale aflate în diferite stadii de maturitate. In testiculul uman raportul este de 10 celule germinale sau 1,5 spermatozoizi la o celulă Sertoli (Braun & Stolla 1996). Apar din a 8-a săptămână a vieţii intrauterine sub efectul FSH-ului fetal. La naştere 10% din capitalul sertolian al vârstei adulte este deja format; următoarea etapă proliferativă are loc imediat postnatal în timpul primelor 6 luni când are loc peack-ul gonadotrop; ultima fază proliferativă se produce pubertar pentru a se încheia odată cu diviziunea meiotică a primei celule germinale când se închide şi bariera testiculară (Plant & Marshall 2001, Young 2003). Fiecare celulă Sertoli nu poate coordona decât un număr limitat de celule germinale astfel încât scăderea producerii spermatice de la 20 la 80 ani poate fi consecinţa şi a pierderii de celule Sertoli (Braun & Stolla 1996, Weinbauer et al 2001). Activitatea lor se află sub controlul FSH-ului hipofizar şi al testosteronului secretat de celulele Leydig şi difuzat în spaţiul interstiţial. Prin intermediul joncţiunilor dintre celulele Sertoli se delimitează două compartimente:

1. 
   un compartiment bazal cu spermatogonii şi spermatocite de ordinul I
   
2. 
   un compartiment adluminal cu celule germinale în diviziune meiotică. Acest al doilea compartiment este complet separat de elementele sangvine şi limfatice
   

Bogate în aparat Golgi (elaborarea şi transportul produselor secretorii), reticul endoplasmatic neted (sinteza steroidă) şi rugos (sinteză proteică), lizozomi (fagogitoză), microtubului şi filamente intermediare pentru adaptarea formei celulare la fazele de maturaţie germinală (weinbauer et al 2001), celulele Sertoli îndeplinesc numeroase funcţii:

• 
  controlează metabolismul, maturaţia şi migrarea celulelor germinale
  
• 
  fagocitează celulele germinale degenerate
  
• 
  contribuie împreună cu lamina bazală a tubilor şi endoteliul capilar la constituirea barierei hemato – testiculare. Bariera se formează sub acţiune gonadotropă (pubertar), fiind absentă la hipogonadicii hipogonadotropi (Young 2003). Bariera hemato-testiculară izolează efectiv celulele haploide, deci cu potenţial antigenic de mecanismele sistemului imun şi creează un mediu special pentru procesul meiotic şi dezvoltarea germinală
  
• 
  secretă o serie de substanţe deversate unele prin polul apical, iar altele prin polul bazal spre spaţiul interstiţial şi capilarele sangvine: fluidul tubular de transport al spermatozoizilor, AMH (Antimüllerian Hormone), ABP (Androgen Binding Protein) - permite crearea unei concentraţii apreciabile de testosteron şi dihidrotestosteron la nivelul compartimentului germinal pentru procesul maturării, o serie de alte substanţe: activatorul plasmatic al plasminogenului, transferina, IGF 1 (Insuline Growth Factor 1), SGF (Seminfourus Growth Factor), ceruloplasmina, TGF α şi β (Testis Growth Factor), inhibinele A şi B.
  

3. Celulele germinale

3. Testiculul exocrin – spermatogeneza

Spermatogeneza reprezintă ansamblul fenomenelor ce se derulează în cursul dezvoltării liniei germinale de la spermatogonie la spermatozoidul matur. La unele mamifere este un proces continuu de la pubertate până la senescenţă, în timp ce la animalele cu rut sezonier acesta este periodic. Are loc la nivelul tubilor seminiferi.

De fapt este vorba despre trei faze distincte:

1. 
   multiplicarea mitotică şi diferenţierea celulelor germinale diploide (spermatogonii)
   
2. 
   diviziunea meiotică a celulelor germinale tetraploide (spermatocite)
   
3. 
   transformarea celulelor germinale haploide (spermatide) în spermatozoid (spermiogeneza), celulă cu mobilitate proprie, dotată cu echipament enzimatic specific necesar penetrării oului
   

În cursul acestor faze pot fi identificate patru tipuri celulare distincte: spermatogonii, spermatocite primare şi secundare şi spermatozoizi. Spermatogeneza are la om o durată de aproximativ 74 zile şi este un proces continuu până la 70 ani, chiar şi mai târziu. (Braun & Stolla 1996, Weinbauer et al 2001).

I.3.1. Multiplicarea mitotică şi diferenţierea celulelor germinale diploide (spermatogonii)

Spermatogoniile sunt celule suşă, diploide, dispuse la periferie, în contact cu membrana bazală a tubilor seminiferi. Sunt de trei tipuri: A cu variantele dark (întunecate, d) – celulă de rezervă şi pale (palide, p) şi B. Spermatogoniile Ad nu au activitate proliferativă în circumstanţele normale şi sunt considerate celule stem. In momentul în care există o reducere drastică a populaţiei spermatozoidale (postiradiere) se înregistrează activitate mitotică la nivelul spermatogoniilor Ad (Weinbauer et al 2001). Într-o primă fază are loc diviziunea mitotică a spermatogoniilor Ap în spermatogonii Ap (50% din acestea) şi respectiv spermatogonii B (cealaltă jumătate de spermatogonii Ap) (Plant & Marshall 2001, Young 2003).

I.3.2. Diviziunea meiotică

Din spermatogoniile B prin diviziune mitotică se formează spermatocitele primare cu garnitură diploidă, care nu se află în contact cu membrana bazală. După o scurtă interfază cu creştere în volum are loc diviziunea meiotică a acestora în spermatocite secundare, cu o durată de 22-23 zile, Spermatocitele secundare se divid rapid meiotic (o zi) - fără replicarea ADN-ului, rezultând spermatidele (Perlemuter & Thomas 2003).

Figura 1 Spermatogeneza: spermatogonia dark (Ad), spermatogonia pale (Ap), spermatocit primar (SC1), spermatocit secundar (SP2), spermatidă rotundă (SR), spermatidă elongată (SE) (după Nieschlag 2001)

I.3.3. Spermiogeneza

Este un proces complex de reorganizare a structurilor spermatidei, transformarea unei celule haploide, imature într-o celulă înalt diferenţiată - spermatozoidul testicular:

1. 
   Faza Golgi: apar bulele acrozomiale din aparatul Golgi şi se iniţiază simetria cranio-caudală
   
2. 
   Faza cap: are loc elongarea spermatidelor şi începe dezvoltarea acrozomului. Din cei doi centrioli ai spermatidei, cel cranial se dispune perinuclear de cealaltă parte faţă de acrozom. Centriolul distal emană un flagel - filamentul axilar (axonema flagelului) ce va participa la formarea aparatului ciliar
   
3. 
   Faza acrozomică: nucleul se orientează excentric, cranial; cromatina se condensează cu înlocuirea histonelor cu protamină. Centriolul distal se divide în două jumătăţi, una cilindrică ce se alipeşte centriolului cranial şi una inelară ce se îndreaptă spre filament. Mitocondriile se organizează în spirală între cele două jumătăţi ale centriolului distal asigurând energia necesară cozii
   
4. 
   Faza de maturare: are loc prin expulzia resturilor citoplasmatice (corpi reziduali) ce sunt apoi fagocitaţi de celulele Sertoli. Spermatidele formate şi corpii reziduali anunţă celulele Sertoli pentru iniţierea unui nou ciclu spermatogenic (Peugeat 1994)
   

I.3.4. Spermiaţia, eliberarea spermei în lumenul tubului seminifer; este dependentă de activatori ai plasminogenului şi alţi factori mai puţin cunoscuţi (Weinbauer et al 2001).

Spermatidele rotunde şi elongate conţin tot materialul genetic necesar ceea ce explică sarcinile obţinute prin injectarea intracitoplasmatică în ovul a acestora. Spermatogeneza durează în jur de 74 zile de la diferenţierea spermatocitelor la formarea spermatozoidului matur. Rezultatul îl constituie obţinerea unor copii identice ceea ce creşte riscul mutaţiilor odată cu vârsta (mutaţia se va repeta continuu). De la o spermatogonie se produc cam 20-35 diviziuni mitotice /an ceea ce înseamnă peste 500 diviziuni mitotice la un spermatozoid produs de un bărbat de 50 ani. Dacă în această perioadă intervine o mutaţie ea va fi copiată continuu. Producţia zilnică normală este în jur de 1 bilion de spermatozoizi zilnic (Griffin & Wilson 2002).

Dintr-o singură spermatogonie rezultă 4 spermatozoizi funcţionali (2 cu Y şi 2 cu Y) ; producerea este permanentă începând de la pubertate, atinge un maxim în decadele II-III pentru ca în jurul vârstei de 50 ani să regreseze, în special datorită degenerării pronunţate în cursul profazei.



Figura 2 a) Secţiune transversală prin spermatozoid: axonema formată din dintr-o pereche centrală de microtubuli înconjurată de 9 dublete de tubuli conectate fiecare între ele şi respectiv cu piesa centrală

b)secţiune longitudinală prin spermatozoid: (N) nucleul cu acrozom (A); piesa intermediară cu axonema (AX), mitocondrie (M) şi citoplasmă (C). Piesa principală conţine mănunchiul de fibre (RF) (după Nieschlag 2001)

In timpul spermatogenezei citokinetica este adesea incompletă şi se formează punţi citoplasmatice între spermatocite şi spermatide. Aceste interconexiuni facilitează dezvoltarea coordonată de grupuri de celule germinale – unda spermatogenică; astfel una sau două generaţii de spermatide într-un anumit stadiu al spermatogenezei sunt asociate cu una sau două generaţii de spermatocite şi un grup specific de spermatogonii. Succesiune acestor stadii într-o zonă a epiteliului tubular constituie ciclul epiteliului seminifer (Griffin & Wilson 2002, Weinbauer et al 2001).

Spermatozoidul matur

Are o lungime de 60-65 microni şi este format din trei părţi - figura 2 ( Auger & Eustache 2000):

3. 
   capul alungit, cu contur regulat ce conţine nucleul (protejat de structuri rezistente de acţiunea agenţilor fizico-chimici) şi enzime necesare penetrării ovulului; axul lung măsoară aproximativ 5 mm şi axul scurt 3 mm cu un raport de 1,66 (poate varia între 1,33 şi 2); acrozomul acoperă cam 40-70% din suprafaţa capului şi are un aspect omogen
   
4. 
   piesa intermediară cu rol metabolic, este puţin vizibilă la examinarea obişnuită, măsoară cam de 1,5-2 ori lungimea capului.
   
5. 
   coada sau flagelul reprezintă piesa motorie; măsoară cam 45mm (deci de 10 ori mai lungă decât capul), cu un contur regulat şi aspect omogen
   

Odată format, spermatozoidul matur părăseşte epiteliul şi ajunge la nivel luminal (spermiaţia) şi de aici transportat la nivelul căilor spermatice intra- şi extratesticulare. Transportul prin epididim durează circa 2-11 zile fiind asigurat de mişcările peristaltice tubulare, mişcările flagelare ale cozii spermatozoizilor şi fluidul spermatic. La nivelul epididimului are loc concentrarea spermei emise testicular prin absorbţia apei şi Na⁺ prin mecanism estrogen-dependent şi totodată secreţia androgen dependentă a diferitelor componente necesare unei maturizări complete a spermatozoizilor: glicerolfosfocolina sintetizată din lipoproteinele circulante, L-carnitina extrasă din circulaţie, mio-inozitolul, α-glucozidaza secretată de celulele epididimare (Cooper & Yeung 2000).

Iniţial spermatozoizii sunt imobili şi inapţi pentru fecundare. Maturarea se produce începând de la acest nivel unde se dezvoltă motilitatea, are loc modificarea organizării cromatinei şi ale organitelor cozii, pierderea resturilor citoplasmatice (picătura citoplasmatică). Dobândirea capacităţii de fertilizare are loc însă la nivelul tractului genital feminin şi este un proces încă insuficient elucidat (Braun & Stolla 1996, Molitch 1998, Griffin & Wilson 2002).

Formarea plasmei seminale urmează următoarea secvenţă:

1. 
   Secreţia glandelor bulbo-uretrale – secreţie alcalină pentru neutralizarea tractului urinar şi lubrefierea tractului înainte de ejaculare
   
2. 
   Epididimul, ductul deferent şi prostate se contractă , descarcă şi secretă simultan
   
3. 
   Veziculele seminale - secreţia lor constituie procentul major din plasma seminală. Seminogelinele din secreţia seminală interacţionează cu componentele prostatice şi determină coagularea spermei la emisie; lichefierea ulterioară se produce sub acţiunea antigenului specific prostatic (Prostate-specific antigen – PSA) .
   

Mobilitatea spermatozoidului este dată de structura axială formată dintr-o pereche centrală de microtubule înconjuraţi de 9 dublete de tubuli şi 9 fibre dense; fiecare dublet este ancorat la tubulii centrali (prin structuri asemănătoare unor spiţe) , la tubulii alăturaţi (prin braţe de nexină) şi la membrana axonemei (prin aşa numitele legături în Y). Motorul flagelaţiei îl constituie mişcarea de “vâslire” a braţelor interne şi externe de dineină ale fiecărui dublet. Braţele de dineină conţin adenozin trifosfat ce generează mişcarea de alunecare, mişcare limitată ulterior de spiţele centrale. Sindromul de cili imobili are la bază defecte ale acestor structuri - absenţa braţelor de dineină, absenţa perechii centrale, dezorganizarea componentelor axonemei etc (Cooper & Yeung 2000, Griffin & Wilson 2002).

4.