Mặc dù có những khác biệt về chức năng giữa hệ tiết niệu và hệ sinh dục, nguồn gốc phôi thai và sự phát triển của hai hệ thống này lại gắn bó chặt chẽ với nhau. Hệ tiết niệu bao gồm thận, niệu quản, bàng quang và niệu đạo. Hệ thống này có chức năng bài tiết chất thải là nước tiểu và duy trì cân bằng dịch và điện giải. Thận cũng sản sinh ra các hormone điều hòa huyết áp, sản xuất erythropoietin[1] và tổng hợp vitamin D[2]. Hệ sinh dục bao gồm tuyến sinh dục, đường sinh dục và cơ quan sinh dục ngoài. Hệ thống này tổng hợp và tiếp nhận hormone cho sự tăng trưởng và phát triển, sản sinh kết hợp vận chuyển tinh trùng ở nam giới & trứng ở nữ giới, duy trì và hỗ trợ sự phát triển của thai nhi.
Hiểu biết về sự phát triển phôi thai của hệ tiết niệu sinh dục cung cấp nền tảng để hiểu chức năng giải phẫu và sinh lý của các cơ quan này cũng như bệnh lý của các cấu trúc, tế bào phát triển bất thường. Mặc dù phôi học liên quan đến các bệnh lý khác nhau của hệ tiết niệu sinh dục được trình bày chi tiết trong các chương khác, mục đích của chương này là cung cấp tổng quan về phôi học của hệ tiết niệu sinh dục.
Trong phần tổng quan này, tôi sử dụng thuật ngữ "nam" để chỉ bộ phận sinh dục trong và ngoài thường thấy ở những người có kiểu gen 46,XY và thuật ngữ "nữ" để chỉ bộ phận sinh dục trong và ngoài thường thấy ở những người có kiểu gen 46,XX.
Thận và đường tiết niệu trên
Sự phát triển của thận và đường tiết niệu trên diễn ra qua các giai đoạn được đề xuất là tiền thận, trung thận và hậu thận. Sự phát triển của mỗi đơn vị thận cuối cùng tạo ra nhu mô thận chức năng (bao gồm khoảng 250.000 đến 3 triệu nephron), và hệ thống thu thập nước tiểu: đài thận nhỏ và lớn, bể thận và niệu quản.
Hình 1. Các giai đoạn phát triển của thận và đường tiết niệu trên. Thận phát triển qua giai đoạn tiền thận (pronephros) ở tuần thứ 3 (màu xanh lá cây), trung thận (mesonephros) bắt đầu từ tuần thứ 4 (màu xanh dương) và hậu thận (metanephros) bắt đầu từ tuần thứ 5 của thai kỳ. Khi trung thận gắn vào hậu môn chung (cloaca), chồi niệu quản (màu cam) hình thành liền kề với chỗ nối này và hợp nhất với mầm hậu thận (màu nâu đỏ).
Vào tuần thứ 3 của thai kỳ, trung bì trung gian ở vùng cổ và ngực trên ngưng tụ để tạo thành thận nguyên thủy (pronephros ). Thận nguyên thủy là một cấu trúc nguyên thủy và không có chức năng, gồm các khối cầu rỗng bằng mô và dường như đóng vai trò tạm thời trong sự phát triển phôi thai của thận. Các ống thận nguyên thủy kéo dài về phía đuôi để tạo ra các ống thận trung gian (mesonephric ducts) và thoái hóa vào cuối tuần thứ tư của thai kỳ. Thông qua khái niệm rằng sự phát triển cá thể lặp lại sự phát triển loài (tức là sự phát triển phôi thai tiến triển qua các điểm tiến hóa của loài), vai trò tạm thời của thận nguyên thủy ở người được đề xuất thông qua chức năng của nó trong thận phôi thai của nhiều loài động vật có dây sống khác nhau. Tuy nhiên, người ta biết rất ít về thận nguyên thủy của con người và các cấu trúc thận nguyên thủy không thể phát hiện được khi đánh giá phôi người ở tuần thứ 3-4 của quá trình phát triển.
Thận giữa hình thành ở ngang mức đốt sống ngực vào khoảng tuần thứ 4 của thai kỳ. Vào cuối tuần thứ tư, thận giữa (mesonephros) kéo dài về phía đuôi để gắn vào hậu môn (cloaca). Thận giữa hoạt động như một quả thận nguyên thủy, lọc máu qua các ống nhỏ. Mặc dù các ống nhỏ thoái hóa và thận giữa co lại so với kích thước của phôi đang phát triển, các ống thận giữa (ống Wolffian) vẫn tồn tại ở cả hai bên và góp phần vào sự phát triển của đường tiết niệu (tam giác bàng quang và niệu quản) và đường sinh dục nam (ống dẫn tinh, mào tinh hoàn, túi tinh, phần phụ mào tinh hoàn).
Sau khi trung thận gắn vào hậu môn, chồi niệu quản phát sinh từ ống trung thận sau xa gần chỗ nối với hậu môn vào tuần thứ 5 của thai kỳ. Mầm thận nguyên thủy (metanephric blastema) hình thành đồng thời như một khối mô trung mô tập hợp từ trung bì trung gian. Cùng với nhau, chồi niệu quản (ureteric bud) và mầm thận nguyên thủy tạo thành thận nguyên thủy (metanephros ), đây là giai đoạn cuối cùng trong sự phát triển của thận và đường tiết niệu trên. Mầm thận nguyên thủy và chồi niệu quản cùng kích thích nhau phát triển: mầm thận nguyên thủy bao bọc và hợp nhất với chồi niệu quản, còn chồi niệu quản xuyên qua mầm thận nguyên thủy và bắt đầu phân nhánh. Khi chồi niệu quản kéo dài để tạo thành niệu quản, nó phân nhánh để tạo thành bể thận và các đài thận chính, sau đó phân nhánh để tạo thành các đài thận phụ, tháp thận và cuối cùng là các ống góp của nephron. Đồng thời, khi chồi niệu quản kéo dài và phân nhánh, mầm thận sau hình thành các cấu trúc nephron. Yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu-2 (VEGF-2) khởi đầu quá trình hình thành mạch máu tại mầm thận sau. Các ống bài tiết hình chữ S thu nhận các mao mạch để tạo thành cầu thận, mỗi cầu thận đều có một nang Bowman bao bọc. Các ống bài tiết này kéo dài để tạo thành ống lượn gần, quai Henle và ống lượn xa. Ống lượn xa nối với ống góp (từ chồi niệu quản) để tạo thành nephron.
Hình 2. Chồi niệu quản. Chồi niệu quản kéo dài và phân nhánh để tạo thành bể thận, đài thận chính và đài thận phụ, và ống góp của nephron.
Hình 3. Sự phát triển của nephron. Các ống bài tiết hình chữ S (màu tím; từ mầm thận sau) thu nhận các mao mạch để tạo thành cầu thận, kéo dài để tạo thành ống lượn gần và ống lượn xa cùng quai Henle, và nối với các ống góp từ chồi niệu quản (màu cam; từ ống trung thận) để cuối cùng tạo thành nephron.
Chồi niệu quản và mầm thận sau kích thích sự phát triển lẫn nhau thông qua nhiều yếu tố và tương tác phân tử khác nhau, góp phần vào sự hình thành thận sau. Protein tạo hình xương BMP-4 được biểu hiện trong mô liên kết và có hai chức năng: ức chế sự hình thành chồi niệu quản và thúc đẩy sự kéo dài niệu quản. Sự biểu hiện cục bộ của gremlin (grem1), một chất đối kháng BMP, cho phép quá trình hình thành chồi niệu quản bắt đầu. Sau khi quá trình hình thành chồi niệu quản bắt đầu, BMP-4 tiếp tục thúc đẩy sự kéo dài và dường như có liên quan đến việc thúc đẩy sự phát triển của cơ trơn quanh niệu quản. BMP-7, có nguồn gốc từ mầm thận và chồi niệu quản, duy trì và tăng cường độ nhạy cảm của các tế bào tiền thân nephron đối với tín hiệu từ chồi niệu quản. Mô mầm thận tiết ra yếu tố dinh dưỡng thần kinh có nguồn gốc từ tế bào thần kinh đệm (GDNF), yếu tố này cũng kích thích chồi niệu quản phân nhánh và kéo dài. Glycoprotein WNT11 được biểu hiện ở đầu chồi niệu quản phân nhánh và giúp duy trì sự biểu hiện của GDNF. Có sự tương tác qua lại giữa WNT11, GDNF và thụ thể tyrosine kinase RET trong quá trình phát triển thận, vì đột biến WNT11 và RET dẫn đến các khiếm khuyết phân nhánh và thiểu sản thận. Các phối tử của yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (FGF) và các thụ thể tương ứng của chúng (FGFR) cũng góp phần vào quá trình hình thành mô trung mô thận, kích thích sự hình thành chồi niệu quản, sự phân nhánh của chồi niệu quản và quá trình tạo thận. Hơn nữa, sự tiếp xúc trực tiếp với mô trung bì cũng thúc đẩy sự kéo dài và phân nhánh của chồi niệu quản.
Thận nguyên thủy phát triển thành thận chức năng và nằm ở vị trí giải phẫu với quá trình sản xuất nước tiểu sớm, sự nâng lên của thận và tái tạo mạch máu, cũng như sự xoay chuyển của thận. Quá trình sản xuất nước tiểu của thai nhi bắt đầu vào tuần thứ 10-11 của thai kỳ và trở thành thành phần chủ yếu của nước ối. Ban đầu, thận nằm rất gần nhau ở vùng xương cùng của phôi thai. Khi phôi thai phát triển theo chiều dọc, mỗi quả thận sẽ di chuyển lên trên từ vị trí ban đầu ở vùng chậu đến vùng phúc mạc trên ở phần ngực dưới và thắt lưng trên vào các tuần thứ 6-9. Các mạch máu tạm thời phát triển và thoái hóa khi thận di chuyển lên trên cho đến khi chúng đến đích cuối cùng ở vùng phúc mạc trên và các động mạch và tĩnh mạch thận chính thức phát triển. Thận xoay chuyển sao cho bể thận chuyển từ hướng trước sang hướng giữa.
Hình 4. Sự di chuyển của thận. Thận đang phát triển di chuyển từ vị trí ở vùng chậu lên vùng sau phúc mạc trên.
Điểm chính
Thận và đường tiết niệu trên phát triển qua các giai đoạn tiền thận (pronephros), trung thận (mesonephros) và hậu thận (metanephros). Hậu thận bao gồm mầm hậu thận (metanephric blastema) và chồi niệu quản (ureteric bud), lần lượt phát triển thành nhu mô thận và hệ thống ống góp. Trung thận tồn tại và góp phần vào sự phát triển của tam giác bàng quang, hệ thống ống góp đường tiết niệu trên và hệ thống sinh sản nam giới.
Đường tiết niệu dưới
Lỗ huyệt đóng vai trò là khoang chung cho hệ tiết niệu sinh dục và hậu môn trực tràng vì nó kết nối với túi niệu (túi noãn hoàng) và ruột sau. Nó là sự kết hợp của ngoại bì được lót bởi nội bì, mở ra ở một lỗ duy nhất ở phía đuôi của phôi đang phát triển. Khi thận giữa gắn vào lỗ huyệt và đường tiết niệu trên phát triển thành thận sau, đường tiết niệu dưới phát triển từ lỗ huyệt để tạo thành bàng quang và niệu đạo.
Vào khoảng tuần thứ 7 của thai kỳ, vách ngăn niệu trực tràng phát triển về phía đuôi, tách hậu môn chung thành xoang niệu sinh dục trước và ống hậu môn trực tràng sau, và cuối cùng trở thành thể đáy chậu. Xoang niệu sinh dục sau đó phân nhánh về phía trên và phía dưới để tạo thành bàng quang và niệu đạo tương ứng.
Hình 5. Sự phân chia hậu môn-tuyến sinh dục. Vách ngăn niệu trực tràng chia hậu môn-tuyến sinh dục thành xoang niệu sinh dục và ống hậu môn trực tràng. Vách ngăn niệu trực tràng sau đó phát triển thành thể đáy chậu.
Phần sọ của xoang niệu sinh dục mở rộng và trở thành bàng quang, ban đầu liền kề với túi niệu. Trong khi đó, nội bì của hậu môn cũ tạo ra lớp biểu mô niệu của bàng quang. Sự biệt hóa của cơ trơn bàng quang phụ thuộc vào sự tương tác giữa mô trung mô và biểu mô. Ống trung thận trước đây gắn liền với hậu môn vẫn gắn liền với bàng quang đang phát triển; nó thoái hóa và được hấp thụ về phía đuôi vào tam giác bàng quang và các lỗ niệu quản. Sự chết tế bào theo chương trình (apoptosis) do vitamin A gây ra ở các ống trung thận, sự tương tác giữa cơ trơn bàng quang và niệu quản, và nguồn gốc nội bì là những cơ chế khác được đề xuất góp phần vào sự phát triển của tam giác bàng quang.
Hình 6. Sự phát triển của bàng quang. Phần trên của xoang niệu sinh dục mở rộng để trở thành bàng quang. Ống trung thận (màu xanh) thoái hóa và được hấp thụ vào tam giác bàng quang và các lỗ niệu quản. Trong khi đó, túi niệu nang thoái hóa và trở thành ống niệu rốn, sau đó trở nên xơ hóa hơn và hình thành dây chằng rốn giữa.
Phần còn lại của các ống trung thận sau đó phát triển thành hệ sinh dục nam (được thảo luận trong phần về tuyến sinh dục và hệ sinh dục ). Các sản phẩm của ống trung thận di chuyển xa nhau hơn khi phôi tiếp tục phát triển: các lỗ niệu quản di chuyển về phía trước và sang hai bên trong khi hệ sinh dục nam di chuyển về phía sau và vào giữa. Sự dịch chuyển của chồi niệu quản so với vị trí của ống trung thận có thể ảnh hưởng đến vị trí cuối cùng của lỗ niệu quản và sự phát triển của thận tương ứng. Lệch nhẹ có thể dẫn đến vị trí lỗ niệu quản nằm ở phía trên bên hoặc phía sau bên, trong khi lệch nặng có thể dẫn đến niệu quản lạc chỗ cắm vào bên ngoài bàng quang và/hoặc loạn sản thận.
Trong quá trình phát triển của bàng quang, màng niệu nang thoái hóa và trở thành ống niệu rốn, nối liền đỉnh bàng quang với rốn. Sau khi sinh, phần còn lại của ống niệu rốn trở nên xơ hóa hơn và trở thành dây chằng rốn giữa.
Phần dưới đuôi của xoang niệu sinh dục tạo thành niệu đạo tuyến tiền liệt và niệu đạo màng ở nam giới, và niệu đạo cùng tiền đình âm đạo ở nữ giới. Tương tự như bàng quang, lớp biểu mô niệu đạo có nguồn gốc từ nội bì. Ở nam giới, xoang niệu sinh dục kéo dài đến củ sinh dục để tạo thành niệu đạo tuyến tiền liệt và niệu đạo màng, trong khi các nếp gấp niệu sinh dục liên quan tạo thành niệu đạo dương vật. Sự phân nhánh và phát triển thêm từ niệu đạo tuyến tiền liệt tạo thành tuyến tiền liệt vào khoảng tuần thứ 9-10 của thai kỳ. Mô đệm tuyến tiền liệt phát sinh từ trung mô và phát triển dưới ảnh hưởng của androgen và tín hiệu cận tiết từ nhiều yếu tố, bao gồm FGF, sonic hedgehog (SHH), yếu tố phiên mã Nkx3.1, gen homeobox (HOX) , yếu tố phiên mã forkhead box (FOX), yếu tố phiên mã SRY-box (SOX-9), BMP và WNT. Mặc dù testosterone có thể góp phần vào sự phát triển của tuyến tiền liệt, nhưng dihydrotestosterone (DHT) lại có tác động mạnh mẽ hơn nhiều đến tuyến tiền liệt. Mô trung mô tuyến tiền liệt tạo thành mô đệm và cơ trơn bao quanh các tuyến và ống tuyến tiền liệt. Tuyến hành niệu đạo (tuyến Cowper) ở nam giới hình thành bằng cách nảy chồi từ niệu đạo. Niệu đạo dương vật được hình thành khi tấm niệu đạo hóa thành ống. (được thảo luận trong phần cơ quan sinh dục ngoài ). Sự phát triển của phần tuyến của niệu đạo hiện vẫn đang được tranh luận và có thể hình thành từ quá trình tạo ống với sự biệt hóa nội bì tiếp theo thành biểu mô vảy dựa trên các nghiên cứu gần đây hơn.
Ở nữ giới, xoang niệu sinh dục tạo thành toàn bộ niệu đạo và phần xa của âm đạo. Tương đồng với tuyến tiền liệt ở nam giới, phần trên của niệu đạo tạo thành các tuyến cận niệu đạo (tuyến Skene). Tương đồng với tuyến hành niệu đạo (tuyến Cowper) ở nam giới, tuyến Bartholin hình thành bằng cách nảy chồi từ niệu đạo.
Điểm chính
Ban đầu, hậu môn chung là một khoang được chia bởi vách niệu trực tràng để tạo thành xoang niệu sinh dục và ống hậu môn trực tràng. Xoang niệu sinh dục sau đó mở rộng về phía trên để tạo thành bàng quang và góp phần hình thành niệu đạo ở cả hai giới. Đồng thời, túi niệu thoái hóa để tạo thành ống niệu rốn, sau này trở thành dây chằng rốn giữa.
Tuyến sinh dục và hệ sinh sản
Ban đầu, tuyến sinh dục và đường sinh sản bên trong của cả nam và nữ đều chưa phân hóa. Ảnh hưởng của các yếu tố di truyền và nội tiết tố quyết định sự phát triển để hình thành tinh hoàn và các cấu trúc trung thận (Wolffian) liên quan hoặc buồng trứng và các cấu trúc cận trung thận (Müllerian) liên quan.
Trong tuần thứ 5 của thai kỳ, sự tăng sinh và cô đặc của biểu mô mầm và trung mô tạo thành gờ sinh dục nằm cạnh trung thận. Các tế bào mầm nguyên thủy được kết hợp với các cụm biểu mô gọi là dây sinh dục. Các dây sinh dục lõm vào mô trung mô tại chỗ và cho phép các tế bào mầm nguyên thủy di chuyển qua khoang túi noãn hoàng đến gờ sinh dục vào tuần thứ 6. Khi các tế bào mầm và dây sinh dục tập trung lại ở gờ sinh dục, các vùng vỏ và tủy của tuyến sinh dục sẽ phát triển. Các yếu tố WNT4 và SOX-9 được biểu hiện ở các gờ sinh dục và có sự khác biệt về mức độ biểu hiện trong quá trình xác định giới tính ở người. Sự hình thành tuyến sinh dục cũng được điều chỉnh bởi các yếu tố phiên mã bao gồm Wilms tumor 1 (WT1), LIM homeobox 9 (LHX9) và steroidogenesis factor 1 (SF1).
Tuyến sinh dục chưa biệt hóa có khả năng lưỡng tính và các tế bào mầm nguyên thủy có khả năng phát triển thành tinh trùng ở nam giới hoặc trứng ở nữ giới cho đến tuần thứ bảy của thai kỳ. Ống trung thận (ống Wolffian) và ống cận trung thận (ống Müllerian) cũng có khả năng lưỡng cực tại điểm này.
Hình 7. Sự biệt hóa tuyến sinh dục. Tuyến sinh dục (màu hồng) thường biệt hóa thành tinh hoàn với các cấu trúc ống trung thận tương ứng (màu xanh lam) hoặc buồng trứng với các cấu trúc ống cận trung thận tương ứng (màu tím).
Tuyến sinh dục nam và hệ sinh dục
Ở nam giới, tuyến sinh dục chưa biệt hóa phát triển thành tinh hoàn và các ống trung thận (ống Wolffian[3]) phát triển thành mào tinh, phần phụ mào tinh, ống dẫn tinh, túi tinh và ống phóng tinh.
Gen SRY ( vùng xác định giới tính của nhiễm sắc thể Y ) (còn được gọi là yếu tố xác định tinh hoàn [TDF]) nằm trên nhánh ngắn của nhiễm sắc thể Y tại vị trí Yp11.3 và khởi đầu quá trình phân hóa giới tính nam. Protein SRY tương ứng và các yếu tố phiên mã từ các gen SOX-9 , DAX-1 , WT1 và SF1 ảnh hưởng đến sự biệt hóa tuyến sinh dục.% cite mcelreavey1995a vilain1998a –file 01-01 %} SRY được phát hiện có khả năng điều hòa tăng SOX-9 để kích hoạt biểu hiện của SF1 và thúc đẩy sự biệt hóa của tế bào Sertoli và Leydig. Các dây sinh dục nguyên thủy được tổ chức thành mạng lưới tinh hoàn (rete testis) và các dây sinh tinh. Tế bào Sertoli và tế bào Leydig phát triển giữa các dây sinh tinh và khởi đầu quá trình sản xuất hormone thúc đẩy sự biệt hóa giới tính nam (sẽ được thảo luận bên dưới). Lớp màng bao tinh hoàn (tunica albuginea) bao bọc các dây này để tạo thành tinh hoàn. Các dây sinh tinh cuối cùng phát triển thành khoang và trở thành các ống sinh tinh khi đến tuổi dậy thì.
Sau đó, các tế bào Sertoli và Leydig bắt đầu sản xuất hormone tinh hoàn, dẫn đến một chuỗi các quá trình nam hóa. Tế bào Sertoli tiết ra yếu tố ức chế Müllerian ( MIF ) hoặc hormone chống Müllerian ( AMH ) dưới ảnh hưởng của SOX-9, SF1, WT1 và DAX1 cũng như hormone kích thích nang trứng ( FSH ). Hormone kháng Müllerian sau đó gây thoái hóa các ống cận trung mô (ống Müllerian), phần còn lại là phần phụ tinh hoàn và túi tiền liệt tuyến. SOX-9 và SF1 tương tác để tăng cường tác dụng của AMH gây ra sự thoái hóa ống Müller. Các tế bào Leydig đồng thời phản ứng với hormone luteinizing ( LH ) và gonadotropin màng đệm người (hCG) có cấu trúc tương tự để bắt đầu sản xuất testosterone vào tuần thứ 8-9. Testosterone gây ra sự biệt hóa của ống trung thận thành mào tinh hoàn, phần phụ mào tinh hoàn, ống dẫn tinh, ống phóng tinh và túi tinh. Cũng như sự nam hóa bộ phận sinh dục ngoài thông qua quá trình chuyển hóa thành DHT.
Sau quá trình phát triển, tinh hoàn bắt đầu di chuyển xuống vào tuần thứ 10 và phụ thuộc vào áp lực trong ổ bụng, ảnh hưởng của hormone và sức căng từ dây chằng treo tinh hoàn. Khi tinh hoàn đi vào vòng bẹn sâu (trong) và tạo thành ống bẹn, một lớp phúc mạc sẽ hình thành màng bao tinh hoàn. Tinh hoàn đi qua ống bẹn trong khoảng tuần thứ 20-28 và đi ra qua vòng bẹn nông (ngoài) để vào bìu. Cơ chéo ngoài, cơ chéo trong và màng cân ngang của thành bụng trước tạo thành các lớp bìu tương ứng bao phủ tinh hoàn, bao gồm màng bao tinh hoàn ngoài, màng cân và cơ nâng tinh hoàn, và màng bao tinh hoàn trong.
Tuyến sinh dục và hệ sinh dục nữ
Ở nữ giới, tuyến sinh dục chưa biệt hóa phát triển thành buồng trứng và ống cận trung thận (ống Müller) phát triển thành ống dẫn trứng, tử cung, cổ tử cung và phần gần âm đạo.
Buồng trứng phát triển ngay cả khi không có gen SRY ở những người có kiểu gen 46,XX hoặc kiểu gen 46,XY nhưng bị mất gen SRY . Vỏ buồng trứng phát triển mạnh và tạo ra các dây sinh dục sơ cấp kéo dài đến tủy sinh dục. Vào tháng thứ 4, các dây này phân chia và hình thành các nang nguyên thủy bao gồm tế bào sinh trứng và tế bào nang. Tế bào sinh trứng trải qua quá trình nguyên phân và các tế bào trứng sơ cấp bị ngừng lại ở kỳ đầu I vào thời điểm sinh ra, đóng vai trò là nguồn dự trữ nang trứng cho quá trình sinh sản trong tương lai. So với sự di chuyển của tinh hoàn, buồng trứng di chuyển xuống vùng chậu trong thời gian ngắn hơn.
Sự phát triển tuyến sinh dục nữ trước đây được coi là cơ chế "mặc định" xảy ra mà không chịu ảnh hưởng của gen SRY . Tuy nhiên, sự phát triển buồng trứng dường như không phải là một quá trình thụ động đơn giản. Nó được thúc đẩy tích cực thông qua các ảnh hưởng di truyền và phân tử của WNT4 và DAX-1 [4]. Cả hai gen đều có tác dụng chống lại tinh hoàn và WNT4 được coi là "gen quyết định buồng trứng". WNT4[5] điều chỉnh tăng cường biểu hiện DAX-1 để ức chế hoạt động phiên mã của SF1 , ngăn chặn chức năng của SOX-9 và cuối cùng thúc đẩy sự phát triển buồng trứng.
Trước khi phân hóa giới tính, các ống cận trung thận (ống Müller) hình thành như những chỗ lõm biểu mô nằm ở phía bên cạnh các ống trung thận (ống Wolff). Sự vắng mặt của AMH trong giai đoạn đầu phát triển phôi thai cho phép các ống cận trung thận (ống Müller) phát triển thành ống dẫn trứng, tử cung, cổ tử cung và phần gần âm đạo. Các phần bên của các ống này tạo thành ống dẫn trứng. Các phần giữa của ống cận trung mô (ống Müller) hợp nhất ở đường giữa để tạo thành tử cung và đầu xa của các ống hợp nhất tiếp xúc với xoang niệu sinh dục để nối với âm đạo gần và xa. Mô trung mô xung quanh tạo ra nội mạc tử cung và cơ tử cung. Tương tự như các ống cận trung thận (ống Müller) thoái hóa thành phần phụ tinh hoàn ở nam giới, các ống trung thận thoái hóa ở nữ giới để tạo thành epoophoron, paroophoron và ống Gartner nằm cạnh âm đạo.
Hình 8. Sự biệt hóa của ống trung thận và ống cận trung thận. Ở nam giới, ống trung thận (màu xanh) biệt hóa thành mào tinh hoàn, ống dẫn tinh, ống phóng tinh và túi tinh. Ở nữ giới, ống cận trung thận (màu tím) biệt hóa thành ống dẫn trứng, tử cung, cổ tử cung và phần gần âm đạo.
Hình 9. Sự hợp nhất của ống cận trung thận. Phần giữa của các ống cận trung thận hợp nhất ở đường giữa để tạo thành tử cung. Đầu xa của sự kết hợp này tạo thành cổ tử cung và phần gần âm đạo, sau đó nối về phía đuôi với xoang niệu sinh dục.
Tương tự như sự phát triển của tuyến sinh dục, sự phát triển của đường sinh dục nữ cũng không phải là một cơ chế "mặc định" thụ động, vì tín hiệu WNT4 rất cần thiết cho sự phát triển và biệt hóa ống Müller cũng như ức chế sự biệt hóa giới tính nam. Các gen Homeobox góp phần vào sự sắp xếp theo hướng trước-sau của các cấu trúc cận trung thận (Müllerian). Tương tự như tế bào Sertoli của tinh hoàn, tế bào hạt buồng trứng cuối cùng cũng tiết ra AMH , nhưng quá trình này diễn ra muộn hơn trong quá trình phát triển của bào thai sau khi các cấu trúc cận trung thận (Müllerian) đã phát triển.
Điểm chính
Sự biệt hóa tuyến sinh dục và ống dẫn được trình bày trong Bảng 1. Tuyến sinh dục chưa biệt hóa và các tế bào mầm nguyên thủy có thể phát triển thành tinh hoàn với tế bào sinh tinh hoặc buồng trứng với tế bào sinh trứng. Sự tiết hormone sau đó từ các tuyến sinh dục này ảnh hưởng đến ống trung thận (ống Wolffian) để trở thành mào tinh, phần phụ mào tinh, ống dẫn tinh, ống phóng tinh và túi tinh hoặc ống cận trung thận (ống Müllerian) để trở thành ống dẫn trứng, tử cung, cổ tử cung và phần gần âm đạo.
Bộ phận sinh dục ngoài
Ban đầu, cơ quan sinh dục ngoài có tiềm năng lưỡng tính cho cả hai giới cho đến tuần thứ bảy của thai kỳ. Khi hậu môn phân chia thành xoang niệu sinh dục và ống hậu môn trực tràng (đã được thảo luận trước đó trong phần đường tiết niệu dưới ), các nếp gấp phát triển ở cả hai bên của hậu môn. Sau khi vách ngăn niệu trực tràng hoàn thành quá trình phân chia hậu môn, các nếp gấp bên trở thành các nếp gấp niệu sinh dục và phần trước của các nếp gấp hợp nhất để tạo thành củ sinh dục . Các khối phồng ở hai bên củ sinh dục tạo thành các khối phồng môi bìu . Củ sinh dục, các nếp gấp niệu sinh dục và các khối phồng môi bìu phân hóa dưới ảnh hưởng của hormone từ các tuyến sinh dục đang phát triển đồng thời.
Hình 10. Sự biệt hóa cơ quan sinh dục ngoài. Củ sinh dục (màu hồng), nếp gấp niệu sinh dục (màu vàng) và các khối sưng môi bìu (màu xanh) lần lượt biệt hóa thành âm vật, môi bé và môi lớn ở nữ giới hoặc dương vật, tấm niệu đạo và bìu ở nam giới.
Bộ phận sinh dục ngoài của nam giới
Ảnh hưởng của androgen từ testosterone và dihydrotestosterone (DHT) gây ra sự nam hóa xoang niệu sinh dục và cơ quan sinh dục ngoài thành dương vật và bìu Hình 10.
Việc tiếp xúc với androgen khiến mầm sinh dục kéo dài ở tuần thứ 8-12, sau đó tiếp tục phát triển theo chiều dọc bắt đầu từ tuần thứ 14 của thai kỳ và có thể phát hiện cấu trúc dương vật bằng siêu âm bắt đầu từ tuần thứ 18. SHH được biểu hiện trong biểu mô mầm sinh dục và tấm niệu đạo, và có thể tạo điều kiện thuận lợi cho ảnh hưởng của androgen đến sự hình thành dương vật và các hình thức nam hóa sinh dục khác. Sự ngưng tụ mô trung mô ở dương vật tạo thành thể hang và thể xốp. Hiện tượng cong dương vật về phía bụng đã được ghi nhận ở thai nhi cho đến tuần thứ 20 của thai kỳ và dần dần biến mất trong suốt thời gian còn lại của thai kỳ.
Các nếp gấp niệu sinh dục hợp nhất ở đường giữa để tạo thành tấm niệu đạo như một phần của quá trình phát triển niệu đạo dương vật. Một rãnh ở đường giữa của tấm niệu đạo sâu dần và các mép biểu mô của tấm hợp nhất để tạo thành một ống. Đường nối biểu mô hình thành từ sự hợp nhất này sau đó được tái cấu trúc và thay thế bằng các tế bào trung mô. Trong khi niệu đạo dương vật gần hợp nhất về phía đuôi với niệu đạo tuyến tiền liệt từ xoang niệu sinh dục, quá trình tạo ống diễn ra về phía xa và phía bụng. Như đã thảo luận trước đó, sự phát triển của niệu đạo quy đầu vẫn còn gây tranh cãi. Mặc dù khía cạnh này của niệu đạo trước đây được cho là do sự lõm vào của ngoại bì từ đầu quy đầu, các nghiên cứu gần đây hơn đã đề xuất rằng niệu đạo quy đầu hình thành thông qua quá trình tạo ống với sự biệt hóa nội bì tiếp theo thành biểu mô vảy. Khi dương vật dài ra và tấm niệu đạo hình ống, các phần phình ra ở môi bìu hợp nhất ở đường giữa tại đường nối giữa để tạo thành bìu.
Bộ phận sinh dục ngoài của nữ giới
Mặc dù sự thiếu hụt androgen giúp tránh hiện tượng nam hóa, nhưng sự phát triển của cơ quan sinh dục ngoài nữ giới không phải là quá trình "mặc định" vì hai nhiễm sắc thể X, sự phát triển của buồng trứng và estrogen đều góp phần vào quá trình này. Tầm quan trọng của các yếu tố di truyền, tuyến sinh dục và nội tiết tố đối với sự phát triển có thể được chứng minh bằng hiện tượng cơ quan sinh dục ngoài kém phát triển ở bệnh nhân mắc hội chứng Turner thiếu một nhiễm sắc thể X hoặc trong các báo cáo về chuyển đoạn nhiễm sắc thể X.
Xoang niệu sinh dục và cơ quan sinh dục ngoài phát triển thành âm vật, môi lớn và môi nhỏ, và phần dưới âm đạo dưới ảnh hưởng của estrogen và khi không có androgen. Củ sinh dục thoái hóa khi không có androgen và hình thành âm vật. Xoang niệu sinh dục (ban đầu hình thành sau khi phân chia hậu môn-tuyến sinh dục) tạo ra toàn bộ niệu đạo nữ và phần xa của âm đạo. Phần xa của âm đạo hợp nhất ở phía trên với các ống cận trung thận. Các tế bào trung tâm thoái hóa để tạo thành lòng âm đạo và thành sau lõm vào để tạo thành màng trinh. Các nếp gấp niệu sinh dục trở thành môi nhỏ với sự hợp nhất tối thiểu ở phía sau để tạo thành nếp gấp sau. Các khối phồng môi bìu vẫn không hợp nhất ở nữ giới để trở thành môi lớn.
Bảng 1. Phân hóa và phát triển giới tính.
Nam giới
Nữ giới
Tuyến sinh dục
Tế bào mầm nguyên thủy
Tế bào sinh tinh
Noãn bào
Dây sinh dục
Dây sinh tinh
Nang nguyên thủy
Ống trung thận (ống Wolffian)
Mào tinh hoàn, phần phụ mào tinh hoàn, ống dẫn tinh, túi tinh, ống phóng tinh
Ống Gartner, epoophoron, paroophoron
ống cận trung mô (ống Müller)
tinh hoàn phụ, túi tiền liệt tuyến
Ống dẫn trứng, tử cung, cổ tử cung, âm đạo gần
Xoang niệu sinh dục
Bàng quang, niệu đạo gần, có thể cả niệu đạo quy đầu xa
Bàng quang, niệu đạo, âm đạo xa
Bộ phận sinh dục ngoài
Củ sinh dục
Dương vật
Âm vật
Nếp gấp niệu sinh dục
Tấm niệu đạo
Môi nhỏ
Sưng môi bìu
Bìu
Môi lớn
Điểm chính
Sự biệt hóa của cơ quan sinh dục ngoài cũng được trình bày trong. Củ sinh dục phát triển thành dương vật ở nam giới và âm vật ở nữ giới. Các nếp gấp niệu sinh dục phát triển thành tấm niệu đạo ở nam giới và môi bé ở nữ giới. Các khối sưng môi bìu phát triển thành bìu ở nam giới và môi lớn ở nữ giới. Là một phần của sự phát triển đường tiết niệu dưới, xoang niệu sinh dục hình thành niệu đạo gần và các nếp gấp niệu sinh dục của nó hình thành tấm niệu đạo cho niệu đạo xa ở nam giới. Ngược lại, xoang niệu sinh dục hình thành toàn bộ niệu đạo ở nữ giới cũng như âm đạo xa.
Phần kết luận
Sự phát triển của đường tiết niệu và đường sinh dục được tích hợp thông qua nguồn gốc phôi thai và sự tương tác giữa chúng. Thận đang phát triển trải qua các giai đoạn tiền thận, trung thận và hậu thận. Sự tương tác giữa trung thận và hậu môn sinh dục tạo ra chồi niệu quản và mầm hậu thận, cuối cùng phát triển thành thận và đường tiết niệu trên. Đồng thời, hậu môn sinh dục phân chia, và xoang niệu sinh dục trước phát triển thành bàng quang và góp phần hình thành niệu đạo ở cả nam và nữ. Tuyến sinh dục, ống trung thận (ống Wolffian) và ống cận trung thận (ống Müllerian), và cơ quan sinh dục ngoài có tiềm năng phát triển theo phổ biệt hóa giới tính nam và nữ: ảnh hưởng của di truyền và hormone lần lượt tác động đến chức năng tuyến sinh dục và hình thái của phôi đang phát triển. Nhiều thay đổi về gen, tương tác phân tử hoặc mô đang phát triển liên quan đến các quá trình này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc giải phẫu và chức năng lâu dài của các cấu trúc tương ứng.
[1] Erythropoietin (EPO) là một hormone glycoprotein do thận sản xuất (một phần nhỏ tại gan) có tác dụng kích thích tủy xương sản sinh hồng cầu, giúp duy trì nồng độ oxy trong máu. Khi cơ thể thiếu oxy (do thiếu máu, bệnh thận mạn), thận tiết nhiều EPO hơn để tạo hồng cầu. Dạng tổng hợp của EPO (Epoetin alfa/beta) được dùng điều trị thiếu máu, đặc biệt là do suy thận mạn hoặc hóa trị
[2] Vitamin D là một nhóm các secosteroid tan trong chất béo, đóng vai trò thiết yếu như một hormone điều hòa canxi và phosphat, giúp xương, răng chắc khỏe và hỗ trợ hệ miễn dịch. Cơ thể tự tổng hợp >80-90% vitamin D khi da tiếp xúc với ánh nắng mặt trời (tia UVB) và phần nhỏ qua thực phẩm (cá béo, trứng, sữa)
[3] Ống Wolffian (hay ống trung thận) là cấu trúc phôi thai thiết yếu, hình thành hệ thống sinh sản nam giới (mào tinh hoàn, ống dẫn tinh, túi tinh) dưới tác động của androgen. Ở nữ giới, ống này thoái hóa, chỉ để lại các tàn dư nhỏ như ống Gartner. Sự phát triển của ống phụ thuộc vào testosterone.
[4] DAX1 (Vùng quan trọng DSS–AHC trên nhiễm sắc thể X, gen 1; mã gen: NR0B1) là một protein thụ thể hạt nhân thiết yếu cho sự biệt hóa và phát triển các tuyến nội tiết, bao gồm tuyến thượng thận, buồng trứng, tinh hoàn, vùng dưới đồi và tuyến yên. Nó hoạt động như một chất ức chế phiên mã, điều hòa quá trình tạo hormone.
[5] WNT4 (Wingless-Type MMTV Integration Site Family, Member 4) là một gene và protein tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển trước sinh, đặc biệt là hình thành hệ sinh dục nữ, thận và các tuyến nội tiết. Nó thúc đẩy phát triển giới tính nữ, ức chế hình thành tinh hoàn và điều hòa sản xuất androgen