인간의 생식계

인간의 생식계

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남성

 

성인 남성은 정소(testes)라고 하는 1쌍의 생식선을 가진다. 이것은 여성의 난소에 해당하는 1차 생식기관이다. 정소는 정자와 남성 호르몬을 생산하는데, 이 호르몬은 남성의 생식능력을 조절한다. 정소는 2차 성징으로 발달하나, 성징이 생식에 직접적인 역할을 하는 것은 아니며, 남성화(maleness)와 연관된다. 2차 성징의 예는 체지방, 체모, 골격근 등의 발달이다.

 

1. 정자의 형성장소

남성으로 결정되는 배 시기에 1쌍의 정소는 복강벽에서 형성된다. 출생 전, 정소는 복강에서 골반 아래 매달린 음낭으로 하강한다. 출생 시, 정소는 성인 기관의 작은 형태를 하고 있고, 성적 성숙기인 사춘기에 호르몬의 영향으로 정자를 생산하기 시작한다. 남자아이의 경우 대개 12-16세 사이에 사춘기에 들어선다.
 
정세포가 완전히 발달하려면, 음낭의 온도는 휴식시 사람의 중심 체온보다 몇 도 낮은 상태를 유지해야 한다. 온도 조절기작은  음낭벽 근육의 수축을 자극하여 작동되는데, 음낭 내 온도가 95^oF를  넘지 않도록 한다. 기온이 낮아지면, 음낭이 수축하여 따뜻한 몸 쪽으로 가깝게 당겨지고, 기온이 따뜻해지면, 근육이 이완되어 음낭이 더욱 내려가게 된다.  속에 싸여진 각 정소는 세정관(seminiferous tubules)이라는 고도로 감겨진 많은 수의 작은 관들로 구성된다.

◆남성 생식도관의 기관과 부속선◆
생식기관    정소(2)    부정소(2)    정관(2)    사정관(2)    음경	-정자, 성호르몬 생산 -정자 성숙 장소 및 정자 저장 -정자의 빠른 수송 -정자를 음경으로 유도 -성교의 기관
부속선    정낭(2)    전립선    쿠퍼선(2)	-정액의 대부분을 분비 -정액의 일부를 분비 -윤활 점액을 분비

 

2. 정액(semen)의 형성장소

모든 포유류의 정자는 각 정소에서 요도로 이어진 관을 따라 이동한다. 정자가 첫 번째 관인 부정소(epididymis)에 들어갈 때는 아직 성숙되지 않다. 길고 감겨진 부정소의 관 벽의 분비세포에서의 분비로 정자의 성숙이 완료된다. 완전히 성숙된 정자는 몸으로부터 사정될 때까지 부정소의 마지막 뻗어진 부분에 저장된다.
 
남성이 성적으로 흥분되면, 생식기관 벽의 근육이 수축하여 성숙된 정자를 두꺼운 벽으로 된 1쌍의 정관 속으로 방출시키고, 그곳의 수축으로 1쌍의 사정관(ejaculatory duct)을 통해 요도까지 방출하게 된다. 마지막으로 음경 내부를 통해서 그 끝부위에 도달한다. 요도는 또한 오줌을 분비하는 관이기도 하다.
 
분비선의 분비물은 요도를 지나면서 정자와 섞인다. 이것이 정액(semen)이며, 많은 액이 성적 활동시 음경으로부터 방출된다. 정액 생성 초기에는 1쌍의 정낭(seminal vesicles)이 과당을 분비한다. 과당은 정자의 에너지원으로 이용된다. 정낭은 또한 prostaglandins을 분비하는데 이것은 근육수축을 일으킨다. 아마도 이 신호물질이 성적활동 동안 효과를 나타내어, 여성의 생식관내에서 수축을 유도하며 정자운동을 도와준다.
 
전립선(prostate gland) 분비물은 여성 생식관내의 산성환경을 중화시키는 것을 돕는다(질 액의 pH는 3.5-4.0인데, 정자는 pH6에서 더욱 효과적으로 운동함). 2개의 요도구선(bulbourethral glands)(-Couper's gland)은 남성이 성적 흥분시 점액이 풍부한 액을 요도로 조금 분비한다.
 

3. 전립선과 정소의 암

1996년에 미국에서는 전립선 암이 317,000건으로 추정되는데, 매년 41,000명 이상의 나이든 남성이 죽고있다. 유방암의 사망률보다 더 높게 나타나고 있는 정소의 암은 젊은 남성사이에서 흔한 죽음의 요인이 되고 있다. 매년 약 5000건이 진단되고 있다.
 
이 두 가지 암은 초기에는 통증이 없다. 적절한 시기에 발견되지 않으면 복부의 림프절, 가슴, 목, 폐로 퍼져간다.  일단 암이 전이되면 회복이 어려워진다. 정소의 암이 걸린 사람의 절반은 죽게 된다. 의사들은 물리적 검사와 혈액검사를 통해 PSA(prostate specific antigen)의 증가량으로 전립선 암을 추적할 수 있다. 고등학생 이상의 남성은 한달에 한번은 샤워 후 음낭 근육이 이완되어 있을 때 각 정소를 검사해야 한다. 정소가 비대한지, 딱딱한지 또는 멍울이 있는지 확인하였을 때, 엄지와 4번째 손가락 사이에서 부드럽게 굴러야 한다. 그러한 변화로 확실한 불편함이 있을 수도 없을 수도 있다. 그러나 더 정확한 검사를 위해 의사에게 보고해야 한다. 정소 암이 퍼지기전에 초기에 발견된다면 높은 성공률로 치료된다.
 

4. 정자 형성과정

각 정소는 겨우 약 5cm길이로 골프공보다 작지만, 싸여진 내부에는 125m의 세정관이 들어있다. 300개의 쐐기모양의 다발이 정소 내부에 있고, 각각 2-3개의 감겨진 관들이 들어있다.
 

 
각 관의 벽 내부에는 미분화된 세포인 spematogonia(단수형: spematogonium)가 있다. 세포분열 중에 벽에서 떨어져 내부로 향하게 된다. 내부로 분리되는 동안 세포들은 유사분열이 진행된다. 그 딸세포들인 제1 정모세포(spermatocytes)가 감수분열을 한다.
 
핵분열에 이어 불완전한 세포질 분열이 일어나며, 발달하는 세포들은 cytoplasmic bridge로 서로 연결되어 있다. 발달에 필요한 이온이나 분자들은 이 bridge를 통해 자유롭게 이동하고, 각 spematogonium으로부터 완전히 분리가 되면, 함께 성숙하는 세포들의 clone들이 생성된다. 세정관에서 유일하게 다른 형태를 한 sertoli cell들은 정자의 선구체에 영양과 분자신호를 공급한다.
 
제2 정모세포가 1차 감수분열에 의해 형성된다. 이 반수체 세포들의 염색체들은 복제형태로서 존재하며 각각 2개의 염색분체들을 가진다. 염색분체가 2차 감수분열시 서로 분열되고 나서 딸세포가 형성된다. 딸세포가 반수체의 spermatid로서, 정자로 장차 발달한다.
 

각각의 성숙된 정자는 편모가 달린 세포로, 머리부분과 중심에 미세소관으로 된 긴 꼬리로 구성된다. 효소가 함유된 acrosome이 머리부분(DNA로 채워진 핵을 포함)을 거의 덮고 있다. 수정동안 효소가 acrosome에서 빠져나와 정자가 난자의 세포밖 물질을 통과하는 것을 도와준다. 머리부분 뒤에 중간부의 미토콘드리아는 정자의 채찍같은 운동에 필요한 에너지를 제공한다. 각 정자의 형성은 9-10주가 소요된다. 사춘기 때부터 계속해서 정자를 생산하므로, 수백만개의 세포가 각기 다른 단계에 존재한다.

 

 

5. 호르몬적 조절

LH, FSH, 테스토스테론의 분비로 남성의 생식 기능이 조절된다. Leydig  cell은 정소의 엽들사이에 위치하며, 테스토스테론을 분비한다. 테스토스테론은 스테로이드 호르몬으로 남성 생식관의 성장, 형성, 기능 조절을 돕는다. 정자를 생성하는 주역할 외에도 성적 행동,공격적 행동을 자극하고, 사춘기때 남성의 2차 성징의 발달을 증진시킨다.
 
LH와 FSH는 뇌하수체 전엽에서 분비된다. 처음에 두 호르몬은 여성에서의 효과로서 이름붙여졌다. LH는 황체호르몬(Luteinizing Hormone), FSH는 여포자극호르몬(Follicle-Stimulating Hormone)을 줄인 말이다. 후에  LH와 FSH의 분자구조가 남성이나 여성에서 동일함이 밝혀졌다.
 
전뇌에 일부인 시상하부는  LH, FSH와 테스토스테론의 분비를 조절함으로써 정자형성을 조절한다. 혈중 낮은 농도의 테스토스테론과 기타요인에 반응하여 시상하부는 GnRH를 분비한다. 이 호르몬은 뇌하수체 전엽에서 정소가 목표물인 LH와 FSH를  방출하도록 자극한다.
 
LH는 Leydig  cell을 자극하여 테스토스테론을 분비하여 정자의 생성과 발달을 자극한다. Seritoli cell은 사춘기에 정자형성을 시작하는데 필요한 FSH의 수용기를 가지고 있다. FSH가 성숙한 남성 정소의 정상적 기능에도 필요한지는 아직까지 정확히 모른다.
 
아래에서 시상하부의 피드백 루프가 어떻게 테스토스테론 분비의 감소하게하고, 정자형성을 하게 하는지 나타내었다. 혈중 테스토스테론의 수준이 증가하여 GnRH의 분비를 감소시키다. 또한 정자의 수가 많아지면, Seritoli cell은 inhibin을 분비한다. 단백질 호르몬인 inhibin은 시상하부와 뇌하수체에 작용하여 GnRH와 FSH의 분비를 감소시킨다.
 
 

 

 

 

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여성

 

 

1. 생식기관

여성의 제1생식기관인 난소는 난자를 생산하고 성호르몬을 분비한다. 미성숙 난자는 난모세포(oocytes)라고 부른다. 각 난모세포가 난소에서 방출된 후, 인접 난관의 입구를 통해 지나간다. 여성은 한 쌍의 난관을 가지는데, 각각은 배(embryo)가 자라고 발달하는 자궁으로 가는 통로이다.
 
두꺼운 층의 평활근(- myometrium)으로 자궁벽의 대부분을 구성한다. 벽의 안쪽라인은 endometrium이라 하는데, 배 발달의 중심이 된다. 이것은 결합조직과, 선, 혈관으로 구성된다. 자궁의 좁게 내려오는 부분은 경부(cervix)이다. 근육성 관인 vagina는 경부로부터 몸체의 표면으로 뻗어있다. vagina는 정자를 받아들이고 출산 통로의 일부로서 역할한다.
 
몸체 표면에 외부생식기(vulva)가 있는데, 성적자극을 위한 기관을 포함한다. 바깥쪽 대부분은 지방질의 포개진 피부주름(labia majora)의 쌍이다. labia majora는 고도로 혈관이 발달된, 지방조직이 없는, 더 작은 피부주름(labia minora)의 쌍을 싸고 있다. 더 작은 주름은 부분적으로 자극에 예민한 성적 기관인 clitois를 싸고 있다. 몸체 표면에서 요도의 개구는 clitoris와 질 개구의 중간에 위치한다.
 

 

◆ 여성 생식기관 ◆
난소 난관 자궁 경부 질	-난모세포의 생산 및 성숙, 성호르몬 생산 -난소에서 자궁으로 난모세포의 유도를 위한 도관   ; 여기서 정상적인 수정이 일어남 -새로운 개체가 발달하는 방 -자궁으로 들어가도록 정자운동을 도우는 점액을 분비하고, 수정후 박테리아의 감염으로부터 embryo의 위험을 덜어준다. -성교를 위한 기관, 출생 도관

 

2. Menstrual Cycle

대부분의 포유동물 암컷은 발정주기(estrus cycle)를 따른다. 그들은 연중 오직 특정한 때만 임신가능하고 성적으로 수컷을 수용하도록 발정한다. 이와 대조적으로 사람을 포함한 영장류의 암컷은 월경주기(menstrual cycle)를 따른다. 그들은 주기를 기초로 간헐적으로 임신할 수 있고, 발정은 가임기간과 동시에 일어나지 않는다. 다시 말하면, 생식적 나이의 암컷 영장류는 연중 특정한 때에만 임신할 수 있으나, 그들은 어느 때라도 sex를 할 수 있다.
 
요약하면, 월경주기 동안 난모세포가 성숙하고 난소에서 방출된다. 또한 매 주기동안 endometrium은 정자가 난모세포를 뚫고 수정이 일어난다면, 태어날 embryo를 수용하고, 양분을 공급하기에 최적화된다. 그러나 난모세포가 수정되지 않는다면, 4-6 테이블스푼정도의 혈액이 풍부한 액이 자궁으로부터 질 도관으로 흘러나오게 된다. 그러한 혈액의 흐름을 월경(menstruation)이라 부른다. 이것은 "이때에 embryo가 없다"라는 것을 의미하고, 새로운 주기의 첫 날을 나타낸다. 자궁의 보금자리는 허물어져 내리고 또다시 짓기 시작한다.
 
이 일들은 3가지 주기를 통하여 진행을 대략 나타내었다. 여포기(follicular phase)로 주기가 시작한다. 월경이 일어나는 때로, 자궁내막이 허물어져 내리고, 다시 지어진다. 다음은 난소에서 난모세포의 방출기로 한정된다. 이를 배란(ovulation)이라한다. 황체기(luteal phase)동안은, 내분비선의 구조물(황체;corpus lutem)이 형성되고, 자궁내막은 임신하기에 최적화된다.
 

◆월경주기 동안의 변화◆
주기	변화	일수
여포기	월경;자궁내막이 허물어져내림 난소내 여포의 성숙;자궁내막이 새로지어짐	1~5 6~13
배란	난소에서 난모세포가 방출됨.	14
황체기	황체가 형성되고, 프로게스테론이 분비됨;자궁내막이 두꺼워지고 발달됨.	15~28

 
3주기 모두 난소에서 시상하부, 뇌하수체까지의 피드백 루프를 통해 지배된다. FSH와 LH는 난소에서 주기의 변화를 진행시킨다. FSH와 LH는 또한 난소가 성호르몬(-에스트로겐, 프로게스테론)을 분비하여 자궁내막에서 주기적 변화를 진행하도록 자극한다.
 
여성의 월경주기는 10~16세 사이에 시작한다. 각 주기는 약 28일정도 지속되지만, 이것은 평균에 지나지 않는다. 어떤 여성은 그보다 더오래, 다른 여성은 더 짧게 걸린다. 월경주기는 난자의 공급이 점점 감소하고, 호르몬 분비가 줄어드는 40세말 또는 50세초반때까지 계속된다. 이것이 생식적 능력의 말기인 폐경기(menopause)이다.
 
아마도 자궁내막증(endometriosis)에 대해 들어보았을 것이다. 자궁내막 조직이 비정상적으로 퍼져서 자궁의 바깥으로 자라는  상태를 말한다. 자궁내막의 상처조직이 난소나 난관에서 형성되어 불임을 초래할 수 있다. 미국에서는 매년 천만명의 여성이 감염된다.
 
월경흐름이 난관을 따라 역류하여 골반강에 흐를 때 자궁내막증이 생겨날 수 있다. 또는 약간의 배아성 세포가 출생전에 잘못된 장소에 자리잡게 되어 사춘기동안에 자라서 자극되기도 하고, 성호르몬이 작용할 수도 있다. 또는 에스트로겐이 잘못 위치한 조직세포에 작용하였을 경우도 있다. 결과적 증상은 월경, 성관계, 배뇨시 통증을 수반한다.

 

2. 난소에서의 주기적 변화

정상적 여자아기는 난소에 2백만개의 제1난모세포를 가진다. 7살될 때까지 오직 30만개만 남고, 나머지는 그녀의 몸에 흡수된다. 제1난모세포는 이미 제1감수분열을 시작했지만, 핵분열과정은 유전적 방식에 의해 멈춰져 있다. 첫 월경주기가 시작하면서 한번에 한 난모세포에서 감수분열이 재시작한다. 단지 약400~500개의 난모세포가 생식기간동안 방출된다.
 
난소근처의 제1난모세포를 보면 하나의 세포층(granulosa cells)이 에워싸서 양분을 공급해준다. 이 제1난모세포와 그것을 싸고 있는 세포층을 여포(follicle)라 한다. 월경주기의 시작시 , 시상하부에서 GnRH를 다량 분비하여 뇌하수체전엽에서 FSH와 LH의 분비하도록 한다. 이 두 호르몬의 혈중농도가 증가한다. 이 증가가 여포를 성숙시키다.
 
난모세포는 크기가 커지고 그 주변으로부터 세포층을 더욱 증가시키기 시작한다. 당단백질이 난모세포와 그 층사이에 축적돈다. 그러면서 그들은 그 사이의 공간을 넓혀준다. 조만간 이것이 난모세포주변의 비세포성 막인 투명대(zona pellucida)를 형성한다.
 
 FSH와 LH는 투명대바깥의 세포를 자극하여 estrogen을 분비하도록 한다. 에스트로겐을 포함하는 액은 여포내에 축적되고 에스트로겐의 혈중수준이 증가하기시작한다. 난소에서 방출되기 전 약8~10시간동안 난모세포는 제1감수분열을 완료한다. 그 후 세포질이 분열되고,2개의 세포가 형성된다. 제2난모세포는 거의 세포질로 차 있고, 다른 세포는 첫번째 극체이다. 4개세포간의 염색체의 감수분열이 제2난모세포의 2배체 염색체수를 가지게 하여 배우자와 성적 생식에 정확한 수가 유지된다.
 
월경주기의 중간쯤 뇌하수체는 혈중 에스트로겐 수준의 증가를 감지하고,  LH를 증가하게 하는데, 이것은 여포를 빠르게 부풀도록 한다. 또한 효소에 의해 부푼 여포벽을 분해하여 약해진 벽이 파열되고, 여포액이 제2난모세포와 함께 방출된다. 따라서 주기의 중간쯤 LH의 상승은 배란을 유발시켜 난소에서 제2난모세포의 방출되게 한다.
 

 

 

3. 자궁내의 주기적 변화

월경주기 초기에 방출된 에스트로겐은 자궁내막과 선들의 성숙을 자극한다. LH상승기 바로전에 여포세포가 프로게스테론과 에스트로겐을 분비하기 시작한다. 혈관은 급속히 발달해 자궁내막을 두껍게 한다. 배란시, 에스트로겐이 자궁경부주변조직에 작용하여, 경부가 다량의 맑은 점액을 분비해 정자가 헤엄치기 좋은 상태를 만든다. LH의 상승으로 난소내 황체가 형성되게 한다. 이 황색 선 구조물은 여포뒤에있는 과립세포들의 세포분화로 형성된다.