การพัฒนาระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์

ระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์พัฒนาไปพร้อมกันจากมีโซเดิร์มระดับกลาง โดยมีต้นกำเนิดและระบบระบายน้ำร่วมกันก่อนที่จะแยกออกเป็นอวัยวะที่แตกต่างกัน ระบบไตสามระบบจะก่อตัวขึ้นตามลำดับจากส่วนศีรษะไปยังส่วนหาง และต่อมเพศที่มีศักยภาพสองทาง (bipotential gonad) และระบบท่อคู่จะพัฒนาไปเป็นระบบสืบพันธุ์เพศชายหรือเพศหญิง ขึ้นอยู่กับสัญญาณทางพันธุกรรมและฮอร์โมน หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการพัฒนาที่เชื่อมโยงกันของระบบไตและระบบสืบพันธุ์

Definition

การพัฒนาระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์คือการสร้างรูปร่างที่ประสานกันของอวัยวะในระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์จากมีโซเดิร์มระดับกลาง ซึ่งประกอบด้วยระบบไตที่เกิดขึ้นตามลำดับและไตเมตาเนฟริก รวมถึงการแยกตัวของต่อมเพศที่มีศักยภาพสองทางและระบบท่อที่เกี่ยวข้องไปเป็นระบบสืบพันธุ์เพศชายหรือเพศหญิง

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมถึงต้นกำเนิดของระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์จากมีโซเดิร์มระดับกลาง ลำดับของโพรเนฟรอส-มีโซเนฟรอส-เมตาเนฟรอส และบทบาทของไตส่วนปลาย (ureteric bud) ต่อมเพศที่มีศักยภาพสองทาง และท่อวูลฟ์เฟียน (ท่อมีโซเนฟริก) และท่อมูลเลอร์เรียน (ท่อพาราเมโซเนฟริก) รวมถึงกลไกการกำหนดเพศที่นำไปสู่การพัฒนาระบบสืบพันธุ์เพศชายหรือเพศหญิง เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงด้านพัฒนาการในสาขาวิทยาเอ็มบริโอ และไม่ได้ให้คำแนะนำในการจัดการทางคลินิก

Key concepts

• ต้นกำเนิดจากมีโซเดิร์มระดับกลาง
• โพรเนฟรอส มีโซเนฟรอส และเมตาเนฟรอส
• ไตส่วนปลาย (ureteric bud) และมีเซนไคม์เมตาเนฟริก
• ปฏิกิริยาการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน
• ต่อมเพศที่มีศักยภาพสองทาง
• ท่อมีโซเนฟริก (วูลฟ์เฟียน) และท่อพาราเมโซเนฟริก (มูลเลอร์เรียน)
• การกำหนดเพศและการแยกตัวของต่อมเพศ

Mechanisms

อวัยวะในระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์มีต้นกำเนิดจากมีโซเดิร์มระดับกลาง ซึ่งก่อตัวเป็นสันนูนของระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์ (urogenital ridge) พฤติกรรมของเซลล์ที่ประสานกันในบริเวณนี้จะสร้างโครงสร้างเริ่มต้นร่วมกันของระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์ (Stewart & Bouchard, 2014) ไตพัฒนาผ่านระบบสามระบบที่ต่อเนื่องกัน ได้แก่ โพรเนฟรอส มีโซเนฟรอส และเมตาเนฟรอส ซึ่งเป็นไตที่สมบูรณ์ โดยระบบสุดท้ายเกิดขึ้นเมื่อไตส่วนปลาย (ureteric bud) แทรกเข้าไปในมีเซนไคม์เมตาเนฟริก และเนื้อเยื่อทั้งสองกระตุ้นซึ่งกันและกันเพื่อสร้างระบบท่อรวมและหน่วยไต (nephrons) (Little & McMahon, 2012) ในขณะเดียวกัน ต่อมเพศที่มีศักยภาพสองทางและระบบท่อคู่สองระบบก็ก่อตัวขึ้น กลไกทางพันธุกรรมที่กำหนดเพศจะนำทางต่อมเพศไปสู่การเป็นอัณฑะหรือรังไข่ และสภาพแวดล้อมของฮอร์โมนที่เกิดขึ้นจะส่งเสริมระบบท่อหนึ่งในขณะที่ทำให้ระบบท่ออีกระบบหนึ่งเสื่อมถอยลง ก่อให้เกิดระบบสืบพันธุ์เพศชายหรือเพศหญิง (Windley & Wilhelm, 2015; Moore et al., 2020; Sadler, 2018)

Clinical relevance

ต้นกำเนิดร่วมกันและการพึ่งพาอาศัยกันในการเหนี่ยวนำของระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์อธิบายได้ว่าเหตุใดความผิดปกติของระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์จึงมักเกิดขึ้นร่วมกัน และเหตุใดการหยุดชะงักของการเหนี่ยวนำหน่วยไตหรือการกำหนดเพศจึงทำให้เกิดลักษณะฟีโนไทป์ที่เฉพาะเจาะจง เนื้อหานี้อธิบายกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการเพื่อการอ้างอิง และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

History

วิทยาเอ็มบริโอเชิงพรรณนาได้สร้างคำอธิบายการพัฒนาไตสามระยะและแผนผังการสร้างระบบสืบพันธุ์โดยอาศัยท่อ ซึ่งพบได้ในตำรามาตรฐาน (Moore et al., 2020; Sadler, 2018) ชีววิทยาพัฒนาการระดับโมเลกุลได้อธิบายลักษณะการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันระหว่างไตส่วนปลายและมีเซนไคม์เมตาเนฟริกที่เป็นพื้นฐานของการสร้างหน่วยไต (nephrogenesis) (Little & McMahon, 2012) และวิถีการส่งสัญญาณของการกำหนดเพศของต่อมเพศ (Windley & Wilhelm, 2015) โดยมีงานวิจัยที่บูรณาการเกี่ยวกับพฤติกรรมของเซลล์ที่ประสานกันซึ่งสร้างรูปร่างของต้นกำเนิดระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์ในระยะแรก (Stewart & Bouchard, 2014)

Key figures

• Melissa Little
• Andrew McMahon
• Dagmar Wilhelm
• Maxime Bouchard

Seminal works

• little-mcmahon-2012
• windley-wilhelm-2015
• stewart-2014

Frequently asked questions

เหตุใดระบบทางเดินปัสสาวะและระบบสืบพันธุ์จึงได้รับการพิจารณาร่วมกัน?

ทั้งสองระบบมีต้นกำเนิดจากมีโซเดิร์มระดับกลางและมีต้นกำเนิดและโครงสร้างท่อ/ระบบระบายน้ำร่วมกันในช่วงต้นของการพัฒนา ดังนั้นการก่อตัวของทั้งสองระบบจึงมีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด แม้ว่าในที่สุดจะกลายเป็นระบบที่มีหน้าที่แตกต่างกันก็ตาม

ระบบไตทั้งสามที่ก่อตัวขึ้นระหว่างการพัฒนาคืออะไร?

โพรเนฟรอสก่อตัวขึ้นก่อนแล้วเสื่อมสลายไป มีโซเนฟรอสทำหน้าที่ชั่วคราว และเมตาเนฟรอสกลายเป็นไตที่สมบูรณ์ ซึ่งเกิดจากการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันระหว่างไตส่วนปลาย (ureteric bud) และมีเซนไคม์เมตาเนฟริก