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醫學聲明 。
睾丸 是雄性 動物 生殖器官 及生殖腺 的一部份,是雌性卵巢 的同源器官 ,主要作用是產生精子 和分泌雄性激素 (主要是睾酮 ),對生殖 和維持第二性徵 有着重要意義。[ 1]
Quick Facts 睪丸, 基本資訊 ...
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大多數脊椎動物 有一對睾丸,在胚胎 時期出現在腹腔 背部。隨着生長發育,大部分哺乳動物 (包括人類 )的睾丸會逐漸下沉而由精索 懸於陰囊 中,左右各一。[ 2]
精子從生殖細胞起源到通過輸精管遷移動畫。 A) 血管;B) 附睾頭;C) 睾丸輸出小管;D) 直精小管;E) 睾丸鞘膜壁層;F) 睾丸鞘膜髒層;G) 睾丸鞘膜腔;H) 睾丸白膜;I) 睾丸小葉;J) 附睾尾;K) 附睾體;L) 睾丸網;M) 輸精管。
男性的睾丸位於陰囊中,左右各一,為微扁的橢圓體[ 3] ,右側睾丸可常見體積稍大,位置稍高,這可能有助於減小雙側睾丸在大腿間的擠壓。睾丸表面有睾丸被膜,分鞘膜 髒層、白膜 和血管膜三層。白膜在睾丸的後緣增厚形成睾丸縱隔,並由此呈放射狀伸入睾丸實質中,形呈小葉隔(septum)分睾丸為若干個錐形小葉,小葉內有數條精曲小管 (即生精小管,seminiferous tubule)。在睾丸縱隔處,精曲小管匯合為直精小管 (也有稱精直小管,Straight tubule),直精小管進一步吻合交織形成睾丸網 (Rete testis),從睾丸網發出8~12條睾丸輸出小管(Efferent ductules),從睾丸後緣上部伸出,進入附睾 。[ 4] 精子在生精小管中產生,沿直精小管、睾丸網 、睾丸輸出小管運動,臨時儲存在附睾 中約12天,並逐漸生化成熟[ 5] ;射精 時,精子進入輸精管,經前列腺 進入尿道 ,最終排出體外。[ 5] [ 6] [ 7]
睾丸間質細胞也稱萊迪西細胞 ,主要功能是合成雄激素 [ 8] ,但也能合成少量雌激素。雄激素主要包括睾酮 、雄烯二酮 、雙氫睾酮 。睾丸分泌的睾酮是血液中睾酮的主要來源[ 9] ,其餘的睾酮由腎上腺皮質 網狀帶細胞所分泌[ 10] 。睾酮有維持精子發生、男性第二性徵和性功能的作用。[ 10] [ 11]
男性有兩個不同的雄激素產生時期:胎兒期和成年期,分別由胎兒間質細胞和成體間質細胞產生。胎兒間質細胞產生的高水平雄激素參與性別分化,雄激素水平隨着胎兒間質細胞數量的下降而逐漸下降,在產後達到最低值。產後,新生兒睾丸幹細胞逐漸增殖分化補充成體間質細胞,雄激素水平逐漸上升直至最高值。成體間質細胞為恆定細胞,很少被替換。[ 12]
類似於血-腦屏障 ,血-睾屏障 由生精小管中支持細胞間的緊密連接構成,阻止有害物質從血液到達精原 、精母細胞,阻止精子進入血流。
睾丸動脈 源自腹主動脈,隨睾丸下降至陰囊 ,分布於睾丸和附睾 。睾丸和附睾的靜脈稱蔓狀靜脈叢 ,經精索 進入盆腔 匯合成睾丸靜脈,左側匯入左腎靜脈,右側匯入下腔靜脈 。淋巴管 經精索,注入腰總淋巴結 和髂總淋巴結。[ 3]
提睾肌 位於精索內外筋膜之間,在低溫、提睾反射、恐懼和性高潮 時,提睾肌收縮,將睾丸拉向腹股溝管。[ 13]
在人胚胎 的第六周,起源於卵黃囊周圍區域的原始生殖細胞沿後腸 的被繫膜遷入位於背側腸繫膜 兩旁的初級性索,此時生殖腺 處於未分化期,男女均有兩套生殖管道。[ 14] Y染色體 短臂上的Y性別決定區(SRY )產物睾丸決定因子 促進初級性索發育成為睾丸索,漸分化為生精小管 (此時尚為原始生殖細胞和支持細胞 構成實心細胞索,持續至青春期 前)。胚胎第八周時,由表面上皮分化出睾丸白膜,生精小管間分化出現睾丸間質細胞並開始分泌雄激素。
DMRT1 基因對於ZW性別決定系統 和XY性別決定系統 的動物的睾丸發生均有重要意義。在鳥 類中,性別由Z和W染色體 決定,1999年,nanda等人發現了雞 Z染色體上的DMRT1 基因是雞關鍵性別決定因素[ 15] ,該基因也存在於哺乳動物基因組常染色體 上,對於人則是在9號染色體 上。[ 16] 該基因對於哺乳動物SRY 啟動的睾丸形成途徑有着重要意義,單拷貝或是雙拷貝缺失均可以導致睾丸形成異常和女性化。[ 17] [ 18]
ZZ-ZW性別決定系統 不僅限於鳥類,在脊椎動物 中、爬行動物 [ 19] 以及一些魚類 [ 20] 和兩棲動物 [ 21] [ 22] 也發現了類似的性別決定系統。鱷魚 和大多數海龜 [ 23] 的性別決定機制更為獨特,由卵孵化溫度決定。
蟋蟀、蚱蜢和其他一些昆蟲還使用單染色體(XX/XO)性別決定系統 ,雄性只有一條性染色體,記為XO。[ 24]
睾丸下降 可分為經腹階段(5~18周)和腹股溝陰囊階段(26~約33周),受激素 調控。經腹階段依賴於非雄激素 ,中胚層細胞在生殖腺的尾端至陰囊形成一索狀結構,稱引帶,隨着胚胎的發育、引帶球的形成,引帶絕對、相對縮短,從而將生殖腺從腹腔拉向陰囊 。[ 25] [ 14] [ 26] 腹股溝陰囊階段依賴於雄激素,腹膜向陰囊凸起形成睾丸鞘突凸起。睾丸在降入陰囊後,腹腔和鞘膜腔間通道逐漸閉鎖。[ 14] [ 25] [ 27] 出生後,應定期檢查睾丸是否正常下降至陰囊,若出生後3~5月內仍未降至陰囊,即為隱睾症 。早產兒有更高的概率患此畸形。[ 28] [ 29]
哺乳動物是唯一一種睾丸從其發生處下降到陰囊的動物。各種哺乳動物的睾丸下降程度不同:[ 30]
來自下丘腦 的促性腺激素釋放激素 (GnRH)刺激垂體 產生黃體生成素 (LH)和卵泡刺激素 (FSH)。LH經血流運輸到睾丸後,刺激睾丸間質細胞 產生睾酮,睾酮可以作為雄激素,也可以芳香化成為雌激素(如在塞利托細胞 中)。睾丸通過睾酮 和抑制素對下丘腦和垂體負反饋 抑制GnRH的產生。雄激素和 FSH 都作用於支持細胞 內的受體,以刺激精子 產生所需的各種功能。[ 31]
雄激素 是促進男性第二性徵 發育的主要激素,由於男性有一對睾丸,即使失去一顆睾丸,男性仍然有可能保持其男性特徵 ,這被稱之為Monorchism 。[ 32]
由於大部分的雄激素由睾丸產生,在一些可能需要減少雄激素的分泌如性別肯定手術 (男跨女) 情況下可以行睾丸切除術 。僅是出於避孕的目的而進行的輸精管切除術 或輸精管結紮術 通常不會對睾丸的內分泌功能產生影響。[ 33]
睾丸功能正常的健康成年男性平均每次心跳即可產生約1000個精子 。[ 31] 精子產生於生精小管 的生精上皮 ,生精小管為高度蟠曲的細長小管,生精上皮是生精小管的主要結構,由支持細胞、數層生精細胞、基膜和外側的膠原以及肌樣細胞構成[ 34] [ 35] 。
通常認為,精子發生歷經精原細胞 的增殖、精母細胞減數分裂、精子形成三個階段。最初的精原細胞貼近基底膜[ 36] ,分A、B兩型。A型精原細胞可再細分為亮A型/暗A型精原細胞。暗A型細胞,具有深染(H&E染色 )的細胞核,這些細胞是儲備精原幹細胞 ,通常不進行活躍的有絲分裂 ;亮A型細胞,細胞核淺染,這些是進行活躍有絲分裂的精原幹細胞。一部分亮A型細胞作為幹細胞持續分裂,另一部分則再分化 成為B型精原細胞,B型精原細胞經過有絲分裂 生成初級精母細胞。[ 37] 在最後的幾次有絲分裂中,不同與一般的有絲分裂,胞質分裂並不完全,連接部稱胞質橋,這是後續同源群現象(以胞質橋相連的細胞同步發育、成熟、釋放)和毒物處理後多核巨細胞 生成的基礎。[ 38]
生精細胞在生精上皮中嚴格有序排列,同一時相的生精細胞可在生精小管空間周期性地出現,這種現象稱為「生精波」。[ 39] [ 40] 可在生精小管空間上順序觀察到人精子的發生過程[ 39] ,但在其它一些動物(如狗)中順序性稍差[ 40] 。一個生精上皮周期約為62~70天,在一個周期的時間內,對睾丸的損傷不能及時地體現在精子 的質量上。考慮精子進入、通過附睾 需要約14天時間,有關損傷/抑制的觀察應等待至少上述兩時間之和。[ 41]
通常,哺乳動物的睾丸必須在低於核心體溫 2–6 °C的情況下,才可以產生正常的精子 。[ 1] [ 42] [ 43] 例如,小鼠的核心體溫為36.6℃,而睾丸溫度為34℃。在高於 37°C 下產生的精子都具有低活力[需要可靠醫學來源 ] ,具有高水平未修復的DNA 斷裂並無法完成減數分裂 ;而在 38°C 下產生的精子將因DNA錯誤過多而被細胞凋亡 殺死。[ 2] [ 44] 懸掛於陰囊中和蔓狀靜脈叢的蔓狀結構,將有助於維持睾丸的相對低溫。[ 43] 由於睾丸和附睾功能被證明對僅幾度的溫度升高就非常敏感[ 45] ,如果男性經常穿緊身內褲 等不利於睾丸散熱等衣物,會影響精子的品質和數量,因而影響生殖能力。[ 46]
人類睾丸並非處於無菌環境中,正常男性睾丸中發現的少量細菌 有放線菌門 、擬桿菌門 、厚壁菌門 、變形菌門 [ 47] 。不同的研究可能有不同的微生物組的發現,如Shun-Long Wengd等人的研究發現所有精液樣品中含量最多的菌屬於乳酸菌 屬(19.9%)、假單胞菌屬 (9.85%)、普雷沃菌屬 (8.51%)和加德納菌屬 (4.21%)[ 48] ,但精子菌群可能並不能直接代表睾丸菌群。睾丸微生物組的失調或與精液質量和無精症有關。[ 47] [ 48] 有研究認為,腸道微生物組 可以通過腸道-睾丸軸影響精子的質量。[ 49] [ 50] [ 51]
在中國古代,成為太監 的條件一般是把陰莖連同睪丸一起切除[ 58] ,該過程稱為去勢 。他們大多會在青春期前去勢,令身體欠缺睪酮,使之後來的體脂肪比例更為貼近女性[ 59] 。
在古代歐洲 的基督宗教 ,為了讓男性 唱詩班成員長大不會變聲 ,而把他們的睾丸割去,例如去勢男高音 。[ 60]
睪丸又俗稱 蛋 、蛋蛋 、鳥蛋 、卵蛋 [ 61] 。
在中文語境當中,「男人和女人平均有一顆睪丸」或類似的變體有時會出現在對統計誤用 的討論中,一些人會以這句話來反諷 可能正確但毫無意義 的平均值 [ 62] 。然而,男人和女人的睪丸中位數也是一顆。因此,若以這句說話反諷 平均值的不平等,其實也是毫無意義的。
二戰 期間,英國 曾將《柏忌上校進行曲 》改編 為一首以睾丸為題材,嘲諷希特勒 和其他納粹德國 高官的歌曲《希特勒只有一顆蛋 》。[ 63]
家兔 的睾丸及附睾
爬行類 和哺乳類一樣,都具有一對精巢,呈卵圓形。對於大部分哺乳動物 ,睾丸會下降到陰囊以保持相對較低的溫度,但大象 是個例外。[ 2] 有觀點認為,大象TP53 基因拷貝數 的增加[ 64] 可能有助於穩定的精子的發生。[ 65]
鳥類 精巢的大小隨生殖周期變化。春季鳥類進入繁殖期,精巢的體積會增大很多,如歐椋鳥 的精巢在繁殖期比平時增大1500倍。公雞 其睾丸溫度高達40-41攝氏度,接近於體核溫度。[ 66] 其睾丸富含熱休克蛋白 A2 (HSPA2)等特點使鳥類的睾丸無需下降到陰囊以尋求降溫。[ 67] [ 68]
大多數雄性魚 有兩個大小相似的精巢,由精巢繫膜懸掛於腹腔內,脊柱兩側,呈長扁平形、乳白色。軟骨魚 (鯊魚 )的精巢位於體腔前部,右側睾丸通常較大。原始無頜魚 (七鰓鰻 )成體只有一個睾丸,位於身體的中線。白膜 是硬骨魚 堅硬的膜狀外殼下的睾丸。大多數魚類沒有輸精管,精子是在稱為精子壺腹 的球形結構中產生的。這些是季節性結構,其內容物在繁殖季節釋放,然後被身體重新吸收。[ 69]
兩棲類 的精巢形狀與動物的體系相關,如蚓螈 的生殖腺呈條帶形;無尾類的生殖腺呈卵圓形(青蛙 )或短柱狀(蟾蜍 )。[ 70]
對於大多數昆蟲 而言,睾丸可能位於腹部腸道下方或上方,通常位於身體中線附近。螞蟻 的精巢位於腹部第四、五節之間,是由一對或多對細長的管狀結構組成,每個精巢管的頂端有一個精原細胞 ,他們可以不斷的分裂產生精子。精子在精巢管內發育成熟,然後通過一條輸精管輸送到精囊中。不同昆蟲的生殖系統間可能有較大的形態差異,在一些鱗翅目 動物的變態 過程中,兩個睾丸可能會融合為一個。[ 71] 叢林蟋蟀 有着相對最大的睾丸——平均重 70 毫克,約占其體重的 14%。[ 72]
蚯蚓 為雌雄同體 異體交配,雄性生殖器和雌性生殖器存在於同一個體上,既能產生精子又能產生卵子。其中雄性生殖器官包括精巢2對,很小,位於第10及11體節內的精巢囊內,精漏斗2對,僅靠精巢下方,前端膨大,口具纖毛,後接細的輸精管。精巢囊與其後第11及12體節內的貯精囊相通,貯精囊內充滿營養液。精巢產生精細胞後,先入貯精囊內發育,待形成精子後,再回到精巢囊,經精漏斗由輸精管輸出。[ 73]
雄性小龍蝦 有一個精巢,位於胃的後方、心臟之前、肝胰臟之上。精巢的大小和顏色隨着繁殖季節變化:未成熟的精巢呈白色細條狀,成熟的精巢呈淡黃色的紡錘型,後者體積較前者大數倍到數十倍不等。[ 74]
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