泌尿系统和生殖系统在发生上关系密切,它们的主要器官肾及生殖腺均起源于间介中胚层,胚胎期的中肾逐渐衍化为男性的生殖管道。出生后,两系统的解剖关系亦极为密切,男性尿道具有排尿及排精的双重功能,女性尿道及阴道则共同开口于阴道前庭。
胚胎发育第4周,随胚体侧褶的形成,间介中胚层逐渐向腹侧移动,并与体节分离,形成左、右两条纵行的索状结构,称生肾索(nephrogenic cord)。第4周末,生肾索体积不断增大,从胚体后壁突向体腔,在背主动脉两侧形成左右对称的一对纵行隆起,称尿生殖嵴(urogenital ridge),它是肾、生殖腺及生殖管道发生的原基(图23-1)。
![生肾索与尿生殖嵴的形成(第4周人胚横切)](/__local/B/25/93/41DBABF009FF8B9FADF7B4CCE6B_2ACA040C_6B87.jpg?e=.jpg)
图23-1 生肾索与尿生殖嵴的形成(第4周人胚横切)
尿生殖嵴进一步发育,中部出现一条纵沟,将其分成内、外两部分。外侧部分较长而粗,为中肾嵴(mesonephric ridge);内侧部分较短而细,为生殖腺嵴(gonadial ridge)(图23-2)。
![中肾嵴与生殖腺嵴发生(腹面观)](/__local/3/D5/13/9C47A243CEF4ED3B269B82BFE46_41FFBE03_69A3.jpg?e=.jpg)
图23-2 中肾嵴与生殖腺嵴发生(腹面观)
一、泌尿系统的发生
(一)肾和输尿管的发生
人胚肾的发生可分为三个阶段,即从胚体颈部向盆部相继出现的前肾、中肾和后肾。
1.前肾 前肾(pronephros)发生最早,人胚第4周初,位于颈部第7~14体节的外侧,生肾索的头端部分形成数条横行细胞索(前肾小管),其内侧端开口于胚内体腔,外侧端均向尾部延伸,并互相连接成一条纵行的前肾管(pronephric duct)。前肾在人类无功能意义,于第4周末即退化,但前肾管的大部分保留,向尾部继续延伸,成为中肾管(图23-3)。
![第5周人胚前、中、后肾的发育](/__local/1/15/7F/587916C1F7B068F2CB86F856259_5B467179_5DEB.jpg?e=.jpg)
图23-3 第5周人胚前、中、后肾的发育
2.中肾 中肾(mesonephros)发生于第4周末。继前肾之后,位于第14~28体节外侧的中肾嵴内,从头至尾相继发生许多横行小管,称中肾小管(mesonephric tubule)。两侧中肾小管共约80对,每个体节相应位置有2~3条。中肾小管呈“S”形弯曲,其内侧端膨大并凹陷成肾小囊,内有从背主动脉分支而来的毛细血管球,即肾小球,两者共同组成肾小体;中肾小管外侧端与向尾延伸的前肾管相吻合,于是前肾管改称为中肾管(mesonephric duct ,又称管Wolff)。中肾管尾端通入泄殖腔(图23-3)。在人类,中肾可能有短暂的功能活动,直至后肾形成。至第2个月末,中肾大部分退化,仅留下中肾管及尾端小部分中肾小管。后者在男性形成生殖管道的一部分,在女性则仅残留一小部分,成为附件。
3.后肾 后肾(metanephros)发育为成体的永久肾。人胚第5周初,当中肾仍在发育中,后肾即开始形成。第11~12周,后肾开始产生尿液,其功能持续于整个胎儿期。尿液排入羊膜腔,组成羊水的主要成分。由于胚胎的代谢产物主要由胎盘排泄,故胎儿期肾的排泄功能极微。后肾起源于生后肾基和输尿管芽两个不同的部分,但均源于中胚层。
(1)输尿管芽:输尿管芽(ureteric bud)是中肾管末端近泄殖腔处向背外侧长出的一个盲管。它向胚体背、颅侧方向延伸,长入中肾嵴尾端的中胚层组织中。输尿管芽反复分支达12级以上,逐渐演变为输尿管、肾盂、肾盏和集合小管。输尿管芽的起始两级分支扩大合并为肾盂,第3~4级分支扩大为肾盏,其余的分支为集合小管。集合小管的末端呈“T”形分支,它的弓形盲端诱导邻近的生后肾原基分化为肾单位(图23-4)。
![后肾的发生](/__local/0/DA/2E/CC97735F0B7F4A8124C7B6DF03A_41CF2DFE_84DC.jpg?e=.jpg)
图23-4 后肾的发生
A第5周人胚尾部侧面观 B第5~8周人胚后肾的发育
(2)生后肾原基:生后肾原基(metanephrogenic blastema)是中肾嵴尾端的中胚层组织受输尿管芽的诱导而产生的。中肾嵴的细胞密集并呈帽状包围在尿管芽的末端,即成为生后肾原基。生后肾原基的外周部分演变为肾的被膜,内侧部分形成多个细胞团,附于弓形集合小管末端两侧方。这些上皮细胞团逐渐分化成“S”形弯曲的后肾小管,一端与弓形集合小管的盲端相连,另一端膨大凹陷形成肾小囊,并与伸入囊内的毛细血管球组成肾小体。“S”形小管逐渐增长,分化成肾小管各段,与肾小体共同组成肾单位。每个远端小管曲部与一个弓形集合小管相连接,继而内腔相通连。近髓肾单位发生较早,随着集合小管末端不断向皮质浅层生长并分支,陆续诱导生后肾原基形成浅表肾单位(图23-5)。
![集合小管与肾单位的发生](/__local/0/FF/F0/6C5C828483088322D8F9721621D_82DEF243_82F7.jpg?e=.jpg)
图23-5 集合小管与肾单位的发生
由于后肾发生于中肾嵴尾侧,故肾的原始位置较低。随着胚胎腹部生长和输尿管芽的伸展,肾逐渐上升至腰部。
(二)膀胱和尿道的发生
在人胚第4~7周时,尿直肠隔将泄殖腔分隔为背侧的直肠和腹侧的尿生殖窦两个部分。尿生殖窦又分为三段:①上段较大,发育为膀胱,它的顶端与尿囊相接,在胎儿出生前从脐到膀胱顶的尿囊退化成纤维索,称脐中韧带。左、右中肾管分别开口于膀胱。随着膀胱的扩大,输尿管起始部以下的一段中肾管也扩大并渐并入膀胱,成为其背壁的一部分,于是输尿管与中肾管即分别开口于膀胱。②尿生殖窦的中段颇为狭窄,保持管状,在女性形成尿道,在男性成为尿道的前列腺部和膜部。由于肾向头侧迁移及中肾管继续向下生长等因素的影响,使输尿管开口移向外上方,而中肾管的开口在男性下移至尿道前列腺部;在女性,其通入尿道的部位将退化。③下段在男性形成尿道海绵体部,女性则扩大成阴道前庭(图23-6)。
![泄殖腔的分隔及中肾管和输尿管的位置改变(男性)](/__local/2/3E/CE/C1A26AAC07C4712926B51E8DFC0_89441E0E_9317.jpg?e=.jpg)
图23-6 泄殖腔的分隔及中肾管和输尿管的位置改变(男性) (人胚第5-8周)
(三)泌尿系统的常见畸形
泌尿系统的畸形较为多见,人群中约有3%~4%的人有肾或输尿管的先天性畸形。
1.多囊肾 多囊肾(polycystic kidney)是一种常见畸形。由于集合小管与远端小管未接通,使肾小管内尿液积聚,肾出现许多大小不等的囊肿(常见于皮质),致使正常肾组织受压而萎缩,造成肾功能障碍(图23-7)。
2.异位肾 凡肾在上升过程中受阻,使出生后肾未达到正常位置者,均称为异位肾(ectopic kidney),常见位于骨盆内。单纯异位肾的发生率约为1/800(图23-7)
3.马蹄肾 马蹄肾(horseshoe kidney)是由于两肾的下端异常融合而形成一个马蹄形的大肾,其成因为肾上升时被肠系膜下动脉根部所阻而致。发生率约1/600,男与女的比例为2:1(图23-7)。
4.双输尿管 双输尿管(double ureter)是由于输尿管芽过早分支所致。按其分支的程度不同,可诱导出各种畸形,如分支不完全形成肾输尿管分支及分隔肾,若分支完全则成为双输尿管。
5.脐尿瘘膀胱顶端与脐之间的脐尿管未闭锁,出生后尿液可从脐部漏出,脐尿瘘(urachal fistula)。若仅部分脐尿管残留并扩张,则形成脐尿管囊肿(urachal cyst)(图23-7)。
6.膀胱外翻 在尿生殖窦与表面外胚层之间没有间充质长入,因此在前腹壁无肌肉覆盖膀胱,致使薄的表皮和膀胱前壁破,膀胱粘膜外露,称为膀胱外翻(extrophy of bladder)。该畸形发生率约为1/40000~1/50000,多见于男性。
![泌尿系统先天性畸形](/__local/9/16/21/DD96C8CF485E15619F8D2F75138_9AA71CAD_7006.jpg?e=.jpg)
图23-7 泌尿系统先天性畸形
A多囊肾 B低位肾C马蹄肾 D脐尿瘘
二、生殖系统的发生
胚胎的遗传性别虽决定于受精时与卵子结合的精子种类(23,X或23,Y),但直到胚胎第7周,生殖腺才开始有性别的形态学特征。在胚胎早期,男性和女性的生殖系统是相似的,称为生殖器官未分化期。胚胎的外生殖器则要到第9周才能辨认性别,因此,生殖系统(包括生殖腺、生殖管道及外生殖器)在发生中均可分为性未分化和性分化两个阶段。
(一)睾丸和卵巢的发生
生殖腺来自体腔上皮、下皮下方的间充质及原始生殖细胞三个不同的部分。
1.未分化性腺的发生 人胚第5周时,左、右中肾嵴内侧的表面上皮下方间充质细胞增殖,形成一对纵行的生殖腺嵴(图23-2)。不久,生殖腺嵴的表面上皮向其下方的间充质生出许多不的细胞索,称初级性索(primary sex cord)。胚胎第4周时,位于卵黄囊后壁近尿囊处有许多源于内胚层的大圆形细胞,称原始生殖细胞(primodial germ cell)。它们于第6周经背侧肠系膜陆续向生殖腺嵴迁移,约在1周内迁移完成,原始生殖细胞进入初级性索内(图23-8)。
![原始生殖细胞及其迁移示意图](/__local/9/7B/0D/6A341203ED49795E30CA4905912_AF3049B2_79DE.jpg?e=.jpg)
图23-8 原始生殖细胞及其迁移示意图
2.睾丸的发生原始生殖腺有向卵巢方向分化的自然趋势。若原始生殖细胞及生殖腺嵴细胞膜表面均具有组织相容性Y抗原(histocompatibility Y antigen H-Y抗原)时,原始生殖腺才向睾丸方向发育。一般情况下,性染色体为XY的体细胞胞膜上有H-Y抗原,而性染色体为XX的体细胞胞膜上则无H-Y抗原,故具有Y性染色体的体细胞,对未分化生殖腺向睾丸方向分化起决定性作用。目前认为,编码H-Y抗原的基因位于Y染色体的短臂近着丝点的部位。人胚第7周,在H-Y抗原的影响下,初级性索增殖,并与表面上皮分离,向生殖腺嵴深部生长,分化为细长弯曲的袢状生精小管,其末端下互连接形成睾丸网。第8周时,表面上皮下方的间充形成一层白膜,分散在生精小管之间的间充质细胞分化为睾丸间质细胞,并分泌雄激素。在人胚14~18周,间质细胞占睾丸体积一半以上,随后数目迅即下降,出生后睾丸内几乎见不到间质细胞,直至青春期才重现。胚胎时期的生精小管为实心细胞索,内含两类细胞,即由初级性索分化来的支持细胞和原始生殖细胞分化的精原细胞。生精小管的这种结构状态持续至青春期前(图23-9)。
![睾丸与卵巢的分化](/__local/D/7C/67/D3AECAB47F76BB3C43BCDB0696A_D92A50FC_B8C9.jpg?e=.jpg)
图23-9 睾丸与卵巢的分化
3.卵巢的发生若体细胞和原始生殖细胞的膜上无H-Y抗原,则未分化性腺自然向卵巢方向分化。卵巢的形成比睾丸晚。人胚第10周后,初级性索向深部生长,在该处形成不完善的卵巢网。随后,初级性索与卵巢网都退化,被血管和基质所替代。成为卵巢髓质。此后,生殖腺表面上皮又形成新的细胞索,称次级性索(secondary sex cord)或皮质索(cortical cord),它们较短,分散于皮质内。约在人胚第16周时,皮质索断裂成许多孤立的细胞团,即为原始卵泡。原始卵泡的中央是一个由原始生殖细胞分化来的卵原细胞,周围是一层由皮质索细胞分化来的小而扁平的卵泡细胞。卵泡之间的间充质组成卵巢基质(图23-9)。胚胎时期的卵原细胞可分裂增生,并分化为初级卵母细胞。足月胎儿的卵巢内约有100万个初级卵泡,尽管在母体促腺激素的刺激下,有部分卵泡可生长发育,但它们很快退化,而大多数的初级卵泡一直持续至青春期前。
4.睾丸和卵巢的下降 生殖腺最初位于后腹壁的上方,在其尾侧有一条由中胚层形成的索状结构,称引带(gubernaculum),它的末端与阴唇阴囊隆起相连,随着胚体长大,引带相对缩短,导致生殖腺的下降。第3个月时,生殖腺已位于盆腔,卵巢即停留在骨盆缘下方,睾丸则继续下降,于第7~8个月时抵达阴囊。当睾刃下降通过腹股沟管时,腹膜形成鞘突包于睾丸的周围,随同睾丸进入阴囊,鞘突成为鞘膜腔。然后,鞘膜腔与腹膜腔之间的通道逐渐封闭(图23-10)。
![睾丸下降](/__local/1/8B/D7/D79B2ED8E1DBDA713313543A344_9CFDB35A_68D3.jpg?e=.jpg)
图23-10 睾丸下降
(二)生殖管道的发生和演变
1.未分化期 人胚第6周时,男女两性胚胎都具有两套生殖管,即中肾管和中肾旁管(paramesonephric duct,又称Müller管)。中肾旁管由体腔上皮内陷卷褶而成,上段位于中肾管的外侧,两者相互平行;中段弯向内侧,越过中肾管的腹面,到达中肾管的内侧;下段的左、右中肾旁管在中线合并。中肾旁管上端呈漏斗形开口于腹腔,下端是盲端,突入尿生殖窦的背侧壁,在窦腔内形成一隆起,称窦结节(sinus tubercle,,又称Müller结节)。中肾管开口于窦结节的两侧(图23-11)。
![女性生殖管道的演变A第3个月 B卵巢下降后](/__local/3/6A/7A/CB817C82032ADC65B455CB14B41_0BCEE6FB_5897.jpg?e=.jpg)
图23-11 女性生殖管道的演变A第3个月 B卵巢下降后
2.女性生殖管道的分化若生殖腺分化为卵巢,因缺乏睾丸间质细胞分泌雄激素的作用,中肾管逐渐退化;同时,因缺乏睾丸支持细胞分泌的抗中肾旁管激素的抑制作用,中肾旁管则充分发育。中肾旁上段和中段分化形成输卵管;两侧的下段在中央愈合形成子宫及阴道穹隆部。阴道的其余部分则由尿生殖窦后壁的窦结节增生而成的阴道板形成。阴道板起初为实心结构,在胚胎第5个月时,演变成管道,,内端与子宫相通,外端与尿生殖窦腔之间有处女膜相隔(图23-11,23-12)。
![子宫和阴道的形成](/__local/D/C5/BD/F54BB49EAF3DFB472112DB17E0C_0F53B32B_37E5.jpg?e=.jpg)
图23-12 子宫和阴道的形成
3.男性生殖管道的分化若生殖腺分化为睾丸,间质细胞分泌的雄激素促进中肾管发育,同时支持细胞产生的抗中肾旁管激素抑制中肾旁管的发育,使其逐渐退化。雄激素促使与睾丸相邻的十几条中肾小管发育为附睾的输出小管,中肾管头端增长弯曲成附睾管,中段变直形成输精管,尾端成为射精管的精囊(图23-13)。
![男性生殖管道的演变](/__local/2/64/9C/0F36091D2A7C9D698DC1BA62BFA_9EB74816_7A82.jpg?e=.jpg)
图23-13 男性生殖管道的演变
A第3个月 B睾丸下降后
(三)外生殖器的发生
1.未分化期 人胚第9周前,外生殖器不能分辨性别。第5周初,尿生殖膜的头侧形成一隆起,称生殖结节(genital tubercle)。尿生殖膜的两侧各有两条隆起,内侧的较小,为尿生殖褶(urogenital fold),外侧的较大,为阴唇阴囊隆起(labio-scrotal swelling)。尿生殖褶之间的册陷为尿道沟,沟底覆有尿生殖膜。第7周时,尿生殖膜破裂。
2.生殖结节伸长殂成阴茎,两侧的尿生殖褶沿阴茎的腹侧面,从后向前合并成管,形成尿道海绵体部。左右阴唇阴囊隆起移向尾侧,并相互靠拢,在中线处愈合成阴囊(图23-14)。
3.女性外生殖器分化因无雄激素的作用,外生殖器自然向女性分化。生殖结节略增大,形成阴蒂。两侧的尿生殖褶不合并,形成小阴唇。左右阴唇阴囊隆起在阴蒂前方愈合,形成阴阜,后方愈合形成阴唇后连合,大部分不愈合成为大阴唇。尿道沟扩展,并与尿生殖窦下段共同形成阴道前庭(图23-14)。
![男、女外生殖器的发育](/__local/8/50/B6/AD24E92AE3FB48630B5ADCF4E8D_7DF45A2D_880A.jpg?e=.jpg)
图23-14 男、女外生殖器的发育
(四)生殖系统的常见畸形
1.陷睾睾丸未下降至阴囊而停留在腹腔或腹股沟等处 ,称隐睾(crytorchidism)(图23-15)。据统计,约有30%的早产儿及3%的新生儿睾丸未降入阴囊,其中大部分在一岁未可降入阴囊,仍有约1%为单侧或双侧隐睾。因腹腔温度高于阻囊,故隐睾会影响精子发生,双侧隐睾可造成不育。
2.先天性腹股沟疝 先天性腹股沟疝(congenital inguinal hernia)多见于男性。若腹腔与鞘突间的通道没有闭合,当腹压增大时,部分肠袢可突入鞘膜腔,形成先天性腹股沟疝(图23-15)。
3.双子宫 双子宫(double uterus)是因左右中肾旁管的下段未愈合所致。较常见的是上半部未全愈合,形成双角子宫。若同时伴有阴道纵隔,则为双子宫双阴道(图23-15)。
4.阴道闭锁 阴道闭锁(viginal atresia)或因窦结节未形成阴道板,或因阴道板未形成管腔。有的为处女膜未穿通,外观不见阴道。
5.尿道下裂因左右尿生殖褶未能在正中愈合,造成阴茎腹侧面有尿道开口,称尿道下裂(hypospadias),发病率约为1‰~3.3‰(图23-15)。
![生殖系统先天性畸形](/__local/8/C3/B8/0C6B82FA382EC7F04F46CA56468_63E5CA31_7DDE.jpg?e=.jpg)
图23-15 生殖系统先天性畸形
A隐睾 B先天性腹股沟疝 C尿道下裂 D双子宫双阴道
6.两性畸形 两性畸形(hemaphroditism)又称半阴阳,是因性分化异常导致不同程度的性别畸形,患者的外生殖器常男女分辨不清。按生殖腺结构不同。两性畸形可分为两类:①真两性畸形,极为罕见,患者体内同时有睾丸及卵巢,性染色体属嵌合型,即具有46,xy和46,xx两种染色体组型,第二性征可呈男性或女性,但外生殖器男女分辨不清。②假两假畸形,患者体内只有一种生殖腺,按所含睾丸或卵巢的不同,又可区分为男性假两性畸形和女性假两性畸形。前者虽具睾丸,但外生殖器似女性,染色体组型为46,xy,主要由于雄激素分泌不足所致;后者具有卵巢,但外生殖器似男性,染色体组型为46,xx,由于雄激素分泌过多所致,常见为先天性男性化肾上腺增生症,肾上腺皮质分泌过多雄激素,使外生殖器男性化。
7.睾丸女性化综合征 睾丸女性化综合征(testicular feminization syndrome)患者虽有睾丸,也能分泌雄激素,染色体组型为46,xy,但因体细胞和中肾细胞缺乏雄激素受体,使中肾管未能发育为男性生殖管道,外生殖器也未向男性方向分化,而睾丸支持细胞产生的抗中肾旁管管激素仍能抑制中肾旁管的发育,故输卵管与子宫也未能发育,患者外阴呈女性,且具有女性第二性征。