Inseminace a reprodukční biotechnologie 4. cvičení - opakování Pohlavní diferenciace, pohlavní znaky, pohlavní orgány

Rozmnožování Základní vlastnost živých organismů = zachování druhů Nepohlavní (nižší organismy - dělení buňky mateřské) Pohlavní rozmnožování (splynutí pohlavních gamet = vajíčka a spermie) Pohlavní dimorfismus (rozdílná pohlavní ústrojí), ale obecně stejné složení obou soustav = pohlavní žlázy, vývodné cesty, pářící orgány

Pohlavní diferenciace Vznik pohlavní soustavy za embryonálního vývoje -genitální lišty (bisexuální základ) Diferenciace vlivem pohlavních hormonů a chromozomů Určení pohlaví = v době oplození, vlivem sex-chromozomů (XX a XY) Poruchy v diferenciaci pohl. orgánů - hermafroditismus (obojí pohlavní žlázy) - infantilismus (nedostatečný vývoj pohl. orgánů u samic)

Pohlavní znaky, pohlavní funkce Pohlavní funkce - vývoj po narození Pohlavní znaky – primární (tvořeny pohlavními žlázami) Sekundární pohlavní znaky - - u samců: ústrojí hromadění, vedení a vypuzování spermatu (nadvarle, chámovod, močová roura a penis a přídatné pohlavní žlázy) - u samic: vejcovod, děloha, vagina, vulva, klitoris Pohlavní žlázy v klidu do pohl. dospělosti (puberty) Puberta - produkce hormonů = vliv na vývoj pohl. ústrojí, druhotných pohl. znaků a u samic - vývoj mléčné žlázy Začátek funkčnosti pohlavní soustavy - pohlavní zralost

Reprodukční schopnost Reprodukční schopnost = schopnost páření a rozmnožování - u samice: nastoupení ovariálního cyklu, dostavení se říje, rozvoj mléčné žlázy u samců: produkce testosteronu, spermiogenetickou aktivitu, funkční vývoj přídatných pohlavních žláz, dostavení se libido sexualis Pohlavní dospělost - nevyužívá se v plemenitbě (není dokončen tělesný vývoj) Chovatelská dospělost = stupeň zralosti pohlavní a tělesné dospělosti zvířete (zařazení do plemenitby) Klimakterium = zánik pohlavního cyklu samic

Pohlavní a chovatelská dospělost hospodářských zvířat Druh zvířete Pohlavní dospělost(měsíce) Chovatelská dospělost (měsíce) skot 6 - 9 12 - 20 prase 4 - 9 8,8 –12 ovce 10 - 18 kůň 8 - 16 36 - 52

Samčí pohlavní soustava Pohlavní soustava samčí zahrnuje: - párová varlata (testes) - nadvarle (ductus epididymidis) - chámovod (ductus deferenc) - penis Samčí přídatné žlázy pohlavní vesicula seminalis (semenné váčky) prostata glandulae bulbourethrales(Cowperovy žlázy)

Samčí pohlavní soustava Varlata opouští ductus deferenc (chámovod; 9), který se terminálně rozšiřuje v ampulla ductus deferentis (10) a společně s vývodem vesicula seminalis (11) vstupuje do samčí močové roury (3). V této lokalitě prochází tělem prostaty (12). Již jako ductus ejaculatorius přijímá vývod bulbouretrální žlázy (13) a pokračuje tělesem penisu (5) na jeho glans penis, kde vyúsťuje do vnějšího prostředí. (Kudweis, 2000)

Samčí pohlavní soustava močový měchýř vesicula seminalis prostata pars prostatica urethrae ampula pars membranosa urethrae d.ejaculatorius gl.bulbourethralis corpus cavernosum penální uretra ductus deferenc corpus spongiosum epididymis glans penis struktury šourku (scrotum) (Kudweis, 2000)

Pohlavní orgány býka Šourek Varle Nadvarle Chámovod Semenné váčky Prostata Cowperovy žlázy Pyj Předkožka

Varle (testis) Varlata se vyvíjejí v zadní části dutiny břišní. Později sestupují do šourku, ve kterém jsou zavěšeny na terminálním konci semenných provazců. Každé varle s sebou při sestupu přináší serózní obal, tunica vaginalis, který se odštěpuje od peritonea. Na tomto obalu spočívá silné, povrchové vazivové pouzdro tunica albuginea. Tunica albuginea je na zadním obvodu varlete zesílena v tzv. mediatinum testis, které do nitra varlete vysílá vazivová septa, rozdělující varle na četné testikulární lobuly. Varle je žlázový orgán, složený ze systémů tzv. semenotvorných kanálků. Směrem od tunica vaginalis do nitra varlat postupují stočené úseky semenotvorných kanálků. Směrem ke středu varlete se tyto kanálky napřimují v přímé segmenty. Tyto přímé úseky propojují navzájem semenotvorné kanálky s labyrintem epitelových vývodů, které vytvářejí tzv. rete testis. Rete testis je v oblasti mediastina připojeno k hlavě nadvarlete (epididymis) prostřednictvím eferentních vývodů.

Varle a nadvarle I-býk II-hřebec III-kanec

Varle a nadvarle tubuli recti hlava nadvarlete ductuli efferentes ductus deferens tělo nadvarlete (epididymidis) tubuli seminiferi septum mediastinum testis tunica albuginea rete testis tunica vaginalis ocas nadvarlete tubuli recti (Kudweis, 2000)

Sertoliho buňky Intersticiální tkáň varlete Tyto buňky svoji základnou spočívají na bazální lamině, zatímco jejich volné apikální konce často vyčnívají do lumen semenotvorných kanálků. Základní funkce Sertoliho buněk: podpora, ochrana a regulace výživy vyvíjejících se spermií fagocytóza (pohlcování odlučované cytoplasmy spermatid) sekrece (např. inhibin) Intersticiální tkáň varlete Prostor mezi semenotvornými kanálky varlete je vyplněna intersticiální tkání, která zahrnuje: shluk vazivové tkáně kumulace nervů, krevních a lymfatických cév intersticiální buňky Leydigovy – jedná se o buňky, produkující steroidy. Tyto buňky syntetizují pohlavní hormon testosteron, odpovědný za vývoj sekundárních samčích pohlavních znaků

ŠOUREK (SCROTUM) mesotel chlupové folikuly TUNICA DARTOS epidermis mazové žlázy chlupové folikuly ekrinní kožní žlázy svalová vrstva TUNICA DARTOS epidermis Colessova povázka tunica vaginalis (Kudweis, 2000)

Přídatné pohlavní žlázy (semenné váčky, prostata, Cowperovy žlázy) I-býk II-kanec a-močový měchýř b-močovod c-chámovod d-semenné váčky e-ampule chámovodu f-prostata g-močová roura h-cowperovy žlázy

PŘÍDATNÉ POHLAVNÍ ŽLÁZY (A-býk; C-kanec; D-hřebec) 1-močový měchýř;2-močovod;3-vyústění močovodu do močového měchýře;4-močová roura; 5-ductud deferenc;6-ampula;7-vesicula seminalis;8-vyústění ductus ejaculatorius do močové trubice; 9 – prostata; 10 – gl. bulbourethralis B-vyústění močovodu a ductus ejaculatorius býka (Marvan, et al., 2003)

Přídatné pohlavní žlázy (význam) Vytvářejí semennou plazmu (přirozené ředidlo spermií) Semenné váčky: vyměšují sekret na konci ejakulace (žlutavá barva), výživa pro spermie -obsah fruktózy Předstojná žláza = prostata: sekret při koitu vypuzován těsně před a souběžně se spermiemi, neutralizuje kyselost pohl.ústrojí samice Cowperovy (bulbouretrální žlázy): sekret na začátku ejakulace, neutralizace kyselosti moč. roury samce

Pyj (penis) - utváření žaludu pyje I-býk II-beran II-kanec

Samičí pohlavní soustava Samičí pohlavní soustava je zaměřena na produkci : - samičích pohlavních buněk (vajíček), produkci samičích hormonů (estrogeny, progesteron), vývoj zárodku ( plodu), pro přijetí samčího semene při kopulaci a slouží zároveň jako cesta porodní Samičí pohlavní soustava se skládá z: pohlavních žláz (vaječníků) vejcovodů dělohy pochvy zevních samičích pohlavních orgánů - poševní předsíň - vulva

Schematické srovnání pohlavních orgánů klisny, krávy, prasnice a feny 1 – ovarium; 2 – vejcovod; 3 – děložní rohy; 3´- společná děložní mediální stěna; 4 – vlastní tělo děložní; 5 – krček děložní; 6 – pochva; 7 – poševní předsíň; 8 - vulva Vyústění močové roury (tvořící hranici mezi pochvou a poševní předsíní). U samic před první kohabitací je v této lokalitě slizniční řasa, h y m e n, která po ruptuře obliteruje v přístěnné vazivové pruhy. (Kudweis, 2000)

Samičí pohlavní soustava (Kudweis, 2000)

Samičí pohlavní orgány (topografie) Vulva (vateň) – představuje zevní ohraničení samičích pohlavních orgánů a tvoří tzv. stydkou krajinu samičí. Ta je ohraničena pravým a levým stydkým pyskem, které společně uzavírají vlastní štěrbinu stydkou (rima pudendi). 4 – vaječník; 5 – vejcovod; 6 – děložní roh; 6´- společná děložní stěna; 7 – tělo děložní; 8 – cervix; 9 – pochva; 3 – vyústění močové roury; 10 – poševní předsíň; 11 – corpus clitoridis; 12 - vulva sinistra (Kudweis, 2000)

Samičí pohlavní orgány I-kráva II-prasnice III-klisna Vaječníky Vejcovody Děloha Pochva Vulva

Uložení pohlavních orgánů krávy

Vaječník (ovarium) Vaječník je párová samičí pohlavní žláza , uložená díky neúplnému sestupu, pod stropem dutiny břišní. Povrch vaječníků je krytý jednovrstevným kubickým epitelem , případně dlaždicovým, který je označován jako epitel germiální. Pod tímto epitelem je uložen vazivový, stromální obal, tunica albuginea. Ta propůjčuje ovariu bělavou barvu. Tělo vaječníku je členěno na oblast kůry (zona parenchymatosa) a oblast dřeně (zona vasculosa). V oblasti korové probíhá vývoj ovariálních folikulů, které v části dřeňové chybějí.

Vaječník savce a-branka vaječníku b-zárodečný epitel c-primární folikuly d,e-sekundární folikuly f-grafův folikul g- ovulace h-krevní cévy i-žluté tělísko j-zánik žl.tělíska k-vaječná buňka

Vaječník s částí vejcovodu Vaječník krávy Vaječník prasnice a- grafův folikul b-zrající folikuly c-jizva po ŽT d-zánik ŽT e-třásně nálevky f-břišní ústí g-kličky vejcovodu h-závěsný vaz i-vaječníkové okruží

Vejcovod (tuba uterina, oviductus) Pohyblivá svalová trubice, jeden konec se otevírá do dutiny peritoneální poblíž ovaria, opačný konec pak prochází stěnou děložní do jejího nitra Stěna se skládá ze tří základních vrstev: sliznice: jednovrstevný cylindrický epitel s řasinkami a sekrečními buňkami svalovina seróza

Vejcovod (Kudweis, 2000)

Děloha (uterus) Dutý orgán, v kterém se vyvíjí zárodek Skládá se z těla (corpus uteri), dvou rohů děložních (cornua uteri) a krčku děložního (cervix uteri) Stěna dělohy je tvořena ze tří vrstev: endometrium: jednovrstevný cylindrický epitel s řasinkami a sekrečními buňkami myometrium perimetrium (seróza)

Děloha (uterus) (Kudweis, 2000)

Morfologické rozdíly pohlavního ústrojí samic hospodářských zvířat

Ovogeneze a ovariální cyklus samic

SPERMATOGENEZE OOGENEZE prvé meiotiké dělení sekundární spermatocyty a oocyty prvé pólové tělísko druhé meiotiké dělení spermatidy ootidy (Kudweis, 2000)

Stadia ovogeneze 1. Rozmnožování Začíná u plodu samice na povrchu vaječníku Buňky zárodečného epitelu se množí a mitoticky dělí Ovogonie - přestup do kůry - ovocyt I.řádu = vznik primárních folikulů - u telete do 300 000

2. Růstu 2 fáze 1.fáze = před narozením samice (ovocyty 1.ř. - konjugace chromozomů, výměna genového materiálu, růst jádra, aktivní syntéza RNA a proteinů) 2. fáze = přerušena do období pohlavního dospívání samice ovocyty – zvětšování = přeměna primárních folikulů na rostoucí a zralé

Vývoj rostoucích folikulů Stroma v okolí folikulu (primárního mnohovrstevného) se diferencuje v tzv. theca folliculi. Ta se ve stadiu počínajícího vezikulárního folikulu štěpí na theca folliculi interna (vnitřní) a externa (vnější). Buňky theca folliculi interna syntetizují androstendion, který je prostřednictvím buněk membrana granulosa konvertován na estradiol. Počet buněk membrana granulosa vezikulárního folikulu se zvyšuje. Mezi buňkami se postupně hromadí tekutina, zvaná liquor folliculi. Dutinky, které obsahují tento liquor postupně splývají a dávají vznik prostoru, popisovanému jako antrum. Buňky membrana granulosa jsou více kumulovány v určitém místě stěny folikulu a vytvářejí zde malý pahrbek, cumulus oophorus (vejconosný hrbolek). Ten vyvstává do nitra antrum folliculi.

3. Zrání Počátek proběhl již v prenatálním období, kdy byl přerušen v diplotenním stadiu prvního zracího dělení, se dokončuje před ovulací. Oddělí se I. pólové tělísko 2. zrací dělení - přerušeno v metafázi (sekundární ovocyt) - dokončeno po oplození vajíčka - oddělí se II. pólové tělísko Výsledkem ovogeneze = 1 oplozeníschopné vajíčko + 2 neplnohodnotná pólová tělíska (zanikají)

Vaječník a typy folikulů Primární folikuly – tvořeny ovocyty I.Ř (v profázi 1. zracího dělení, v pubertě přetrvává jen část - ty se zvětšují a mění na folikuly rostoucí) = mikroskopické Sekundární folikuly (rostoucí) – mají větší vaječnou buňku, více vrstev folikulárních buněk - produkce sekundárního obalu „sklovité blanky“ = makroskopické Terciární (Graafův) folikul - zralý folikul (měchýřek o průměru 15 mm) - obsahuje ovocyt II. řádu (v metafázi 2. zracího dělení), uložený ve „vejconosném hrbolku“, několik vrstev folikulárních buněk - produkce estrogenů

Zralý folikul (Graafův) theca folliculi interna a externa fibro-vaskulární hrot membrana granulosa liquor CUMULUS OOPHORUS corona radiata jádro oocytu (vesicula germinativa) discus proligerus (Kudweis, 2000)

Ovariální cyklus Vaječník (bez vývodu), vaječné buňky - uvolnění prasknutím Prasknutí Graafova folikulu a uvolnění vajíčka = ovulace (spontánní děj v závislosti na říji) Folikuly dozrávají a ovulují střídavě na L a P vaječníku Vajíčko je vyplaveno ven do nálevky vejcovodu - dokončení vývoje Prasklý folikul - vývoj žlutého tělíska Růst žlutého tělíska (proliferace) - u krávy 7 dnů Neoplození – zánik (involuce), u krávy 13.-14.den po ovulaci – na jeho místě jizva Oplození – žluté tělísko přetrvává po celou graviditu (produkce progesteronu)

Ovarium v různých stádiích estrálního cyklu (Kudweis, 2000)

Ovariální cyklus (Kudweis, 2000)

Říjové cykly(rozdělení) Monoestrická = zvířata žijící divoce -pohlavní aktivita vázána na roční dobu -porod na jaře Diestrická = říje 2 nebo 3x do roka (fena, kočka) Polyestrická (kráva, prasnice, koza, ovce, klisna) některá vázána na sezonnost (ovce,koza) pravidelně za určitou dobu po celý rok

Řízení pohlavních funkcí samic (hormony)

Hormonální vliv hypofýzy (Kudweis, 2000)

Spermatogeneze, ejakulát

cyklus je tvořen: rozmnožováním – meiozou – metamorfózou Spermatogeneze (spermatocytogeneze - rozmnožování, růst, zrání a spermiogeneze - přeměna spermatid na spermie) = složitý proces tvorby spermií probíhající v semenných kanálcích varlat a zčásti nadvarlat (cyklický proces) cyklus je tvořen: rozmnožováním – meiozou – metamorfózou 1. období: rozmnožování - opakované mitotické dělení spermatogonií = vznik spermatogonií A a B 2. období: růstu – růst B-spermatogonií (probíhá 4. měsíc po narození, u býka) Vznikají primární spermatocyty 3. období: zrání – meioza – 1. dělení: vz. sekundární spermatocyty - 2. dělení: vz. spermatidy

Spermiogeneze (spermiohistogeneze) = morfologické utváření spermie Metamorfóza = tvorba pohybového aparátu (bičíku), vznik akrosomu na hlavičce spermie (potřebné pro penetraci) Spermie se uvolňují a dostávají se vývodnými cestami do ocasu nadvarlete (přechod trvá 10 – 15 dnů) Až do ejakulace jsou v nadvarleti Zásoba spermií se vyčerpá u býka po 10 skocích a obnova trvá asi 7 dnů

Spermiohistogeneze(přeměna spermatidy na spermie)

Spermiogeneze (průběh)

spermatogeneze Druhy hosp. zvířat býk kanec hřebec Začátek spermiogeneze Od 7. měsíce Od 5. měsíce Od 12. měsíce Doba trvání cyklu 60 – 70 dní 50 – 60 dní -

Ejakulát = spermie + semenná plazma Semenná plazma = přirozené prostředí pro spermie a umožňuje spermiím transport v pohlavních orgánech a výživu, představuje kolem 90% z celého ejakulátu Základní hodnoty ejakulátu(chemické složení,celkový objem a koncentrace) – se mění v závislosti na podmínkách chovu, zdravotním stavu, využívání

Hodnoty ejakulátu vybraných samců hospodářských zvířat Druh zvířete Objem v ml Množství spermií v miliardách Koncentrace spermií v 1 mm3 Vzhled ejakulátu (vůně, pach) býk 2 – 10 (4) 4 - 10 (5) 1 -2 miliony Smetanově žlutý(čerstvé mléko) beran 0,7 – 3 (1) 1 -4 miliony Smetanová tekutina kanec 100 – 700 (250) 20 – 80 (40) 100-200 tisíc Mléčně vodnatá (pach moči) hřebec 30 – 300 (70) 4 – 20 (10) 30 – 500 tisíc Bělavě hlenovitý

Spermie (vzhled , složení ) a-hlavička b-krček c-spojovací část bičíku c´´-hlavní část bičíku c´´´-koncová část bičíku d-akrozomová čepička