Biologie (Fach) / Sexualbiologie (Lektion)

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• Hypothalamus‐Hypophysen‐Gonaden Achse HypothalamusFreisetzung von GnRH AdenohypophyseFreisetzung der Gonadotropine FSH und LH OvarienEizellreifung, Östrogensekretion TestesSamenzellreifung, Androgensekretion
• Negativer Rückkoppelungsmechanismus Hypothalamushormone stimulieren Hypophysenhormone Hypophysenhormon stimulieren Enddrüsenhormone Steigt der Konzentration der Enddrüsenhormone über bestimmten Level an, sinkt die Stimulierung durch den Hypothalamus Produktion von Hypothalamus Hormonen geht zurück Produktion von Hypophysenhormonen geht zurück Enddrüsenhormone sinken ab Sinken sie unter bestimmten Level erfolgt Rückmeldung an Hypothalamus und Hormonproduktion wird wieder angekurbelt
• Gonadotropine Glandotrope Hormone der Adenohypophyse Reagieren auf Stimulierung von GnRh Peptidhormone Werden in beiden Geschlechtern gebildet Follikelstimulierendes Hormon (FSH) Induziert Follikelreifung Samenzellreifung Lutenisierendes Hormon (LH) Induziert Ovulation Androgen und Östrogensekretion
• Wirkungen der Gonadotropine LH w: Stimulierung der Östrogensekretion in den Ovarien, Auslöser der Ovulation m: Stimulierung der Androgenbildung in den Leydigschen Zellen in den Testes FSH w: Stimulierung der Follikelreifung und Östrogensekretion in den Ovarien. m: Differenzierung der Samenkanälchen, Samenzellreifung, wirkt auf Sertolizellen
• Androgene Mänliche Sexualhormone Bsp.:TestosteronDihydrotestosteronAndrostendionDHEA Bildungsorte:TestesOvar (Testosteron)Nebennierenrinde (Androstendion, DHEAS)peripher (Dihydrotestosteron mittels 5 alpha Reduktase aus Testosteron konvertiert)Fettgewebe
• Östrogene zB.:ÖstradiolÖstriolÖstron Weibliche Sexualhormone Mit Erkrankungsrisiken assoziiert: Krebserkrankungen reproduktiver Organe Bildungsorte: Ovar (Granulosazellen) Plazenta Testes (Östradiol, Östriol) peripher im Fettgewebe Östradiol aus Testosteron aromatisiert Östron aus Androstendion aromatisiert mittels Enzym Aromatase
• Gestagene: weibliche Sexualhormone Progesteron Bildungsort:Corpus luteum in der zweiten Zyklushälfte, PlazentaWirkungen: Führen Gebärmutterschleimhaut von der Proliferationsphase in die Sekretionsphase über Vorbereitung zur Implantation Reduktion der Kontraktionen der glatten Uterusmuskulatur (Myometrium) verursacht im Zusammenspiel mit HCG Schwangerschaftsübelkeit
• Wirkungen der Androgene Intrauterine Geschlechtsdifferenzierung Auslösen der Pubertät Fortpflanzungsfunktion Essentiell für Spermatogenese anabole Wirkung pubertärer Wachstumsschub Wachstum (Epiphysenschluss) Einfluss auf Körperzusammensetzung sekundäre Geschlechtsmerkmale (Stimmbruch, geschlechtstypische Körperbehaarung, Bartwuchs) Verhalten (Aggressivität)
• Wirkungen der Östrogene Auslösen des Östrus bei Säugetieren Fortpflanzungsfunktion Essentiell für Ovulation Ausbildung der sekundären weiblichen Geschlechtsmerkmale Körperzusammensetzung Fettgewebe Knochenmasse + ‐dichte Pubertät Schluss der Epiphysenfugen Verhalten senken Plasma‐Cholesterinspiegel
• Weitere für die Sexualbiologie relevante Hormone SchilddrüsenhormoneProlaktinOxytocin
• Prolaktin (PRL) Produkt der laktotrophen Zellen der Adenohypophyse Bis jetzt kein Releasing Hormon im Hypothalamus gefunden Inhibiting Hormon: Prolaktostatin Peptidhormon regt Brustwachstum an fördert und stimuliert in Interaktion mit Östrogenen, Progesteron und plazentaren Laktogenen die Reifung der Milchdrüsen Nach der Geburt Stimulierung der Milchproduktion Wird auch von Männern gebildet Hyperprolaktinämie kann Infertilität verursachen
• Oxytocin (OXT) Peptidhormon des Hypothalamus Ausschüttung über Neurohypophyse Während der Schwangerschaft Antagonist des Progesteron Auslöser der Geburt löst Kontraktionen der glatten Gebärmuttermuskulatur aus (Wehen) OXT‐Rezeptoren werden vor der Geburt im Uterus stark erhöht Vor der Geburt Ausschüttung großer Mengen OXT Löst Kontraktionen der Milchgänge aus Induziert auch Bindung von Mutter an Kind Tierversuch: Wirkt auf Verhaltensmuster (Nestbau, Lecken der Jungen,..)
• Xenoöstrogene Hormonell aktive Substanzen in der Umwelt alternative Begriffe: endokrine Modulatoren, endocrine disruptors Chemikalien synthetischer oder natürlicher Herkunft, die entweder wie körpereigene Hormone wirken oder deren Wirkung abschwächen keine Östrogene im chemischen Sinn, strukturelle Ähnlichkeit ermöglicht jedoch Bindung an Östrogenrezeptoren und Östrogenähnliche Wirkung Umstrittene Studie (Carlsen et al.1992):Xenoöstrogene können für die Reduktion der Spermienzahl beim Menschen verantwortlich seinErgebnisse konnten nicht bewiesen werden
• Phytoöstrogene Beobachtung unerklärlicher Unfruchtbarkeit bei westaustralischen Schafen Ursache:KleeEnthält Phytoöstrogene (Genistein, Formonoetin)
• Vorkommen von endokrinen Modulatoren Natürliches Vorkommen: Pflanzen (Phytoöstrogene): Soja (Isoflavone), Leinsamen (Lignane), Hülsenfrüchte, Salbei, Hopfen, Rotklee, ... Pilze: Mykoöstrogene Östrogen‐Ausscheidung von Menschen und Nutztieren „Unnatürliches Vorkommen“: Pestizide mit Wirkung von endokrinen Modulatoren Industrieabfälle
• Folgen von Xenoöstrogenen Gefahr durch zu hohe Östrogenwirkung und antiandrogene Wirkung Auswirkungen auf die Umwelt vor allem durch Pestizide und Industrieabfälle Störungen in der Geschlechtsdifferenzierung von Wassertieren, Amphibien und Reptilien Beim Menschen Diskussion um Infertilität Spermienanzahl Prostatakarzinom Brustkrebs Positive Anwendung Phytoöstrogene als Hormonersatztherapie
• Ebenen der Geschlechtsdifferenzierung Chromosomale Ebene (XX,XY Säuger; ZW,ZZ Vögel Schlangen) Gonadale Ebene Genitale Ebene Hormonale Ebene Somatisch‐morphologische Ebene Psychische Ebene Soziale Ebene (Gender)
• Chromosomenzahl Mensch 44 Autosomen, 2 Gonosomen Frau: homogametisch 2 X‐Chromosomen Mann: heterogametisch 1 X‐ und 1 Y‐Chromosom
• Evolution der Geschlechtschromosomen (Gonosomen) Seit Entdeckung der Gonosomen wird über die Ursachen deren Evolution spekuliert Vermutlich ist das Gonosomenpaar aus einem Autosomenpaar entstanden Vor ca. 300 Millionen Jahren begann die schrittweise Unterdrückung des genetischen Austausches zwischen den beiden Kopien der Vorläufer‐Chromosomen Folge war eine dramatische Verkleinerung des späteren YChromosoms
• Y‐Chromosom Zum Y‐Chromosom existiert im diploiden Chromosomensatz kein vollkommen homologes Chromosom Drittel der Größe eines X‐Chromosoms Kann nur auf 5% seiner Länger mit dem X‐Chromosom rekombinieren Viele Gene auf dem Y‐Chromosom haben kein Gegenstück auf dem X‐Chromosom (z.B. SRY) Y‐Chromosom besitzt nur wenige aktive Gene Viele Gene verloren ihre Funktion und wurden zu Pseudogenen Manche Gene erlangten durch Mutation eine männlichspezifische Funktion (SRY)
• X‐Chromosom  Ist deutlich größer als das Y‐Chromosom Liegt im männlichen Geschlecht einfach, im weiblichen zweifach vor Dadurch würden im weiblichen Geschlecht Gene des X‐Chromosoms doppelt so häufig transkripiert werden als nötig Zur Kompensation wird ein zufällig ausgewähltes X‐Chromosom inaktiviert Es wird stärker verpackt und wird dadurch optisch dichter und besser anfärbbar Barr‐Körperchen 1949 von M.L. Barr entdeckt
• Lyon‐Hypothese 1961 aufgestellte Hypothese von Mary F.Lyon In jeder somatischen Zelle weiblicher Säuger wird ein X‐Chromosom inaktiviert Funktionelle Gendosiskompensation X‐Inaktivierung verläuft in 2 Phasen: Zufällige Inaktivierung von paternalen oder maternalen X‐Chromosom Embryonal festgelegt X‐Inaktivierung bleibt zeitlebens bestehen und wird bei Zellteilung an Tochterzellen weitergegeben
• Barr‐Körper Inaktives X‐Chromosom Test bei Sportlern seit 1968 bei Olympischen Spielen Frauen besitzen Barr‐Körper, Männer nicht Frauen ohne Barr‐Körper: Genetischer Mann mit defekten SRY Frau mit X0 Genoptyp (Turnersyndrom) Frauen mit mehr Barr‐Körpern: Triplo X Syndrom Männer mit Barr‐Körper Klinefeltersyndrom (XXY‐Genotyp)
• Lyonsierung Weitgehende Inaktivierung des 2. bzw. aller weiteren X‐Chromosomen eines Zellkerns ab dem Blastocystenstadium (12.‐16.Entwicklungstag) Zufallsabhängig ist ein maternales oder ein paternales X‐Chromosom betroffen Reaktivierung in den Zellen der Keimbahn, d.h. in Keimzellen und in jungen Keimen (vor dem Blastocysten Stadium) sind alle XChromosomen aktiv Inaktivierte X.Chromosomen sind im Interphasekernen als X‐Chromatin nachweisbar
• Störungen/Varianten der chromosomalen Ebene der Geschlechtsdifferenzierung Ursachen Non‐disjunctions in der Oogenese oder in der Spermatogenese,d.h.in der Meiose bleiben homologe Chromosomen zusammen
• Trisomie 21 (Down Syndrom) Autosomale Chromosomenaberration Häufigste numerische Autosomen‐Aberation Männliche Betroffene sind steril Merkmale: Übergewicht Kleinwuchs Epicanthus Geistige Retardation Herzfehler
• Ullrich‐Turner Syndrom 1: 3000‐ 5000 weibliche Neugeborene Nur ein X Chromosom (kein Barr‐Körperchen) 60% der Fälle: alle Körperzellen betroffen (Karyotyp: 45X) 40%Mosaiktypus nur ein Teil der Körperzellen betroffen (45X,46XX) Einzige Monosomie (Unterzahl an Chromosomen) die Weiterentwicklung möglich macht 98% der betroffenen Embryonen gehen vorzeitig ab Merkmale: Gonosomale Monosomie XO Geringes Geburtsgewicht Minderwuchs (< 148cm) Primäre Amenorrhoe Sterilität (Eierstöcke liegen als Stranggonaden vor) Morphologische Auffälligkeiten (Pterigyum colli, tiefer Haaransatz, hypoplastische Nägel ect.) Sexualhormonmangel (Osteoporoserisiko erhöht) Therapie: Symptomatisch, Hormonersatztherapie
• Klinefelter‐Syndrom Gonosomale Trisomie:XXY oder Mosaikbildung (nicht alle Körperzellen betroffen, 6% der Fälle 1: 500‐ 1000 männlicher Neugeborener 90% der Fälle werden nicht erkannt oder nicht richtig diagnostiziert Ursache:Non‐disjunction der Gonosomen während der Gametogenese Merkmale Machen sich im Pubertätsalter bemerkbar Sekundäre Geschlechtsmerkmale bilden sich nicht aus „infantile Genitalien“ Hypogonadismus, Aspermie Sexualhormonmangel, erhöhtes Osteoporoserisiko Sterilität Hochwuchs (ca. 10cm > als Durchschnitt) Psychische Belastung hoch Therapie: Hormonersatztherapie
• Triple X‐Syndrom Gonosomale Trisomie: XXX 1: 1000 weiblichen Neugeborenen Merkmale: Keine morphologischen Auffälligkeiten Fertilitätsstörungen sind extrem selten 2 Barr‐Körperchen Meist nur Zufallsbefunde Therapie: keine Höhergradige Hyperdiploidien der X‐Chromosoms 48, XXXX, 49, XXXXX Geistige Behinderung, morphologische Veränderungen
• XYY‐Typ Diplo‐Mann Syndrom, Jacobs‐Syndrom, Polysomie Y, Supermaskulinitätssyndrom 1: 500‐2000 Symptome:keine charakteristischen somatischen Merkmale oft überdurchschnittlich groß (>10cm als Durchschnittspopulation) Testosteronproduktion normal, fertil Ursache: Non‐Disjunction beim Y‐Chromosom (Meiose II), 44YY Spermien Falsche Annahmen „ Verbrecher‐Typ“:
• Gonadale Ebene der Geschlechtsdifferenzierung Ausdifferenzierung der primären Geschlechtsorgane Primäre Geschlechtsorgane sind jene Strukturen, die für eine erfolgreiche Reproduktion essentiell sind Die Ausdifferenzierung der primären Geschlechtsorgane erfolgt bereits intrauterin Geschlecht des Embryos ist bereits zum Zeitpunkt der Befruchtung chromosomal festgelegt (XX vs XY) Das gonadale Geschlecht bezieht sich auf die Entwicklung der Keimdrüsen (Ovarien,Testes) bis zur 7.SSW keine geschlechtstypischen Unterschiede der Keimdrüsen
• indifferente Gonade Ausbildung männlicher oder weiblicher Merkmale erst im Laufe der embryonalen Entwicklung Beim Menschen besteht grundsätzlich eine Tendenz zur Entwicklung eines weiblichen Individuums (wenn SRY Gen nicht aktiv werden kann) Männliche Entwicklung wird durch Genprodukt von YChromosom induziert SRY kontrolliert die Synthese von TDF (Testis determining factor) und induziert so die testikuläre Organisation der indifferenten Gonade
• Gonadale Entwicklung Gonaden sind als Genitalleisten angelegt Die Keimzellen wandern ab der 6.SSW in die Gonadenanlagen ein. Es entsteht die indifferente Gonade (ab der 4.SSW nachweisbar), bestehend aus Markschicht Weiterentwicklung der Markschicht im männlichen Geschlecht RindenschichtWeiterentwicklung der Rindenschicht im weiblichen Geschlecht
• Frühe gonadale Entwicklung Keimdrüsen (Testes und Ovarien) sind als indifferente Gonaden angelegt Andere primäre Geschlechtsorgane (Eileiter, Uterus, Vagina, Nebenhoden, Harnsamenleiter) sind als paarige Gangsysteme ebenfalls in beiden Geschlechtern angelegt Müllersche Gänge Wolffsche Gänge
• SRY SRY Gen (sex determining region Y) kodiert den TDF SRY liegt am kurzen Arm des Y‐Chromosoms in Yp11.2 TDF initiiert nur testikuläre Entwicklung der indifferenten Gonade Für die weitere Testes‐Entwicklung nach der initiierenden Phase sind autosomale SOX‐Gene verantwortlich SOX Gene sind Homeobox‐Gene, die homologe Sequenzen zum SRY enthalten
• Indifferente Gonade: Männliche Entwicklung indifferente Gonade wird zu Hoden Stützzellen werden zu Sertolizellen (produzieren Anti‐Müllerfaktor) Steroidvorläuferzellen werden zu Leydigschen Zwischenzellen (produzieren Testosteron)
• Indifferente Gonade: Weibliche Entwicklung indifferente Gonade wird zu Ovar Stützzellen werden zu Follikelzellen Steroidvorläuferzellen werden zu Thecazellen (produzieren Östrogene)
• Genitalgänge zwei Genitalgangsysteme paarig angelegte(in beiden Geschlechtern) Müller´sche Gänge: im weiblichen Geschlecht Entwicklung zu Eileitern, Gebärmutter, oberer Teil der Vagina. Rückbildung im männlichen Geschlecht unter Einwirkung von MIH. Wolf´sche Gänge: im männlichen Geschlecht unter Testosteroneinwirkung Entwicklung zu Harnsamenleiter. Rückbildung im weiblichen Geschlecht.
• Störungen/Varianten der gonadalen Geschlechtsentwicklung Intersexualität Hermaphroditismus Pseudohermaphroditismus masculinus Pseudohermaphroditismus femininus Gonadendysgenesie Ovarielle oder testikuläre Dysgenesie XX‐Männer
• Intersexualität (Zwittertum) Bezeichnet da gleichzeitige Vorkommen männlicher und weiblicher Merkmale in einemOrganismus Chromosomales Geschlecht und Gonaden und äußere Geschlechtsmerkmale stimmen nicht überein Formen: Hermaphroditismus verus Pseudohermaphroditismus masclinus Pseudohermaphroditismus femininus
• Hermaphroditismus verus sowohl Hoden‐ als auch Ovarialgewebe äußeres Genitale ist intersexuell, daher eher männliche Geschlechtszuordnung Meist Karyotyp XX Ovaranteil meist besser differenziert als Testes Pubertät kann einsetzen Menstruation setzt bei 50% ein Psychosexualität abhängig von Ausbildung der äußeren Genitalien Genetische Ursache ungeklärt 3 Formen Bilaterale Form: sowohl Hoden als auch Ovarien oder Ovotestes auf beiden Seiten Laterale Form: Hodengewebe auf der einen und Ovarialgewebe auf der anderen Seite Unilaterale Form: Hoden oder Ovar auf der einen Seite Ovotestes auf der anderen Seiten
• Pseudohermaphroditismus masculinus Verweiblichung des äußeren Genitales bei männlichem XYKaryotyp Eindeutige Hoden, jedoch weibliches oder intersexuelles äußeres Genitale „Männliche „Scheinzwitter“ Häufigkeit: 1: 10 000 Formen: Ovidukt‐Persistenz Androgensynthesestörungen Androgenresistenz
• Ovidukt‐Persistenz fehlendes Antimüller Hormon führt zu Oviduktpersistenz. Äußeres Genitale und Hoden meist normal männlich jedoch auch kleiner Uterus und Eileiter
• Androgensynthesestörungen Störung der Androgenbildung Enzymdefekte der Testosteronsynthese, Störungen der Cortisolsynthese sekundäre Geschlechtsentwicklung gestört
• Androgenresistenz Form des Pseudohermaphrotitismus masculinus „XY Frauen“„Hairless women“„testikuläre Femininisierung Ursache:Peripherie reagiert nicht auf Testosteron oder Dihydrotestosteron Merkmale:weibliche äußere Genitalien, kein Descensus des Hodens, jedoch fehlender Uterus, Hormonstörung, weiblicher Habitus
• Sonderform des Pseudohermaphroditismus Autosomal‐rezessiver 5α‐Reduktase Mangel 5α‐Reduktase wandelt Testosteron in Dihydrotestosteron um Dihydrotestosteron ist für Virilisierung der äußeren Genitalien verantwortlich Bei Defekt: Chromosomal männlich Aber: männliche innere Genitalien, äußeren Genitalien jedoch weiblich „Geschlechtswandel“ Bei massiver Testosteronproduktion in der Pubertät kommt es zu retrograd zu Bildung von Dihydrotestosteron Mädchen entwickeln sich in der Pubertät zu einem Mann („guevedoces“) Betroffenen führen Leben als Männer sind fertil und haben keine Probleme mit Geschlechtsrollenidentifikation
• Pseudohermaphroditismus femininus Vermännlichung des äußeren Genitales bei normalem weiblichen XX‐Karyotyp Merkmale Männliche oder intersexuelle Entwicklung des äußeren Genitales eindeutige Ovarien Ursachen:  Angeborene Enzymdefekte, die zu ausgeprägter adrenalernAndrogenproduktion in der Fötalzeit führt (z.B adrenogenitales Syndrom (AGS) Zufuhr virilisierender Hormone während der Schwangerschaft Androgenproduzierende Tumore während der Schwangerschaft
• Adrenogenitales Syndrom (AGS): Enzymdefekt in der Cortisolsynthese Autosomal‐rezessiver Enzymdefekt Störung der Steroidsynthese der Nebennierenrinde zu hohe Androgenproduktion führt zu fortschreitender Virilisierung
• Transplazentare Virilisierung Tumore, die Androgenausschüttung stimulieren Androgengaben an die Mutter während der Schwangerschaft (Medikamente, Doping‐Mittel)
• Gonadendysgenesie Als Gonadendysgenesie bezeichnet man das Fehlen funktionstüchtiger Gonaden Merkmale: Gonaden liegen als bindegewebige Stränge (Stranggonaden) vor Keimzellen fehlen Ursache: Translokation der SRY Region auf den kurzen Arm des XChromosoms während der männlichen Meiose Oft Folge eines „schiefen Crossing overs“ Folge: weibliches Individuum mit XY‐Gonadgendysgenesie XX‐Mann In Anwesenheit nur eines X‐Chromosoms bildet sich bei XYGonadendysgenesie die Gonade zurück (ähnlich wie beim Turner‐Syndrom) Formen: Reine Gonadendysgenesie: XX oder XY‐Genotyp (Swyer‐Syndrom) Gemischte Gonadendysgenesie

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