การสืบพันธุ์ของมนุษย์
การสืบพันธุ์ของมนุษย์
การสืบพันธุ์ของมนุษย์เป็นแบบอาศัยเพศเช่นเดียวกับสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ โดยระบบสืบพันธุ์ (reproductive system) ของมนุษย์ประกอบด้วยอวัยวะที่ทำหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์ ในเพศชายคือ อัณฑะสร้างสเปิร์ม ในเพศหญิงคือรังไข่สร้างเซลล์ไข่ นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างอื่น ๆ ทำหน้าที่ช่วยเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ เช่น ลำเลียงเซลล์สืบพันธุ์ สร้างฮอร์โมนเพศ เป็นที่ฝังตัวของเอ็มบริโอ
ระบบสืบพันธุ์เพศชาย
อวัยวะสืบพันธุ์เพศชาย
(Male Sex Organ)
1. อัณฑะ(Testis) เป็นต่อมรูปไข่ มี 2 อัน ทำหน้าที่สร้างตัวอสุจิ (Sperm) ซึ่งเป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย และสร้างฮอร์โมนเพศชายเพื่อควบคุมลัษณะต่าง ๆ ของเพศชาย ภายในอัณฑะประกอบด้วย หลอดสร้างตัวอสุจิ (Seminaferous) เป็นหลอดเล็ก ๆ ขดไปมาอยู่ภายใน ทำหน้าที่สร้างตัวอสุจิ
2. ถุงหุ้มอัณฑะ (Scrotum) อยู่นอกช่องท้อง ทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิให้พอเหมาะในการสร้างตัวอสุจิ ซึ่งอสุจิจะเจริญได้ดีที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิปกติของร่างกายประมาณ 3-5 องศาเซลเซียส โดยอัณฑะทั้งสองอันจะอยู่ภายในถุงอัณฑะ
3. หลอดสร้างอสุจิ (Seminiferous tubules) เป็นท่อขดไปมาภายในลูกอัณฑะ ประกอบด้วยเซลล์ 2 ชนิด คือ 'germ cell' ซึ่งทำหน้าที่ สร้างตัวอสุจิ และ 'sertoli cell' ซึ่งเป็นเซลล์ที่ให้สารอาหารที่จำเป็นแกอสุจิ
4. หลอดเก็บตัวอสุจิ (Epidymis) อยู่ด้านบนของอัณฑะ ทำหน้าที่เก็บตัวอสุจิจนตัวอสุจิเติบโตและแข็งแรงพร้อมที่จะปฏิสนธิ
5. หลอดนำตัวอสุจิ (Vas deferens) อยู่ต่อจากหลอดเก็บตัวอสุจิ ทำหน้าที่ลำเลียงตัวอสุจิไปเก็บไว้ที่ต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ
6. ต่อมน้ำอสุจิ (Seminal vesicle) ผลิตของเหลวสีข้นขาวนวล ซึ่งมี fructose ใช้เป็นอาหารเลี้ยงตัวอสุจิ
7. ต่อมลูกหมาก (Prostate Gland) อยู่ตอนต้นของท่อปัสสาวะ ทำหน้าที่หลั่งสารที่มีฤทธิ์เป็นเบสอ่อน ๆ เข้าไปในท่อปัสสาวะ เพื่อทำลายฤทธิ์กรดในกระเพาะปัสสาวะ ทำให้เกิดสภาพที่เหมาะสมกับตัวอสุจิ
8. ต่อมคาวเปอร์ (Cowper Gland) อยู่ใต้ต่อมลูกหมากลงไป เป็นกระเปาะเล็ก ๆ ทำหน้าที่หลั่งสารไปหล่อลื่นท่อปัสสาวะในขณะที่เกิดการกระตุ้นทางเพศ ทำให้ตัวอสุจิเคลื่อนที่เร็ว ลดความเป็นกรดภายในท่อปัสสาวะ
9. องคชาต (penis) ลักษณะเป็นแท่งยาว ปกคลุมภายนอกด้วยผิวหนัง องคชาตมนุษย์ไม่มีกระดูก ส่วนปลายสุด (glans penis) บานออกรูปร่างคล้ายดอกเห็ด ซึ่งจะมีหลอดเลือดและเส้นประสาทมากเป็นพิเศษ ภายในประกอบด้วยเนื้อเยื่อคล้ายฟองน้ำ และท่อปัสสาวะซึ่งเป็นท่อนำน้ำปัสสาวะและน้ำอสุจิออกนอกร่างกาย
10. น้ำอสุจิ (semen) เป็นของเหลวขาวข้น เพศชายจะหลั่งน้ำอสุจิครั้งละ 2-6 ml ภายในน้ำอสุจิประกอบด้วย ตัวอสุจิประมาณ 50-250 ล้านตัว , น้ำเลี้ยงอสุจิจากต่อมสร้างน้ำเลี้ยง, น้ำจากต่อมลูกหมาก และน้ำหล่อลื่นโดยที่ตัวอสุจิจะอยู่ในโพรงมดลูกได้นาน 2-3 วัน
เซลล์สืบพันธ์ุเพศชาย
อสุจิ ( s p e r m )
ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน คือ
– ส่วนหัว เป็นส่วนที่มีนิวเคลียสอยู่ บรรจุสารพันธุกรรม DNA ด้านหน้าสุดมีถุง 'acrosome' เป็นถุงที่บรรจุเอนไซม์ที่ใช้สลายเยื่อหุ้มเซลล์ของไข่
– ส่วนร่างกาย มีลักษณะเป็นรูปทรงกระบอกยาว เป็นแท่งไมโตคอนเดรีย ทำหน้าที่ผลิตพลังงานในการเคลื่อนที่
– ส่วนหาง เป็นส่วนที่ใช้ในการเคลื่อนที่ พัฒนามาจากเส้นใย microtubule
ตัวอสุจิจะมีค่า pH ประมาณ 7.35-7.50 มีสภาวะค่อนข้างเป็นเบส ในน้ำอสุจินอกจากจะมีตัวอสุจิแล้ว ยังมีส่วนผสมของสารอื่น ๆ อีกด้วย
การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย ( Spermatogenesis )
เกิดขึ้นภายในหลอดสร้างเซลล์อสุจิ (seminiferous tubes) โดยมนุษย์จะเริ่มมีการสร้างอสุจิเมื่อตัวอ่อนอายุราว 7 เดือน จากเซลล์ต้นกำเนิดคือ primodial germ cell (2n) ซึ่งมีการแบ่งตัวแบบ mitosis หลายครั้งเพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ จากนั้นจึงแบ่งเซลล์แบบ meiosis อีก เพื่อลดจำนวนโครโมโซมให้เหลือครึ่งหนึ่ง (n) แล้วมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปเป็นเซลล์อสุจิ
1. primodial germ cell (2n) แบ่งเซลล์แบบ mitosis หลายครั้ง ได้ spormatogonium (2n) จำนวนมากซึ่งถือเป็นระยะพักรอการใช้งานที่พบได้ตลอดชีวิต
2. spermatogonium (2n) ขยายขนาดเป็น primary spermatocyte (2n) เริ่มเกิดเมื่อเข้าสู่วัยรุ่น โดยถูกกระตุ้นจากฮอร์โมน FSH
3. primary spematocyte (2n) แบ่งเซลล์แบบ meiosis I ได้เป็น secondary spermatocyte (n) แต่ละเซลล์ตั้งต้นแบ่งเป็นจำนวน 2 เซลล์
4. secondary spermatocyte (n) แบ่งเซลล์แบบ meiosis II ได้เป็น spermatid (n) แต่ละเซลล์ตั้งต้นจำนวน 2 เซลล์
5. spermatid (n) เปลี่ยนรูปร่าง (differentiation) กลายเป็น spermatozoa หรือ sperm (n)
ร ะ บ บ สื บ พั น ธุ์ เ พ ศ ห ญิ ง
1. รังไข่ (Ovary) มีรูปร่างคล้ายมะม่วงหิมพานต์ มี 2 อันอยู่บริเวณปีกมดลูกแต่ละข้าง ทำหน้าที่ดังนี้
– ผลิตไข่ (Ovum) ซึ่งเป็นเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง โดยปกติไข่จะสุกเดือนละ 1 ใบ จากรังไข่แต่ละข้างสลับกันทุกเดือน และออกจากรังไข่ทุกรอบเดือน เรียกว่า การตกไข่ ตลอดช่วงของเพศหญิงจะมีการผลิตไข่ประมาณ 400 ใบ เริ่มตั้งแต่อายุ 12 ปี ถึง 50 ปี จึงจะหยุดผลิต เซลล์ไข่จะมีอายุอยู่ได้นานประมาณ 24 ชั่วโมง
– สร้างฮอร์โมนเพศหญิง ซึ่งมีหลายชนิด ที่สำคัญมีดังนี้
1) เอสโทรเจน (Estrogen) เป็นฮอร์โมนที่ทำหน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับมดลูก ช่องคลอด ต่อมน้ำนม และควบคุมการเกิดลักษณะต่าง ๆ ของเพศหญิง
2) โปรเจสเทอโรน (Progesterone) เป็นฮอร์โมนที่ทำงานร่วมกับเอสโทรเจนในการควบคุมเกี่ยวกับการเจริญของมดลูก การเปลิ่ยนเยื่อบุมดลูกเพื่อเตรียมรับไข่ที่ผสมแล้ว
2. ท่อนำไข่ (Oviduct) หรือ ปีกมดลูก (Fallopion Tube) เป็นทางเชื่อมระหว่างรังไข่ทั้งสองข้างกับมดลูก ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของไข่ที่ออกจากรังไข่เข้าสู่มดลูก โดยมีปลายข้างหนึ่งเปิดอยู่ใกล้กับรังไข่ เรียกว่า ปากแตร (Funnel) บุด้วยเซลล์ที่มีขนสั้น ๆ ทำหน้าที่พัดโบกไข่ที่ตกมาจากรังไข่ให้เข้าไปในท่อนำไข่ ท่อนำไข่เป็นบริเวณที่อสุจิจะเข้าปฏิสนธิกับไข่
3. มดลูก (Uterus) มีรูปร่างคล้ายผลชมพู่ หรือ คล้ายสามเหลี่ยมหัวกลับลง อยู่ในบริเวณอุ้งกระดูกเชิงกราน ผนังมดลูกประกอบด้วยกัน 3 ชั้น เนื้อเยื่อชั้นนอก (perimetrium) : ช่วยปกคลุมมดลูกทั้งหมด ยกเว้นบริเวณปากมดลูก เนื้อเยื่อชั้นกลาง (myometrium) : มีการขยายตัวมากที่สุดเมื่อตั้งครรภ์ มีความหนาและแข็งแรง เนื้อเยื่อชั้นใน (endometrium) : จะเปลี่ยนแปลงตลอดช่วงประจำเดือน ภายในเป็นโพรง มีหลอดเลือดมาหล่อเลี้ยงจำนวนมาก ทำหน้าที่เป็นที่ฝังตัวของไข่ที่ได้รับการผสมแล้ว และเป็นที่เจริญเติบโตของทารกในครรภ์
4. ช่องคลอด (Vagina) อยู่ต่อจากมดลูกลงมา ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของตัวอสุจิเข้าสู่มดลูกเป็นทางออกของทารกเมื่อครบกำหนดคลอด และยังเป็นช่องให้ประจำเดือนออกมาด้วย
5. รังไข่ (ovary) เป็นอวัยวะขนาดเล็ก สีขาวมัน รูปร่างคล้ายเม็ดมะม่วงหิมพานต์ มี 2 ข้าง ข้างละ 1 อัน อยู่บริเวณปีกมดลูกซ้าย - ขวา เชื่อมติดกับมดลูกด้วยท่อนำไข่ มีหน้าที่ สร้างเซลล์ไข่ (ovum) โดยสร้างเก็บไว้หลายพันฟอง เมื่อเข้าสู่วัยรุ่นฮอร์โมน FSH จะถูกกระตุ้นให้ไข่สุกและเคลื่อนมาที่ท่อนำไข่เดือนละ 1 ฟอง โดยจะสุกสลับกันเดือนละฟองจากรังไข่แต่ละข้าง สร้างฮอร์โมน estrogen กระตุ้นลักษณะของเพศหญิง , progesterone กระตุ้นมดลูกให้เตรียมรับไข่
กระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง
กระบวนการสร้างเซลล์ไข่ ( oogenesis) เกิดขึ้นภายในรังไข่ โดยกระบวนการเริ่มเกิดขึ้นตั้งแต่เอ็มบริโอในครรภ์ ภายในรังไข่มีเซลล์ต้นกำเนิดที่จะเจริญเป็นเซลล์ไข่ที่เรียกว่า โอโอโกเนียม (oogonium) ซึ่งเป็นดิพลอยด์ โอโอโกเนียมจะมีการเเบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อเพิ่มจำนวน จากนั้นจึงเเบ่งเซลล์แบบไมโอซิส I และจะหยุดอยู่ที่ระยะโพรเฟส I ได้เป็น โอโอไซต์ระยะแรก (primary oocyte) ที่เป็นดิพลอยด์ โดยทารกที่คลอดจะมีโอโอไซด์อยู่ในระยะนี้ ซึ่งแต่ละเซลล์จะอยู่ภายใน ฟอลลิเคิล (follicle)
เมื่อเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์ ในแต่ละรอบประจำเดือนจะมีเพียงฟอลลิเคิลเดียวที่ได้รับการกระตุ้นให้เจริญเต็มที่ โดยโอโอไซต์ระยะแรกภายในฟอลลิเคิลจะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส I จนเสร็จสิ้น แล้วมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส II ต่อจนกระทั่งถึงระยะเมทาเฟส II ได้เป็นโอโอไซต์ระยะที่สอง (secondary oocyte) นอกจากนี้หลังจากการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส I จะได้ โพลาร์บอดี (polar body) ที่เป็นเซลล์ขนาดเล็กซึ่งต่อมาจะสลายไป หลังจากฟอลลิเคิลเจริญเต็มที่จะถูกกระตุ้นให้แตกออกพร้อมกับปล่อยโอโอไซต์ระยะที่สองจากรังไข่เข้าสู่ท่อนำไข่ เรียกว่า การตกไข่ (ovulation)
หลังจากการตกไข่ ถ้าโอโอไซต์ระยะที่สองได้รับการกระตุ้นจากการที่สเปิร์มเจาะที่ผิวเซลล์โอโอไซต์ระยะที่สองที่อยู่ในระยะเมทาเฟส II จะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส II ต่อไป จนได้เป็นเซลล์ไข่ ที่เป็นแฮพลอยด์และโพลาร์บอดี ซึ่งไซโทพลาซึมเกือบทั้งหมดจะถูกแบ่งมายังเซลล์ไข่ และโพลาร์บอดีจะสลายไป ส่วนฟอลลิเคิลจะเป็น คอร์ปัสลูเทียม (corpus luteum) ถ้าไม่เกิดการปฏิสนธิภายในประมาณ 24 ชั่วโมง โอโอไซต์ระยะที่สองจะสลายไป และในรอบประจำเดือนถัดไปจะมีการเจริญของฟอลลิเคิลชุดใหม่เกิดขึ้น
การตกไข่ของเพศหญิง (Menstrual Cycle)
เกิดจากอิทธิพลของฮอร์โมนจากต่อมใต้สมอง เกิดเป็นรอบ รอบละ 28 วัน มีการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ดังนี้
1. ระยะก่อนไข่ตก (folicular phase) เกิดขึ้นภายในรังไข่ โดยได้รับการกระตุ้นจากฮอร์โมน FSH จากต่อมใต้สมองส่วนหน้าให้เกิดเหตุการณ์ ดังนี้
1) primary oocyte (n) แบ่งเซลล์แบบ meiosis I จนจบได้ secondary oocyte (n)
2) follicle cell ที่ห่อหุ้มเซลล์ไข่อยู่ภายในรังไข่เริ่มโตขึ้นและสร้างฮอร์โมน estrogen
2. ระยะตกไข่ (ovulation phase) เกิดเหตุการณ์ดังนี้
1) follicle cell เติบโตเต็มที่ เรียกว่า 'graafian follicle' และหลั่ง estrogen ออกมาจำนวนมาก ทำให้ไปยับยั้งต่อมใต้สมองให้หลั่ง FSH น้อย (negative feedback)
2) estrogen ที่หลั่งจาก graafian follicle ไปกระตุ้นให้ต่อมใต้สมองส่วนหน้าหลั่ง LH มากขึ้นอย่างรวดเร็ว เพื่อมากระตุ้นให้ผนัง follicle cell ภายในรังไข่แตกออก ทำให้ graafian หลุดออกมาพร้อมกับ secondary oocyte เดินทางเข้าสู่ท่อนำไข่หรือปีกมดลูก
3. ระยะหลังตกไข่ (luteal phase) เกิดขึ้นที่ท่อนำไข่ หรือปีกมดลูก เกิดเหตุการณ์ ดังนี้
1) follicle cell เปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อสีเหลือง เรียกว่า 'corpus luteum' ห่อหุ้ม secondary oocyte ไว้
2) secondary oocyte ภายใน corpus luteum เกิด meiosis II แต่ค้างไว้ที่ระยะ metaphase II
3) corpus luteum สร้างฮอร์โมน progesterone (ลดการสร้าง estrogen) มีอวัยวะเป้าหมายคือ เนื้อเยื่อมดลูกชั้นใน ทำให้ผนังมดลูกหนาขึ้นเหมาะแก่การฝังตัวของเอมบริโอ โดยเกิดเหตุการณ์ที่เป็นไปได้ 2 กรณี คือ
secondary oocyte ที่ระยะ metaphase II
ได้รับการปฏิสนธิจากสเปิร์ม
corpus luteum จะเจริญต่อไปเพื่อสร้างฮอร์โมน progesterone ให้ผนังมดลูกหนามากขึ้นเหมาะแก่การตั้งครรภ์ ส่วน secondary oocyte เกิด meiosis II ต่อจนจบได้เป็นเซลล์ไข่ (ovum) เข้าผสมกับเซลล์อสุจิ (sperm) ได้เป็น Zygote
secondary oocyte ที่ระยะ metaphase II
ไม่ได้รับการปฏิสนธิจากสเปิร์ม
corpus luteum จะเปลี่ยเป็น 'corpus albicans' ที่มีสีขาวและสลายตัวไป แต่เกิดรอยแผลไว้ที่ผนังมดลูก ทำให้ฮอร์โมน progesterone และ estrogen ลดลงอย่างรวดเร็ว เยื่อบุผนังมดลูกหลุดออกมา เรียกว่า 'ประจำเดือน (menstruation)' นับเป็นการครบรอบวัฎจักรการตกไข่ ซึ่งใช้เวลาทั้งหมดประมาณ 28 วัน
ฮอร์โมนกับระบบสืบพันธ์เพศหญิง
การปฏิสนธิและการตั้งครรภ์
หลังจากโอโอไซต์ระยะที่สองหลุดออกจากฟอลลิเคิลจะเข้าสู่ท่อนำไช่ทางปลายเปิดซึ่งมีลักษณะคล้ายปากแตร โอโอไซต์ระยะที่สองเคลื่อนที่ไปตามท่อนำไข่โดยอาศัยการพัดโบกของซิเลียที่เซลล์เยื่อบุผิวของท่อนำไข่ เมื่อมีการผสมพันธุ์สเปิร์มจะเคลื่อนจากช่องคลอดไปยังมดลูก แล้วไปตามท่อนำไข่จนพบโอโอไซต์ระยะที่สอง เมื่อเกิดการปฏิสนธิระหว่างสเปิร์มและเซลล์ไข่จะได้เป็นไซโกตที่เป็นดิพลอยด์ จากนั้นไซโกตจะเบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อเพิ่มจำนวนแล้วเจริญเป็นเอ็มบริโอ โดยเอ็มบริโอจะเคลื่อนไปฝังตัวที่เอนโดมีเทรียม จากนั้นมีการเจริญเติบโตต่อไป
ระยะการปฏิสนธิ (Fertilization stage) ประกอบด้วย 5 ระยะ คือ
1. คลีเวจ (Clevage) เป็นระยะที่อสุจิกับไข่รวมตัวกันเป็นเซลล์เดียวแล้วเกิดการแบ่งเป็นออกเป็น 2 เซลล์อีกครั้งหนึ่ง
2. มอรูลา (Morula) เป็นระยะต่อจากเครเวจ เซลล์ 2 เซลล์แบ่งเซลล์ต่อไปจนกระทั่งมีจำนวนเซลล์ครบถ้วน
3. บลาสทูลา (Blastula) เป็นระยะต่อจากโมรูลา เซลล์เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของเซลล์
4. แกสตรูลา (Gastrula) เป็นระยะต่อจากบาสตรูลา ระยะนี้คือระยะที่เซลล์มีการเคลื่อนย้ายตำแหน่งแล้วจัดรูปแบบของตำแหน่งเซลล์ใหม่
5. เอมบริโอ (Embryo) เป็นระยะสุดท้ายของการปฏิสนธิ ระยะนี้เป็นระยะที่เซลล์ต่างๆเปลี่ยนแปลงรูปแบบจนเสร็จสมบูรณ์ ได้ตัวอ่อนที่ปรากฏรูปร่างที่ชัดเจน คือ มีผิวหนัง ประสาทสัมผัส และอวัยวะภายใน