Differentiatie van de externe genitaliën en de afvoergangen van de geslachtsklieren SRY zorgt ervoor dat testosteron aangemaakt wordt. Testosteron zorgt voor de vorming van de mannelijke interne genitalia (epididymis, vas deferens en zaadblaasje), door differentiatie van de buis van Wolff. Verder kan het worden omgezet in DHT wat zorgt voor het ontstaan van de penis, het scrotum en de prostaat. In de vrouw zorgt oestrogen voor de ontwikkeling van de vrouwelijke interne genitalia (eileider, uterus en vagina) vanuit de buis van Muller.

Uit de sinus urogenitalis vormen zich de bulbo-urethrale klieren en de prostaat, uit de genitale vouwen de penis en het scrotum.

Steroïde hormonen: biologische functie en steroïdogenese

Er zijn 5 fysiologische groepen van steroïde hormonen:

1. Mineralocorticoïden, geproduceerd door de bijnier; reguleren de zout balans en handhaven de bloeddruk.

2. Glucocorticoïden, geproduceerd door de bijnier; reguleren koolhydraat metabolisme en stress.

Geslachtshormonen:

3. Progestogenen

4. Oestrogenen, met name geproduceerd door de ovaria; reguleren de voortplantingsfunctie en de vrouwelijke secundaire geslachtskenmerken.

5. Androgenen, met name geproduceerd door de testes; zijn essentieel voor de vruchtbaarheid en de mannelijke secundaire geslachtskenmerken.

De steroïde receptoren behoren tot de nucleaire hormoon receptor familie. En bovenstaande hormonen binden daarom allemaal aan deze receptoren.

Daarna kun je eigenlijk alle kanten op, zowel naar hormonen van de bijnierschors (aldosteron en cortisol) als naar hormonen van de gonaden (testosteron, DHT en oestradiol). Steroïden worden alleen in intermediar mesoderm afkomstig weefsel gemaakt. Glucocorticoiden -> koolhydraat metabolisme; mineralocorticoiden (aldosteron) -> hoeveelheid natrium en kalium in het lichaam.

(Pseudo)hermafroditisme / disorders of sexual development (DSD), gebleven bij dia 93 Pseudohermafroditisme: defect van geslachtshormonen of hun receptoren. Mannelijke pseudohermafrodieten: XY - testes - vrouwelijke genitaliën, dus op het hormonale vlak is het misgegaan.

Bijnier hyperplasie -> precusor corticosteroiden worden allemaal omgezet naar testosteron, ze gaat er dan mannelijk uit zien. De bijnier krijgt steeds meer ACTH, de steroid precusors lopen dan over en worden dan in de gonaden met name omgezet in testosteron (dus geen cortisol productie).

Je hebt ook nog het complete androgen insensitivity syndrome (CAIS), dit is een testiculair feminisatie syndroom. Bij dit syndroom is er sprake van een defect in de androgenreceptor. Hierdoor kan testosteron niet aan zijn receptor binden en kan de mannelijke geslachtsontwikkeling niet plaatsvinden  XY vrouw. In dit geval is er wel een testis aanwezig en kan er dus gewoon AMH productie in de Sertoli cellen ontstaan, hierdoor degenereren de buizen van Muller, waardoor je geen eileiders, geen uterus, een blinde vagina en cyclus krijgt. Maar er is geen sprake van het testosteroneffect, dus de buizen van Wolff differentiëren niet  geen vas deferens, epididymis en zaadblaasje. De testes dalen maar gedeeltelijk in en er is sprake van externe vrouwelijke kenmerken zoals: geen oksel- en schaam- en beenbeharing.

Bij 5 alfa reductase deficiëntie kan testosteron niet worden omgezet in dihydrotestosteron (DHT), wat nodig is voor de ontwikkeling van de mannelijke externe genitalia en de prostaat. DHT is aanwezig in de Sertolicellen en periferie, is 10x zo actief als testosteron en zorgt voor de verdere ontwikkeling van de externe genitalia. DHT -> penis, urethra, scrotum en prostaat.

Bij deze afwijking is de testis aanwezig, dus er is gewoon AMH productie door de Sertoli cellen en de buizen van Muller degenereren gewoon -> geen eileiders, uterus, blinde vagina. Ook vindt er gewoon differentiatie van de buizen van Wolff plaats -> epididymis, vas deferens, zaadblaasje en vergrootte clitoris. Omdat er geen DHT geproduceerd wordt blijft de penis achter in groei en is er sprake van penoscrotale hypospadie: de labioscrotale en urethrale zwellingen zijn niet gefuseerd. Tijdens de puberteit stijgt het testosteronniveau vaak waardoor de penis groeit en de ballen indalen.

DAX1 (transcriptie factor)

Een van de factoren die het vrouwelijke genotype bepalen is Dax1. Dax1 (= dosage-sensitive seks reversal, adrenal hyperplasia, X-linked) is een orphan nucleaire receptor en het is gedupliceerd in Denys-Drash syndroom (je krijgt dan XY geslachtsreversie, zij worden dus vrouw). De functie van Dax1 is waarschijnlijk het onderdrukken van Sox9 en andere ongepaste mannelijke genen in de vrouw. Dax1 komt tot in expressie in de indifferentie gonade en daarna alleen nog maar in het ovarium. Dax1 is een transcriptiefactor en behoort tot de nucleaire hormoon receptor familie. Wat bindt er nou aan deze transcriptiefactoren? Liganden: steroïden (zoals oestrogenen, progesteron, androgenen, glucocorticoiden en mineralocorticoiden); retinoine zuren; vetzuren; prostaglandinen; thyroid hormonen; leukotrienen; onbekend  orphan receptoren. Van Dax1 is er dus nog niet duidelijk wie er aan bindt. Normaal is het zo dat Dax1 Sox9 remt, waardoor je geen mannelijke genen krijgt, en in het geval van een XY met Dax1 duplicatie remt SRY Dax1, maar door de extra dosis Dax1 wordt Sox9 toch geremd en krijg je ook een vrouw, doordat de gonaden zich niet ontwikkelen. Dus in een normale man remt SRY Dax1.

Functionele disomie = beide Dax1 genen zijn actief, dit kan ontstaan door een translocatie van de korte arm van chromosoom X. Wnt4 (= glycoproteine)

Dit signaaleiwit (van de Wingless familie) is essentieel bij de ovarium ontwikkeling. Bij te veel Wnt4 (genduplicatie) krijg je XY geslachtsreversie. Wnt4 selectedert Dax1. Verder leidt SRY (Sox9?) tot downregulatie van Wnt4 en Dax1. Het mannelijke en vrouwelijke houden elkaar dus in evenwicht.

De vrouwelijke gonaden (testis) en afvoerbuizen (buis van Wolff is gedifferentieerd) lijken sterk op de mannelijke in Wnt4 knockout muizen -> geslachtsreversie. Daarnaast zie je de buis van Wolff bij kleuring van Pax2, dus het bevindt zich niet alleen in de nier en ureter. R-spondin1 werkt samen met Wnt4, samen zorgen ze tot ophoping van beta catenine. Zo kan Dax1 worden afgeschreven.

Dit leidt dus tot een goede ontwikkeling van de vrouw. Door mutaties in R-spondin1 krijg je XX geslachtsreversie. Familie F: door een guanine insertie krijg je een frameshift en daardoor een stopcodon na 10 aminozuren. Sporadische mutatie AN: homozygote deletie van 2752 baseparen -> geen exon 4 -> geen normale isoform van RSPO1 en verminderde expressie van beta catenine. Zonder R-spondin1 kun je niet goed ontwikkelen tot vrouw.

AMH (zowel endocriene als paracriene factor)

Anit-Mullerian hormoon, deze zorgt voor de regressie van de buis van Muller in de man. Dit hormoon wordt uitgescheiden door de Sertoli cellen. Het is een cel signalerend eiwit en behoort tot de TGF familie. De expressie van AMH wordt gereguleerd door sox9, wt1, sf1 en GATA4. AMH kan via de bloedbaan ook in de buis van een mogelijk tweede embryo komen, dit komt door de gedeelde bloedvoorziening. In dat geval wordt de buis van Muller in een XX embryo afgebroken door de AMH van het XY embryo.

Als er een mutatie in de Amhr2 receptor of in de Bmpr1a receptor zit, wordt de buis van Muller niet afgebroken, er is dan sprake van AMH receptor deficiëntie!!

AMH bindt aan de AMH-receptor waardoor het MMP2 gen wordt afgeschreven en je MMP2 (matrix-metalloprotease )krijgt. Hierdoor regresseert de buis van Muller. Totaalplaatje:

Toevoeging: SRY remt dus Wnt4 en Dax1 en Dax1 remt Sox9. Verder remmen beta catenine en sox9 elkaar.

Geslachtsdeterminatie door de eeuwen heen, deze heeft nogal een verandering doorgaan: 335 v. Chr.: Aristoteles

Vrouwen zijn mannen waarvan de ontwikkeling vroegtijdig is gestopt t.g.v. de koude baarmoeder die het hete sperma teveel heeft afgekoeld. 190 n. Chr.: Galen - 1543 n. Chr.: Vesalius

Vrouwen zijn slecht ontwikkelde mannen met binnenste buiten gekeerde geslachtsdelen. 1600 - 1900:

Een vrouw is een vrouw en geen man! En omgevingsfactoren bepalen het geslacht. 1900 - 2000: (Geslachts)chromosomen (en omgeving) bepalen het geslacht.

Het geslacht, de gonaden, ontstaat in het intermediare mesoderm. De gonade ontstaat mediaal van de mesonephros!! Bij 6 weken spreek je van een bipotentieel geslachtsprimordium, het kan nog alle kanten op. Je ziet ook de buis van Muller die geïnduceerd wordt door de buis van Wolff. Door de Amhr2 receptor te kleuren kun je gonaden in kaart brengen. Cre activiteit is beperkt tot de gonaden en de buizen van M. Stuvia.com - De Marktplaats voor het Kopen en Verkopen van je Studiemateriaal Gelachtsdeterminatie: primair = de bepaling van de gonaden; secundair = de bepaling van het fenotype buiten de gonaden.

Geslachtskenmerken: primair = kenmerken bij de geboorte; secundair = kenmerken in de puberteit.

Het overzicht van de geslachtsdeterminatie (= belangrijk):

Secundair is dus dat het ovarium en de testis hormonen gaan aanmaken en vanaf daar verder. Vanaf 4 weken heb je het gonade kiemepitheel, vanaf 6 weken dus het bipotentieel primordium en vanaf 7 weken begint de differentiatie in ovarium of testis. Dit alles kan bij de mens onderzocht worden m.b.v. geslachtsreversies en steriele patiënten.

Secundaire geslachtbepaling in zoogdieren

Wanneer je de gonaden uit een konijnenembryo haalt dan ontwikkelen mannetjes en vrouwtjes zich allemaal tot vrouwtje, je laat altijd buizen van Muller tot ontwikkeling komen. Je ziet geen penis en bijbehorende mannelijke structuren. De testis is daarom heel belangrijk en is nodig voor de ontwikkeling van de mannelijke geslachtskenmerken (testosteron) en voor de regressie van vrouwelijke structuren (AMH).

De geslachtsbepaling in het dierenrijk verschilt per diersoort. Zo wordt het geslacht van een krokodil bepaald door de incubatie temperatuur van het ei.

Als je Lhx9 mist dan wordt er geen gonade gemaakt. Je hebt eerst wel een normale aanleg van het gonade kiemepitheel. Dus dit is nodig voor de specificatie!! Maar in de mutanten is geen sprake van proliferatie van het gonade kiemepitheel en er worden uiteindelijk ook geen gonaden aangemaakt als Lhx9 mist. Verder zijn Lim1, Emx2, Sf1 en Wt1 essentieel voor de specificatie van de indiffernte gonade. Bij mutaties in Lhx9, Lim1, Emx2 en Wt1 ontstaan helemaal geen gonaden; bij mutaties in Emx2, Sf1 en Wt1 begint de ontwikkeling van de gonaden wel, maar stop dan en regresseert.

Stel dat het wel goed gaat en je bipotentieel primordium krijgt, wat dan. De primaire geslachtsbepaling wordt bepaald doordat mannen XY hebben en vrouwen XX. Vrouwen die maar 1 X hebben, die hebben het Tuner syndroom, en die zijn vrouwelijk. 47 XXY  Klinefelter syndroom, deze individuen zijn mannelijk. Je kunt nu concluderen dat het Y chromosoom bepaalt dat je een man wordt, hoeveel Xen je ook hebt. Oftewel het Y chromosoom codeert voor de testis determining factor (TDF). XY vrouwen en XX mannen hebben toch ergens een stukje Y, de TDF ligt op de korte arm van Y chromosoom, dit is al genoeg om man te worden. Het gen dat voor de 35 kb regio codeert is het SRY gen (= sex determining region of the Y chromosome). SRY deletie = een XY vrouw. SRY translocatie = een XX man. Als je het SRY gen hebt, dan wordt je de mannelijke richting opgestuurd. SRY transgenen XX muizen ontwikkelen zich als mannen (testes, bijbehorende mannelijke organen en penis), maar deze vrouwtjes zijn steriel. Als je twee XX hebt dan remt dat de spermatogenese, dus met SRY kun je niet helemaal een man maken, er zijn ook andere delen van het Y chromosoom voor nodig.

SRY is een DNA bindende eiwit het behoort tot de HMG eiwitten. Deze eiwitten ontvouwen de dubbele helix en maken er een knik in. Dit kan de transcriptie beïnvloeden, maar het kan ook betrokken zijn bij de RNA processing (splicen). Dit laatste is niet zo belangrijk. Dus we weten nu dat SRY leidt tot de vorming van de testis, maar wat is er nog meer? SRY is essentieel voor migratie van de mesonephros cellen naar de gonade (deze gaan daar bijdragen aan de verdere ontwikkeling). Ze hebben muisjes genomen van 12 dagen, ze bevatten ofwel SRY ofwel niet. Uit deze muisjes wordt het urogentiaal rudiment gehaald, dus de gonaden en de mesonephros worden uit elkaar gehaald. Na het kweken zie je dan dat de gonade blauw kleurt, dus er zijn cellen van de mesonephros in de gonaden gekropen bij muizen met het SRY gen. Dit is dus nodig om een goede testis te maken. Als je FGF9 uitschakelt dan krijg je XY geslachtsreversie. Is er een verband bij de migratie van de mesonephroscellen naar de gonaden? Ze hebben nu alleen vrouwtjes gebruikt (inderdaad geen migratie), maar bij toevoeging van FGF9 zagen ze wel migratie, dus dit kan zelfs zonder SRY, FGF9 neemt dan zijn functie over. Dus FGF functioneert de downstream van SRY, hij kan het gebrek van SRY overkomen. FGF9 heeft verschillende functies: proliferatie en differentiatie van Sertoli voorlopercellen (precursors); celmigratie van mesonephros endotheel cellen naar de testis; organiseren van Sertoli cel precursors tot testis strengen; vorming van de grote testis slagader.

SRY komt alleen in zoogdieren voor (dus het is niet evolutionair geconserveerd). Verder zijn er ook veelvuldig XY geslachtsreversies zonder mutaties in het SRY gen aangetoond. Wat zit er upstream SF1 en ..? Wat zit er nog meer downstream FGF9 en ..? Of loopt er misschien nog iets parallel aan deze pathway? Sox9 (transcriptie factor)

Dit is een nieuwe mannelijke factor die ontdekt werd. Dit gen is heel erg belangrijk bij botvorming. Maar daarnaast zie je ook in 75% van de XY patiënten een geslachtsreversie van de XY. Verder is gevonden dat als je een duplicatie hiervan krijg in XX ook geslachtsreversie krijgt. Het gen is autosomaal (nr. 17) en evolutionair geconserveerd in vertebraten. Sox9 is de centrale figuur, deze moet zorgen voor de mannelijke richting. Sox9 induceert de testis ontwikkeling in XX transgene muizen. Bij een Sox9 mutatie in XY krijg je juist een vrouwtje. Sox9 wordt onder andere gereguleerd door SRY. Samen met SF1 bindt SRY aan het DNA, waardoor Sox9 geselectederd wordt. Sox9 autoreguleert zichzelf (dus drie manieren!).

De plaats van FGF9 is hierdoor wel wat onduidelijker, maar hij zit sowieso achter SRY. De SRY expressie begint in het centrum van de gonade en verspreidt zich dan door gehele gonade = dynamisch “center-to-pole” patroon. Sox9 (4 uur later) gaat ook helemaal over de gehele gonade, dan trekt SRY zich terug en heb je alleen nog maar Sox9.

Achtergrond casus 2a

Het gaat hierbij om de ontwikkeling van de nier (metanephros). Vrij caudaal in de ductus mesonefricus krijg je de ureterknop. De eerste stap is de formatie van het metanefros mesenchym (de differentiatie), de volgende stap is de inductie van de ureterknop (GDNF wordt gemaakt onder invloed van Pax2 en Hox11, het wordt afgegeven en induceert de knop door te binden aan zijn RET receptor). ROBO2 (receptor) en SLIT2 (ligand) zorgen ervoor dat GDNF afgifte geblokkeerd wordt in de craniale regio van de buis van Wolff. Wat gebeurt er als je ROBO2 of SLIT2 uitschakelt? Dan krijg je een heleboel ureterknoppen en later meerdere ureters! Er zijn mensen bekend die kunnen overleven met deze mutatie.

Hoe gaat de ontwikkeling nu verder? De vierde stap is de aggregatie van mesenchymale cellen, rond de knopjes gaan allemaal cellen zich groeperen, Wnt9b selectedert Wnt4, waardoor dus die groepjes ontstaan. De volgende stap is de vorming van nefronen, ook hierbij is Wnt4 belangrijk (is autocrien) middels MET. Stap 6 is de vertakking van de ureterknop, daarvoor zijn GDNF, RET en Wnt11 belangrijk, Wnt11 zorgt er weer voor dat er weer meer GDNF wordt afgegeven.

Pax2 (transcriptie factor) en Wnt4 (paracrien) worden uitgebreid behandeld, ze spelen beide een belangrijke rol bij de nierontwikkeling. Pax2 komt tot uiting in nefrogeen mesenchym (NM), ureter-knop (UB) en buis van Wolff (WD). Wnt4 komt tot uiting in het condenserend mesenchym (CM), en bij vorming van de nefronen. Is er een verband tussen deze twee eiwitten? Pax2 selectedert de expressie van Wnt4 in condenserend mesenchym, zodat je daar die nefronen krijgt. De expressie van Wnt4 zie je enorm toenemen als je Pax2 toevoegt aan de cellen. Bij minder Pax2 zie je niet of nauwelijks Wnt4. Dus het is aangetoond met twee verschillende experimenten.