Erekcia (človek)

Erekcia je riadená z rady oblastí CNS, vlastný genitál potom zásobujú periférne nervy autonómne i somatické.

• Parasympatikové – vychádzajú z miechových segmentov S3-4 do plexus pelvicus, odkiaľ odstupujú kavernózne nervy idúce priamo do penisu. Parasympatikus zabezpečuje erekciu.
• Sympatikové – vychádzajú z miechových segmentov Th11 – L3, odkiaľ smerujú do plexus hypogastricus superior et inferior a potom opäť cestou kavernóznych nervov do penisu. Sympatikus riadi detumescenciu (z lat. détumescére – spľasnutie, ústup prekrvenia) a ejakuláciu.

• Senzorické dráhy – idú od taktilných teliesok genitálu cez nervus pudendus do CNS.

• Motorické dráhy – idú z miechy cez nervus pudendus ku svalom perinea (hlavne m. bulbospongiosus a m. ischiocavernosus). Motorické dráhy zabezpečujú vďaka sťahom svalov perinea rigidnú erekciu a tiež externú ejakuláciu (vypudenie ejakulátu zo zadnej uretry).

• Spinálne centrá – sú uložené v Th11 – L2 a hlavne v S2-4. Pri supranukleárnej miechovej lézii (tj. nad miechovým segmentom S2) je reflexná erekcia zachovaná, na rozdiel od nukleárnej (sakrálnej) lézie, ktorá vedie k absolútnej strate akejkoľvek erekcie.
• Mozgové centrá – v mozgu sa na regulácii erekcie podieľa celý rad oblastí, ale kľúčovú úlohu zohráva mediálna preoptická oblasť hypotalamu (MPOA), čo je integrujúce mozgové centrum pre sexuálne funkcie a erekciu.

Genitál je zásobený z a. pudenda interna (vetva a. iliaca interna), ktorá vydáva v oblasti genitálu rad vetiev, z ktorých pre erekciu je najdôležitejšia a. penis, ktorá vydáva vetvy zásobujúce kavernózne tkanivo: a. profunda penis, a. bulbourethralis a a. dorsalis penis. Kľúčovú úlohu má a. profunda penis: prebieha stredom oboch corpora cavernosa a vychádzajú z nej arteriolae helicinae (názov dostali podľa svojho tvaru vývrtky), ktoré priamo zásobujú sínusoidy kavernózneho tkaniva.

Princíp venookluzívneho mechanizmu je nasledovný: drobné venuly drénujúce sínusoidy kavernózneho tkaniva tvoria pod tunica albuginea subtunikálny venózny plexus, ktorý sa pri dostatočnom naplnení sínusoidov arteriálnou krvou komprimuje medzi sínusoidy a tunica albuginea a tým sa uzavrie. Zníženiu venózneho odtoku napomáha aj napnutie tunica albuginea, čím dôjde ku kompresii vv.emissariae (vény odvádzajúce krv zo subtunikálneho venózneho plexu do odvodného extrakavernózneho žilového systému). Venookluzívny mechanizmus je teda čisto mechanická záležitosť závislá na dostatočnom arteriálnom prítoku a dobrej funkčnosti kavernózneho tkaniva, hlavne elasticite trabekul. Pri poškodení elasticity kavernózneho tkaniva dochádza k rozvoju erektilnej dysfunkcie aj pri dostatočnom arteriálnom prítoku a intaktnom nervovom zásobení.

Stimulácia parasympatika erotogénnymi podnetmi. Uvoľnenie acetylcholínu z parasympatikových zakončení. Uvoľnenie NO (oxid dusnatý) z endotelu. Aktivácia guanylátcyklázy. Tvorba cyklického guanozínmonofosfátu (cGMP). Zníženie intracelulárnej koncentrácie Ca2+. Relaxácia buniek hladkého svalstva. Vazodilatácia – zvýšenie arteriálneho prítoku.

Klasické – acetylcholín, noradrenalín NANC (non-adrenergné non-cholínergné) – oxid dusnatý, VIP, CDRF, neuropeptid Y

Mediátory erekcie a detumescencie: Delenie neurotransmiterov podľa funkcie:

• Mediátory erekcie
  • Hlavné: acetylcholín ,oxid dusnatý (=EDRF – Endothelium Derived Relaxing Factor)
  • Vedľajšie: prostacyklín, VIP, CGRF (=Calcitonin Gene-Related Peptide), prostaglandíny – predovšetkým PGE1.

• Mediátory detumescencie
  • Noradrenalín (aktívna detumescencia po ejakulácii)
  • Neuropeptid Y a endotelín (pasívna detumescencia po prerušení sexuálnej stimulácie)

• Acetylcholín – je to klasický mediátor parasympatiku. Pôsobením na muskarínové (predovšetkým cez M1 ) receptory endotelových buniek arteriol a lakún kavernózneho tkaniva vedie k uvoľneniu NO.

• EDRF=oxid dusnatý – uvoľňuje sa z endotelu a nervových zakončení. Aktivuje guanylátcyklázu, ktorá v bunkách štiepi guanozíntrifosfát na cyklický guanozínmonofosfát, ktorý vedie k zníženiu intracelulárnej koncentrácie Ca2+, čo má za následok relaxáciu buniek hladkého svalstva. NO je najdôležitejší mediátor erekcie a je dôležitý hlavne v skorej fáze erekcie, kedy vedie k arteriálnej dilatácii a iniciácii relaxácie kavernózneho hladkého svalstva.. Je tvorený NOS (nitrid-oxid syntáza), ktorej aktivita závisí na hladine testosterónu11.

• VIP (Vasoactive Intestinal Polypeptide) – je to potentný vazodilatátor zložený z 28 aminokyselín, ktorý inhibuje kontrakčnú aktivitu hladkého svalstva, stimuluje srdcovú kontraktilitu a tiež aj exorkinnú sekréciu. VIP stimuluje adenylátcyklázu a formovanie cyklického adenozín-3,5-monofosfátu. VIP sa uvoľňuje počas sexuálnej stimulácie a má relaxačný efekt na hladké svalstvo. VIP je neuromodulátor, ktorý v pelvickom plexe zvyšuje muskarínový efekt cholínergného prenosu a je nevyhnutný k udržaniu erekcie.

• CGRP – je peptid z 37 aminokyselín s potentným vazodilatačným účinkom, ktorý sa nachádza v stene kavernóznych artérií, nervových zakončeniach a aj v hladkých svaloch kavernózneho tkaniva.

• Prostaglandíny – PGE, PGF2alfa, PGI2, tromboxán sa syntetizujú pôsobením cyklooxygenázy na kyselinu arachidónovú.

• PGE1 je prirodzenou súčasťou mnohých tkanív. U ľudí sa vo vysokej koncentrácii vyskytuje v sekréte semenných mechúrikov. PGE1 aktivuje adenylátcyklázu, ktorá štiepi adenozíntrifosfát na cAMP, ktorý znižuje intracelulárnu koncentráciu kalciových iónov, spôsobuje hyperpolarizáciu a následnú relaxáciu buniek kavernózneho a arteriolárneho hladkého svalstva.10

• PGI2 má antiagregačný efekt na doštičky – spoločne s NO pri stáze krvi počas erekcie zabraňuje koagulácii.

Ostatné prostaglandíny vedú k vazokonstrikcii, alebo sú bez efektu. Sú uvoľňované spoločne s NO, a majú s nim čiastočne protichodný efekt. Ich presný fyziologický význam nie je známy.

• Prostacyklín – tvorí sa v endotelových bunkách pôsobením lipooxygenázy na kyselinu arachidónovú. Pôsobí vazodilatačne a antiagregačne.

• Noradrenalín – klasický mediátor sympatiku, ktorý pôsobením na alfa1-adrenergné receptory – asociovanými s Gp proteínmi – spôsobuje hydrolýzu fosfatidylinozitolu a tým uvoľňuje diacylglycerol a inozitoltrifosfát. Diacylglycerol zvyšuje afinitu proteínkinázy C pre intracelulárne Ca2+ a inozitoltrifosfát mobilizuje Ca2+ z non-mitochondriálnych intracelulárnych zásob. Zvýšenie Ca2+ aktivuje proteínkinázu C ako aj kalcium-kalmodulín dependentnú proteínkinázu, ktorá katalyzuje fosforyláciu ľahkých reťazcov myozínu a tak spôsobuje svalovú kontrakciu.1

• Endotelín – endotelíny tvoria skupinu peptidov, ktoré obsahujú 21 aminokyselín. Sú to mimoriadne účinné vazokonstrikčné látky. Doteraz boli opísané endotelín 1, 2, 3. Endotelín-1 tvorí takmer výlučne cievny endotel. Vzniká z pre-pro-endotelínu, ktorý sa proteolyticky štiepi na pro-endotelín obsahujúci 38 aminokyselín a jeho ďalšou fragmentáciou vzniká endotelín-1. Ten pôsobí pomocou dvoch druhov receptorov – ETA a ETB, ktoré sú na myocytoch. B receptory spôsobujú najprv prechodnú vazodilatáciu a až následne po stimulácii myocytových receptorov A dôjde k vazokonstrikcii. Endotelín-1 pôsobí pomocou Gi proteínu - aktivuje fosfatidylinozitolovú fosfolipázu C, ktorá uvoľnením inozitoltrifosfátu zvýši koncentráciu Ca2+, čo vedie ku konstrikcii.6

• Neuropeptid Y – má podporný vazokonstrikčný efekt.

• Acetylcholín (ACTCH) pôsobením na muskarínové receptory (hlavne M1) aktivuje Gp proteín.

• G proteíny – sú heterotrimerické proteíny (zložené z alfa, beta a gama podjednotky) rozdelené do 5 tried podľa typu alfa podjednotky. Alfa podjednotka obsahuje väzbové miesto pre receptor (AMK 315-355), väzbové miesto pre efektor (AMK 57-152), väzbové miesto pre GTP/GDP, väzbové miesto pre –PO42- (AMK 35-57) a tzv. konformačný box – GTP-ázová aktivita (AMK 203-217). Beta a gama podjednotka majú pomocnú úlohu pri väzbe alfa podjednotky k membráne a amplifikačný efekt. Naviazanie ACTCH na muskarínový receptor vedie k vytvoreniu aktívneho hormón-receptorového komplexu, ktorý sa stáva voľným pre spojenie so susedným neaktívnym G proteínom. Alfa podjednotka uvoľní GDP a naviaže GTP, čo má za následok odpojenie alfaGTP a komplexu beta-gama podjednotka. AlfaGTP sa viaže na efektor a aktivuje ho.6 Efektorom pre Gp proteín je fosfolipáza C (PLC), ktorá štiepi membránové inozitolfosfatidy za vzniku inozitol-1,4,5-trifosfátu (IP3) a 1,2-diacylglycerolu (DAG). IP3 uvoľňuje Ca2+ z intracelulárnych zásob v endoplazmatickom retikule do cytosolu a DAG aktivuje proteínkinázu C, ktorá fosforyluje špecifické bunkové proteíny. Ca2+ pôsobí pomocou kalmodulínu (CaM), čo je proteín zložený zo 148 AMK vytvárajúcich štyri domény (štruktúra : 2 zvonovité hlavy – domény I-II,III-IV a jedna alfa helikálna spojka – domény II-III). Aktivácia CaM prebieha v dvoch stupňoch 2Ca2+ + 2Ca2+ a má za následok zvýšenie alfa helicity (výrazne po naviazaní tretieho Ca2+) a odkrytie hydrofóbnych miest na povrchu proteínu na N a C-termináloch. CaM aktivuje endotelovú konštitutívnu (v bunkách neustále prítomnú) NO-syntetázu (NOS), ktorá uvoľňuje NO z L-arginínu, čím vzniká L-citrulín. Endotelová cNOS je kódovaná génom na 7q35-36 a má Mr 150 až 160.103. Jej syntézu ovplyvňujú steroidy prostredníctvom HSP 90 (proteín teplotného šoku s Mr 83-90, ktorý reguluje receptor pre steroidy).11 NO difunduje do myocytov, kde aktivuje cytozolovú guanylátcyklázu (cGC) väzbou na jej hemovú zložku. cGC katalyzuje premenu GTP na cGMP. cGMP aktivuje proteínkinázu G (PKG), potlačuje transmembránový prúd Ca2+ do vnútra myocytov a znižuje citlivosť myofilamentov voči prítomnej hladine kalcia. Molekulový mechanizmus tejto desenzitizácie nie je úplne jasný – môže byť spôsobený znížením vnútrobunkového pH. Zníženie Ca2+ sa prejaví inhibičným účinkom troponín-tropomyozínového komplexu na aktín a jednak inhibičným účinkom ATP viazaného na myozín, ktorý svojou väzbou zabraňuje vytvoreniu aktínovo-myozínového komplexu, čo má za následok relaxáciu hladkej svaloviny.7 VIP cez receptor asociovaný s Gs proteínmi aktivuje adenylátcyklázu (AC), ktorá katalyzuje premenu ATP na cAMP, ktorý aktivuje enzýmy zabezpečujúce fosforyláciu kinázy ľahkých reťazcov myozínu, čím sa zabráni interakcii aktínu a myozínu – výsledkom je opäť relaxácia hladkej svaloviny.6

Hladinu cGMP reguluje fosfodiesteráza 5 (PDE), ktorá katalyzuje reakciu premeny cGMP na GMP.3

• Dopamín – je neurotransmiter stimulujúci sexuálnu aktivitu. Pôsobením na dopamínergné receptory stimuluje sekréciu prolaktín-inhibičného hormónu tlmiaceho vylučovanie prolaktínu, ktorého pokles je signifikantný pre pozitívne ovplyvnenie sexuálnach funkcií.
• Serotonín – pôsobí inhibične na ejakuláciu a orgazmus, pričom rôzne subtypy serotonínových receptorov môžu mať rozdielny vplyv na sexuálne funkcie – napr. receptory 5HT-2 sú inhibičné, iné sú excitačné. Serotonínom vyvolané potlačenie sexuálnych funkcií je výrazné predovšetkým u mužov, pretože u žien je znížená dependencia sexuality na biologických faktoroch.

Z ďalších mediátorov stimulačne pôsobí noradrenalín, oproti tomu adrenalín, GABA a acetylcholín pôsobia skôr inhibične.9

Prevládajúci tonus postganglionárnej adrenergnej inervácie spôsobuje kontrakciu hladkého svalstva arteriol a stien sínusoidov kavernózneho tkaniva. Výsledkom je vysoká periférna vaskulárna rezistencia a maximálny odpor proti arteriálnemu prítoku krvi do kavernóznych telies. Do corpora cavernosa priteká krv len v množstve nevyhnutnom pre nutritívne ciele – 1.4 až 4 ml krvi/100 g tkaniva za minútu.

Bezprostredným následkom erotickej stimulácie je relaxácia hladkého svalstva arteriol a stien sínusoidov, ktorá nastáva vplyvom neurotransmiterov uvoľnených na zakončeniach cholínergných a non-cholínergných nervových vlákien. Priemer helicínnych arteriol sa zväčší z 30 na 100 mikrometrov, prietok sa zvýši 7 až 10 krát a dôjde k ľahkej expanzii relaxovaných sínusoidov. Intrakavernózny tlak – ICp – sa zatiaľ nemení, pretože sínusoidy sa prispôsobujú krvi expanziou bez zvýšenia ICp.

Vysokým arteriálnym prítokom sa rýchlo naplní dilatovaný systém sínusoidov. Jeho ďalšie plnenie a dilatáciu obmedzuje relatívne nerozťažiteľná tunica albiginea, preto pri ďalšom prítoku stúpa ICp. To vedie k zníženiu tlakového gradientu medzi ICp a stredným arteriálnym tlakom a dôjde k zníženiu prítoku arteriálnej krvi. Expanzia sínusoid vedie k funkčnej venóznej oklúzii.

ICp je stabilizovaný na 85 – 90 % systolického tlaku – okolo 100 mmHg. Z pomeru systolického a pudendálneho tlaku sa vypočíta tzv. penobrachiálny index (PBI), ktorý za normálnych okolností má hodnotu 0,75 a vyššiu. Arteriálny prítok vo vnútornej pudendálnej artérii postupne klesá a ustáli sa na úrovni o niečo vyššej, ako je prietok v pokojovej fáze. Objem penisu a jeho rigidita sú v 90 % korelácii. Zmena cirkumferencie penisu o 1 cm a viac predstavuje plnú erekciu, ak je menšia ako 1 cm, ide o chabú erekciu.8

Vďaka aktívnym sťahom priečne pruhovaného svalstva perinea – hlavne mm. ischiocavernosi inervované z n. pudendus – dochádza k tonickým kontrakciám, ktoré komprimujú proximálnu časť kavernóznych telies, čo vedie k niekoľkonásobnému zvýšeniu ICp oproti systolickému tlaku – tlak stúpa až o 300 % . Súčasne sa úplne zastaví arteriálny prítok. Rigidná erekcia nastáva krátko pred ejakuláciou.

Dochádza k nej po ejakulácii alebo prerušení erotickej stimulácie. Opäť prevládne tonická sympatiková aktivita, ktorá spôsobí kontrakciu hladkých svalov arteriol penisu a trabekúl kavernóznych telies. Kontrakciou stien sínusoidov sa otvoria predtým stlačené venuly a obnoví sa voľný venózny odtok z kavernóznych telies. Fáza detumescencie sa delí na 3 úseky: v prvom období v dôsledku kontrakcie hladkého svalstva arteriol poklesne arteriálny prítok na úroveň prítoku v pokojovej fáze a zároveň začiatok kontrakcie kavernózneho hladkého svalstva pri funkčnom venookluzívnom mechanizme vedie k prechodnému zvýšeniu ICp. V druhom období sa otvára drenážny venózny systém a ICp klesá pomaly. V tretom období dochádza k rýchlemu poklesu ICp pri obnovení úplnej venóznej drenáže.