Die Urologie
Autoren
Matthias Maruschke und Oliver W. Hakenberg

Embryologie, Fehlbildungen und Struktur des Penis

Die Entwicklung des Penis in der Embryonalphase erfolgt von einer zunächst undifferenzierten Anlage der Geschlechtsorgane hin zu einer männlich differenzierten unter hormonellem Einflüssen. Störungen dieser Entwicklung können zu definierten Fehlbildungen führen. Für das Verständnis der am Penis möglichen operativen Techniken bei Korrekturen von Fehlbildungen wie auch bei anderen Erkrankungen sind ein Verständnis der Embryologie und der anatomischen Strukturen notwendig.
Die Entwicklung des Penis in der Embryonalphase erfolgt von einer zunächst undifferenzierten Anlage der Geschlechtsorgane hin zu einer männlich differenzierten unter hormonellem Einflüssen. Störungen dieser Entwicklung können zu definierten Fehlbildungen führen. Für das Verständnis der am Penis möglichen operativen Techniken bei Korrekturen von Fehlbildungen wie auch bei anderen Erkrankungen sind ein Verständnis der Embryologie und der anatomischen Strukturen notwendig.

Entwicklung des Penis

Das Geschlecht eines Menschen wird durch die Befruchtung festgelegt, aber die Entwicklung der äußeren Geschlechtsorgane in der frühen Embryonalperiode verläuft zunächst bisexuell. Um die 3. Woche entstehen vor der Kloakenmembran die Geschlechtshöcker, das Tuberculum genitale und dahinter die Geschlechtsfalten, die beidseits von den Geschlechtswülsten umgeben werden. Die Geschlechtsfalten begrenzen die dazwischen befindliche Geschlechtsspalte (Sulcus urogenitalis), welche zunächst von der Urogenitalmembran verschlossen ist, die später einreißt und zur Öffnung der Harnröhre wird (Abb. 1a und b) (Yiee und Baskin 2010).
Die geschlechtsspezifische Differenzierung beginnt in der 7. Woche, beim männlichem Geschlecht induziert durch Testosteron, dessen Produktion durch plazentares humanes Choriongonadotropin (hCG) gesteuert wird.
Die Hoden entwickeln sich aus den primitiven Keimsträngen, gesteuert vom SRY-Gensignal („sex determining region“). Zuerst bilden sich Sertoli-Zellen, welche dann die Ausdifferenzierung von Keimzellen und Leydig-Zellen induzieren. Deren eigene Testosteronproduktion steuert nach Konversion in Dihydrotestosteron (DHT) die eigentliche genitale Differenzierung (Sinclair et al. 1990; Koopman 2010).
Eine Reihe weiterer Gene ist für die männliche Genitaldifferenzierung von Bedeutung. Diese sind nicht nur auf den Geschlechtschromosomen lokalisiert, sondern über das gesamte Genom verteilt. Das SRY-Genprodukt aktiviert beispielsweise das SOX9-Gen auf Chromosom 17, dessen determiniertes Produkt, das SOX9-Protein, von den Vorläufern der männlichen Gonaden in großer Menge sezerniert wird und das zusammen mit weiteren Regelfaktoren in den Sertoli-Zellen die Bildung von Anti-Müller-Hormon (Müllerian-inhibiting factor – MIF) aktiviert. Das Anti-Müller-Hormon induziert die Regression der rudimentären Anlagen von Uterus und Eileitern.
Längenwachstum des Tuberculum genitale führt zur Ausbildung des Penis. Die mesodermalen Geschlechtshöcker verlängern sich zu den Corpora cavernosa. Die Urogenitalspalte wird durch Verschmelzung der Geschlechtsspalten zu einem Rohr geschlossen, wächst in die Länge und das Endoderm bildet die Harnröhre. Vordere Urethra und der Meatus entstehen aus Zellen des Ektoderms, die von der Penisspitze aus der Urethra entgegenwachsen und durch Rekanalisierung die Fossa navicularis bilden (Abb. 2).
Die Vorhaut (Präputium) entsteht durch eine von distal einwachsende Epithelmanschette. Die Glandulae bulbourethrales (Cowper-Drüsen) entwickeln sich aus entodermalem Gewebe und münden in die hintere Urethra. An der kaudalen Fläche des Sulcus urogenitalis verwachsen die Geschlechtsfalten in der Mittellinie von dorsal nach ventral, wodurch das Corpus spongiosum mit Glans entsteht. Die flankierenden Geschlechtswülste vereinigen sich in der Mittellinie zum Skrotum.
In der 16.–17. Woche ist die Differenzierung der äußeren Genitalien abgeschlossen, in der weiteren Entwicklung wachsen die inneren und äußeren Genitalorgane dann lediglich mit (Yiee und Baskin 2010).
Nach der Geburt übernimmt die Hypophyse die Steuerung der Hormonsynthese. Es werden große Mengen an gonadotropen Hormonen gebildet, insbesondere follikelstimulierendes Hormon (FSH) und luteinisierendes Hormon (LH). Zusammen mit dem Wegfall des Östrogens aus der Plazenta, das während der Gravidität einen hemmenden Einfluss auf die Hypophyse hatte, kommt es vorübergehend zu einer deutlichen testikulären Testosteronproduktion beim Neugeborenen. Diese sistiert relativ rasch, danach spielen die Sexualhormone in der kindlichen Entwicklung für etliche Jahre keine Rolle.
Die Pubertät setzt bei Jungen heute zwischen dem 11. und 12. Lebensjahr ein, es kommt zu einem Anstieg der Gonadotropine und der Sexualhormone und dadurch zum Wachstum und zur Ausreifung der primären und sekundären Geschlechtsmerkmale. Die pulsatile Freisetzung von Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) aus dem Hypothalamus steuert die hypophysäre Synthese von FSH und LH, welche die testikuläre Testosteronbildung einerseits und die Ausreifung der Spermiogenese andererseits steuern.
Neben der allgemeinen körperlichen Entwicklung mit Längenwachstum, Zunahme der Muskelmasse, Bildung von Schambehaarung, Bartwuchs, Stimmbruch und Akne kommt es bei Jungen zu einer deutlichen Vergrößerung von Hoden und Penis. Im Allgemeinen ist diese Entwicklung bei Jungen zwischen dem 15. und 19. Lebensjahr abgeschlossen.

Embryologisch bedingte Fehlbildungen des Penis

Störungen des Verschlusses der Urogenitalspalte

Hieraus resultieren Fehlmündungen des distalen urethralen Meatus, die meist als Hypospadie auftreten. Ursache ist eine Entwicklungshemmung zwischen der 9. und 13. Woche als ventrale Spaltbildung oder Fehlmündung, mit einer Inzidenz von 3:1000. Die Mündung des äußeren Meatus liegt bei der Hypospadie an der penilen Ventralseite und kann von der Glans bis skrotal oder perineal lokalisiert sein, wobei die distalen Minimalformen deutlich häufiger auftreten (Kraft et al. 2011). Die Maximalvariante bei komplett fehlender Verschmelzung der Urethralfalten ist ein persistierender sagittaler Spalt entlang der gesamten ventralen Penislänge.
Als Epispadie wird die Fehlmündung der Urethra auf der Oberseite des Penis bezeichnet. Sie ist deutlich seltener (Inzidenz ca. 1:30.000) und dann oft mit einer Blasenexstrophie kombiniert (Wood und Woodhouse 2011).

Störungen aufgrund von mangelnder Androgenbildung

Bei mangelnder Wachstumsstimulation des äußeren Genitales durch Androgenmangel aufgrund unzureichender hypothalamischer oder hypophysärer Stimulation kann es zur Entstehung eines Mikropenis kommen (Wiygul und Palmer 2011).

Störung der Vereinigung der Urogenitalfalten

Ein völliges Ausbleiben der Vereinigung resultiert in einer Penisagenesie, bei inkompletter oder fehlerhafter Vereinigung von Urogenitalfalten und Genitalhöckern kann ein Doppelpenis (Penis bifidus) oder eine gedoppelte Glans resultieren (Srinivasan et al. 2011; Wiygul und Palmer 2011).

Chirurgische Anatomie

Die Funktion des Penis sind Kopulation und Fortpflanzung. Aus diesem Grund beziehen sich die anatomischen Begriffe ventral und dorsal beim Penis auf den erigierten Zustand.
Anatomisch wird der Penis in Peniswurzel, -schaft und -spitze (Eichel, Glans) unterteilt. Die Peniswurzel ist fest am Becken fixiert, durch die Verwachsungen der fibrös auslaufenden Crura mit den unteren Rami des Os pubis und durch das Lig.suspensorium an der Symphyse.
Der Penis besteht aus 3 Komponenten, den dorsal liegenden paarigen Corpora cavernosa und dem ventral gelegenen Corpus spongiosum, das die Harnröhre umschließt (Abb. 3). Die Funktion der kavernösen Schwellkörper ist die Erektion, deren Stabilität durch die Fixation am Beckenskelett gewährleistet wird.
Die 3 Schwellkörper sind von lockerem Bindegewebe ohne Fettschicht umschlossen, das von äußerer Haut bedeckt wird. Die Haut umkleidet den Penisschaft locker und ist leicht verschieblich. Die Schafthaut bildet distal durch Faltung auf sich selbst die Vorhaut mit äußerem und innerem Vorhautblatt und bedeckt die Glans. Nahe der Glans ist die Schafthaut durch Bildung des Frenulums als Längsverdickung des inneren Vorhautblatts mit dem Harnröhrenmeatus verbunden und fixiert.

Penile Faszien

Die Strukturen unter der Penisschafthaut bilden zwei Faszienschichten. Die oberflächliche Fascia superficzialis (Colles-Faszie) ist dünn, mit der Schafthaut locker verbunden und setzt sich in die Vorhaut zwischen innerem und äußerem Blatt fort (Abb. 4). In ihr verlaufen die Vena dorsalis superficialis und ein dichtes Netz von kleineren Gefäßen und Nerven. Die darunter gelegene Buck-Faszie ist dicker, elastischer und mit der Tunica albuginea der Schwellkörper verbunden.

Schwellkörper

Die Corpora cavernosa bestehen aus dem kavernösen sinusoidalen Gewebe, einer stark vaskularisierten Bindegewebenetzstruktur, die mit glatter Muskulatur ausgekleidet ist. Dieses Gewebe ist umschlossen von einer 1,5–3 mm dicken derben Bindegewebeschicht, der Tunica albuginea, die aus einer äußeren Längs- und einer inneren zirkulär angeordneten Faserschicht besteht (Abb. 5). Die Äußere Längsfaserschicht fehlt an der Ventralseite, in dieser Rinne liegt das Corpus spongiosum. Im Schaftbereich sind die Tunicae albugineae der beiden Corpora cavernosa in der Mitte verschmolzen und bilden das gemeinsame Septum, welches zahlreiche vaskuläre Verbindungen enthält. Bei einer Epispadie sind beide Corpora cavernosa separat ausgebildet, die mediane Fusion ist ausgeblieben.
Das Corpus spongiosum umkleidet die Urethra, distal bildet es die Glans, proximal den dickeren Bulbus, der am Diaphragma urogenitale fixiert ist und in den die Urethra eintritt. Das Schwellkörpergewebe des Corpus spongiosum ist von einer deutlich dünneren und elastischeren Bindegewebsschicht umschlossen und strukturell dem der Corpora cavernosa ähnlich. Bei der Erektion ist der Druck im Corpus spongiosum deutlich niedriger als in den Corpora cavernosa, um eine ungehinderte Ejakulation zu erlauben; daher trägt das Corpus spongiosum strukturell zur Erektion nicht bei. Die Glans bildet an ihrem distalen Rand eine dorsale Vorwölbung (Corona), unmittelbar distal davon eine Einschnürung (Cervix glandis) oder Sulcus coronarius. Corona und Cervix der Glans sind dicht mit kleinen Talgdrüsen besetzt (Glandulae Tysoni).

Bandaufhängung

Der Penis ist am Beckenskelett mit Bandstrukturen fixiert. Dies sind in der Penismitte das Ligamentum suspensorium und das Ligamentum fundiforme und proximal die Verwachsung der Corpora cavernosa mit den Schambeinästen. Das Ligamentum suspensorium verbindet die Mittellinie der Peniswurzel mit der Region der Symphyse als dorsale Aufhängung, es enthält zahlreiche elastische Fasern (Abb. 6). Das Ligamentum fundiforme (auch Luschka-Ligament) bildet eine fächerförmige ventrale Aufhängung (Yacchia 2007).

Urethra

Die männliche Harnröhre misst 20–25 cm, je nach Länge des Penis. Sie ist unterteilt in die prostatische Urethra (2–3 cm), die membranöse (1,5–2 cm), die bulbäre (3–4 cm) und die penile Harnröhre mit konstantem Durchmesser im äußeren Penisschaft. Der distale Teil in der Glans ist die weitere Fossa navicularis, die dann an der Glansspitze als vertikaler Schlitz den Meatus urethrae externus bildet. Im Bereich der membranösen Urethra münden die erbsgroßen, paarigen Cowper-Drüsen in die Harnröhre (Abb. 7). Der Bulbus und die bulbäre Urethra sind umschlossen von dem glattmuskulären M. compressor urethrae, dessen Kontraktionen den ejakulatorischen Transport des in die Urethra exprimierten Sekrets von Prostata, Samenblasen und Cowper-Drüsen nach distal unterstützt.

Muskelapparat

Die Crura der Corpora cavernosa sind jeweils von einem relativ dünnen, quergestreiften Muskel (M. ischiocavernosus) bedeckt, der willkürlich oder reflektorisch das Blut aus den Crura in den Penisschaft drückt. Der Bulbus des Corpus spongiosum wird vom M. bulbospongiosus umschlossen, der den Harnröhreninhalt bei der Ejakulation mit auspresst (Leonhardt 1976).

Blutversorgung

Die Blutversorgung kommt beidseits aus der A. pudenda interna, einem parietalen Ast der A. iliaca interna. Die Arteria pudenda interna verläuft lateral an den proximalen Schwellkörpern nach distal und dann paarig als A. dorsalis penis neben der V. penis profunda, zusammen mit Nervenbündeln im dorsalen neurovaskulären Bündel des Penis. Ebenfalls aus der A. pudenda interna kommen die A. profunda penis (A. cavernosa), die als kavernosale Zentralarterien bis zur Spitze der Corpora cavernosa ziehen (Abb. 8 und 9). Die A. bulbaris versorgt den Bulbus und die urethralen Arterien. Zwischen allen arteriellen Ästen bestehen anastomotische Verbindungen.
Die Dorsalarterien (A. dorsalis penis) verlaufen unter der Buck-Faszie bis zur Glans und bewirken bei Erektion die Glansfüllung. 5–6 paarige zirkumflexe Äste laufen von den Dorsalarterien nach ventral zum Corpus spongiosum.
Fast alle arteriellen Äste laufen bis zur Glans und dort beginnen auch die ersten venösen Gefäße. Drei abgestufte venöse Systeme drainieren den Penis. Die oberflächliche Dorsalvene (V. dorsalis superficialis) drainiert die Penishaut und die Strukturen oberhalb der Buck-Faszie in die externen Pudendaläste der V. saphena. Die tiefen dorsalen und zirkumflexen Venen drainieren das Corpus spongiosum und die distalen Corpora cavernosa. Die V. dorsalis profunda ist eine einzige Vene in der Mittellinie.
Der lymphatische Abfluss aus Penis- und Skrotalhaut erfolgt in die inguinalen Lymphknoten, die als regionäre Lymphknoten für das Peniskarzinom von Bedeutung sind.

Penile Nervenversorgung

Es besteht eine reiche vegetative und somatische Innervation. Der Dorsalnerv ist der eine Endast des N. pudendus, der andere versorgt die Skrotalhaut. Zusammen mit der A. pudenda interna läuft er durch das Diaphragma urogenitale zum Penis.

Drüsen

Die Cowper-Drüsen liegen dicht an der membranösen Urethra, ihr Sekret ist Teil des Ejakulats. Die gesamte Pars spongiosa der Harnröhre enthält zahlreiche kleine Drüsen (Glandulae urethrales, Littre). Die Corona der Glans ist von zahlreichen Talgdrüsen besetzt, deren Sekret zusammen mit abgeschilferten Epithelzellen von Glans und innerem Vorhautblatt ein Sekret (Smegma) bilden.

Skrotum

Das Skrotum ist ein sackartiges Anhangsgebilde aus Haut und speziellen Faszienstrukturen, welches Hoden, Nebenhoden und Samenstrang hält. Die paarigen Hälften sind in der Mittellinie durch die verschmolzene Dartosfaszie miteinander verbunden (skrotales Septum). Die Skrotalhaut unterscheidet sich von anderer Haut dadurch, dass sie glatte Muskulatur enthält. Darunter und fest mit der Skrotalhaut verwachsen ist die Tunica dartos, eine relativ dicke glattmuskuläre Schicht (Abb. 10).
Die Blutversorgung des Skrotums speist sich aus Ästen der A. pudenda externa (aus der A. femoralis für die Vorderseite des Skrotums) und der A. pudenda interna (aus der A. iliaca interna für die Hinterseite des Skrotums). Der venöse Abfluss erfolgt über pelvine venöse Geflechte, die in die internen iliakalen Venen drainieren, sowie aus der vorderen Skrotalwand in die V. dorsalis superficialis des Penis.
Die dorsale Skrotalwand wird von Ästen des N. pudendus (Nn. scrotales posteriores) versorgt, lateral von Ästen des N. cutaneous femoris posterior, die Vorderwand durch den N. ilioinguinalis und den N. genitofemoralis (für Haut und M. cremaster).

Prinzipien peniler Chirurgie

Viele Eingriffe am Penis sind rekonstruktiver Natur, nur wenige ablativ. Die Zugangswege richten sich nach der Art des Eingriffs.
Der Zugang zu allen 3 Schwellkörpern wird durch Zirkumzisionsschnitt im Sulcus coronarius und komplette Mobilisation der Schafthaut („degloving“) ermöglicht. Die Vorhaut kann dabei belassen werden, kann aber durch gestörten Lymphabfluss anschließend ödematös werden, sodass die gleichzeitige Entfernung der Vorhaut zur besseren Wundheilung sinnvoll sein kann.
Der Penis kann präparatorisch in seine einzelnen Kompartimente durch Trennung von Corpus spongiosum mit Glans von den Corpora cavernosa zerlegt werden („deassembling“). Eine vorübergehende Blutleere durch Anlage eines Tourniquets erleichtert Eingriffe an den Schwellkörpern. Der direkte Zugang nur zu den Corpora cavernosa kann von ventral (perineoskrotal) oder dorsal (infrapubisch) erfolgen. Offene Eingriffe an der Urethra brauchen je nach Lokalisation einen ventralen oder perinealen Zugang.
Rekonstruktive Eingriffe erfordern oft einen Gewebetransfer. Haut, Blasen- und Wangenschleimhaut sind für penile Rekonstruktionen geeignet. Ein Gewebegraft wird komplett exzidiert, transferiert und wächst im neuen Umfeld ein. In der Initialphase (48 h) überlebt der Gewebegraft aufgrund der Aufnahme von Gewebeflüssigkeit und Nährstoffen aus dem Wundbett, erst in den darauf folgenden 48 h bildet sich eine neue Mikrozirkulation (Jordan und Schlossberg 2007).
Bei der Verwendung von Spalthaut wird diese mit einem Dermatom z. B. vom Oberschenkel entnommen. Spalthaut besteht aus Epidermis und oberflächlicher Dermis mit Mikrovaskulatur. Das Hautstück wird mit systematisch angelegten Schlitzen eingeschnitten, für penile Rekonstruktionen nicht so sehr zur Vergrößerung des Grafts, sondern um den Abfluss von Sekretion aus dem Wundbett zu ermöglichen (Thakar und Dugi 2013).
Gewebetransfer als Lappen bedeutet, dass die Gewebeschicht in der Regel mit eigener Blutversorgung transferiert wird. Gestielte Lappen können als reine Hautlappen (z. B. plastische Deckung von Defekten) oder als muskulokutane oder fasziokutane Lappen transferiert werden.

Zusammenfassung

  • Entwicklung des Penis: von unisexueller Anlage der Genitalorgane zu männlich differenzierter ab der 7. Embryonalwoche.
  • Wichtige Schritte der normalen Entwicklung, bei deren Störung typische Fehlbildungen auftreten: Verschluss der Urogenitalspalte (Fehlen führt zu Hypospadie oder Epispadie), ausreichende Androgenproduktion (Ausbleiben führt zu Mikropenis), Vereinigung der Urogenitalfalten (Störung kann zu Penis- oder Glansdoppelung führen).
  • Penis besteht aus 3 Schwellkörpern und der in das Corpus spongiosum integrierten Urethra.
  • Stabilität der Erektion wird durch Bandaufhängung und Fixation der proximalen Schwellkörper am Beckenring gewährleistet, unterstützt durch ischiokavernöse Muskeln.
  • Funktion des Corpus spongiosum: Austreibung des Sekrets der Geschlechtsdrüsen und der Samenblasen, unterstützt durch bulbokavernöse und Beckenbodenmuskeln.
  • Die stark ausgeprägte arterielle und venöse Blutversorgung entspringt überwiegend den internen pudendalen Gefäßen, einige Versorgungsgebiete werden mit dem Skrotum geteilt.
  • Aufgrund des klaren strukturellen Aufbaus der penilen Anatomie mit separater kompartimentierter Blutversorgung sind separate penile Operationen an den einzelnen Anteilen möglich.
  • Bei rekonstruktiven Eingriffen oft Gewebetransfer in Form von Spalthaut oder Verschiebelappen erforderlich.
Literatur
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Yiee JH, Baskin LS (2010) Penile embryology and anatomy. Sci World J 29(10):1174–1179CrossRef