168. Оплодотворение. Акросомная реакция. Сингамия. Формирование центросомы.

Оплодотворение характерно для живых систем, в жизненном цикле которых присутствует гаметогенез и мейоз. В результате мейоза в зрелых гаметах количество хромосом уменьшается в два раза, т.е. происходит переход от диплоидного состояния к гаплоидному. В ходе оплодотворения количество хромосом восстанавливается – переход от гаплоидного состояния к диплоидному. Биологическая значимость таких превращений заключается в появлении потомков с индивидуальным геномом, отличным от родительских геномов.

В феномене встречи сперматозоида и яйцеклетки важную роль играет хемотаксис – направленная миграция сперматозоидов по градиенту химических веществ, выделяемых овулировавшей яйцеклеткой. Хемоаттрактанты попадают в маточную трубу в составе фолликулярной жидкости лопнувшего фолликула, а также секретируются яйцеклеткой и фолликулярными клетками лучистого венца.

Оплодотворению предшествует капацитация – комплекс изменений биохимических и физиологических свойств сперматозоида, в результате которых сперматозоид приобретает гиперактивность, ориентированное движение по хемотаксису к яйцеклетке и готовность к акромосной реакции. В преовуляторный период в перешейке яйцевода сперматозоиды через углеводные остатки прикрепляются к эпителию и формируют резерв, где могут находиться двое суток. При овуляции под действием прогестерона фолликулярной жидкости сперматозоиды отделяются от эпителия и начинают движение к воронке маточной трубы. Межклеточное вещество лучистого венца содержит большое количество гиалуроновой кислоты. Гиалуронидазы, заякоренные в мембране головки сперматозоида, обеспечивают проникновение сперматозоида через лучистый венец к ZP. Клетки лучистого венца экспрессируют синтазу оксида азота. Установлена роль оксида азота в повышении двигательной активности сперматозоида и инициации акросомной реакции. Плоская головка сперматозоида облегчает его продвижение между фоликулярными клетками и увеличивает площадь соприкосновения с прозрачной оболочкой.

Акросомная реакция – экзоцитоз ферментов акросомы для локального расщепления молекул прозрачной оболочки и продвижения сперматозоида к плазмолемме яйцеклетки. Происходит массированный транспорт внутрь головки сперматозоида ионов кальция и запускается акросомная реакция. Связывание сперматозоида с прозрачной оболочкой вызывает деполяризацию мембраны и активацию кальциевых каналов. Секреция содержимого акросомы подчиняется правилам кальций-регулируемого экзоцитоза.

Сингамия – собственно слияние мужской и женской половых клеток. В результате акросомной реакции в прозрачной оболочке образуется узкий канал, через который сперматозоид достигает клеточной мембраны яйцеклетки. Вскоре плазмолемма сперматозоида вступает в соприкосновение и сливает с плазмолеммой яйцеклетки, а сперматозоид , лишенный собственной плазматической мембраны, оказывается погруженным в цитоплазму яйцеклетки. Таким образом, в яйцеклетку проникает головка, центриоли, митохондрия и аксонема сперматозоида.

Завершение мейоза. В ответ на слияние гамет в цитоплазме яйцеклетки повышается концентрация ионов кальция, что служит сигналом для второго деления мейоза. Оплодотвореннойй овоцит второго порядка завершает мейоз с образованием гаплоидной зрелой яйцеклетки и второго полярного тельца, которое располагается рядом с первым между прозрачной оболочкой и плазмолеммой в перивителлиновом пространстве.

Оболочка оплодотворения. Повышение концентрации ионов кальция в цитозоле яйцеклетки в ответ на проникновение сперматозоида также служит сигналом для кортикальной реакции – секреции содержимого кортикальных граную в перивителлиновое пространство. Под действием ферментов кортикальных гранул модифицируются рецепторы сперматозоида происходи стабилизация прозрачной оболочки. В модифицированном состоянии ZP3 теряет способность к запуску акромосной реакции и тем самым блокируется полиспермия. Стабилизированная прозрачная оболочка называется оболочкой оплодотворения. Оболочка оплодотворения защищает проходящий по маточной трубе концептус. Без оболочки оплодотворения дробление зиготы невозможно.

Объединение пронуклеусов. В темении первых 12 часов после проникновения сперматозоида в яйцеклетку происходит перестройка ядер (пронуклеусов) слившихся гамет. Ядра набухают, появляются ядрышки. Пронуклеусы мигрируют в центр яйцеклетки и сближаются. Их ядерные оболочки исчезают, а материнские и отцовские хромосомы перемешиваются – образуется синкарион. Этот процесс (сингамия) и есть собственно оплодотворение. В результате объединения ядерного генома гаплоидных гамет и формируется диплоидная зигота. Генетический пол определяет Y-хромосому, другая половина X-хромосому. Следовательно, половина зигот имеет генетически мужской пол, вторая половина – генетически женский пол.

Митохондриальный геном. Митохондрии зиготы имеют двоякое происхождение. В основном это митохондрии, которые содержались в овоците (материнская часть митохондриального генома представлена не менее 100 тыс. копиями мтДНК, 1-2 копии на органеллу). Вместе со сперматозоидом в яйцеклетку попадает около 1000 копий отцовской мтДНК, которая деградирует в первые дни эмбриогенеза и не наследуется.

Образование центросомы. В зрелой яйцеклетке отсуствуют центриоли. Поэтому центриоли для фрмирования центросомы зиготы имеют спермиогенное (отцовское) происхождение. В то же время все белки матрикса центромосмы синтезируются в яйцеклетке (материнского происхождения). В стадию пронуклеусов центриоли удваиваются и после сингамии образуется первое веретено деления.

169. Экстракорпоральное оплодотворение.

ЭКО – вспомогательная репродуктивная технология искусственного оплодотворения, или «оплодотворения в пробирке». Эко позволяет иметь детей бесплодным семейным парам, которые по разным причинам не могут естественным путем зачать ребенка. Протокол ЭКО включает следующие последовательные процессы:

• Получение яйцеклетки

• Искусственное оплодотворение сперматозоидами

• Инкуация зиготы в течение 2-5 дней

• Имплантация концептуса в полость матки.

170. Методы исследования эмбрионального развития человека. Преимущества и ограничения.

В настоящее время используется множество методов исследования эмбрионов человека, использующихся для исследования аномалий развития эмбриона, его структуры. Наиболее признанными из них являются преимплантационная генетическая диагностика, гистологический метод и трехмерная эхография.

• Преимплантационная генетическая диагностика – исследование эмбрионов человека на наличие хромосомных аномалий перед имплантацией в полость матки. Для анализа проводится биопсия одного бластомера у эмбриона, находящегося на стадии дробления. Главное преимущество ПГД заключается в том, что при его использовании отсутствует селективное прерывание беременности, а вероятность рождения ребенка без диагностируемого генетического заболевания достаточно высока. Наиболее широко используемыми молекулярно-генетическими методами преимплантационной генетической диагностики эмбриона являются методика флюоресцентной гибридизации на микрочипах.

• Следующим методом исследования эмбриона человека является трехмерная эхография. Это современная технология создания объемного изображения исследуемого объекта , которая проводится в двух режимах: в режиме 3Д – статистической трехмерной реконструкции получения изображения и в режиме 4Д – изображения в реальном масштабе времени. Изучив особенности данного метода, можно сделать вывод, что объемная ультрасонография проста, доступна, информативна и не связана ионизирующим излученем, т.к. имеется возможность проводить морфологическую и функциональную оценку исследуемых структур в полном объеме, позволяя получить изображение эмриона в режиме реального времени, причем с высоким качеством изображение что позволяет выявить патологии эмбриона.

• Наиболее общепризнанным и распространенным, а по сути – классическим методом исследования эмбриона человека является гистологические метод – исследование тонкой морфологической структуры клеточного строения тканей организма с целью изучения развития органов и систем, а также выявления и диагностики того или иного заболевания.

Гистологический метод играет важную роль при исследовании эмбриона, позволяя анализировать тканевые и внутриклеточные изменения в процессе онтогенеза структур эмбриона (эмбриогенез) и поставить точный диагноз заболеваний на разных стадиях их развития.