1.2. Запліднення

Запліднення — це процес злиття чоловічої статевої клітини (сперматозоїда) із жіночою статевою клітиною (яйцеклітиною), в результаті чого формується запліднена яйцеклітина — зигота.

Гаметогенез

Гаметогенез — процес розвитку статевих клітин. Статеві клітини формують­ся та дозрівають у статевих залозах: сперматозоїди — у яєчках, яйцеклітини — у яєчниках. Гаметогенез у чоловіків і жінок має низку спільних стадій: 1) утво­рення первинних статевих клітин; 2) розмноження статевих клітин у гонадах; 3) ріст статевих клітин; 4) мейоз; 5) дозрівання.

Сперматогенез — розвиток чоловічих статевих клітин — сперматозоїдів. З мільйонів сперматозоїдів лише одиниці досягають своєї мети і запліднюють яйцеклітину. Зрілий сперматозоїд людини завдовжки до 50—60 мкм, складається з головки, шийки та хвоста. Головка овальна, сплюснута, містить ущільнене гаплоїдне ядро, акросому. Шийка містить проксимальну центріоль, що сприяє процесу дроблення заплідненої яйцеклітини. Частина хвоста оточена мітохондріями, які постачають енергію, тобто синтезують аденозинтрифосфорну кислоту, або аденозинтрифосфат (АТФ). Джгутик (осьова нитка, аксонема чи осьовий пучок) складається з двох центральних мікротрубок, навколо яких розміщені зовнішні щільні волокна. Щільні волокна жорсткі, сприяють енергійним рухам джгутика Хвіст закінчується тонкою хвостовою ниткою. Зрілі сперматозоїди мають від'ємний заряд, тому їх зіткнення та аглютинація відбуваються тільки в кислому середовищі. Швидкість руху становить 3 мм/хв. У піхві вони зберігають рухомість протягом 1—2 год (у кислому середовищі гинуть швидше), у слизу шийки матки — 38—48 год. Сперматозоїди здатні до запліднення за температури від 0 до 40 ⁰С.

Розвиток сперматозоїда проходить кілька стадій. Сперматогенез поми­нається з моменту статевого дозрівання і триває безперервно в сім'яних канальцях яєчка.

Сперматогонії — недозрілі статеві клітини, розташовані по периферії сім'яного канальця (у базальному просторі). Сперматоцити І порядку пов'язані цитоплазматичними листками ("нащадки" однієї клітини). Вони діляться в першій фазі мейозу. Сперматоцити II порядку мають 22 аутосоми й одну X- чи У-хромосому і діляться в другій фазі мейозу. Сперматиди характеризуються гаплоїдним набором хромосом. Сперматогенез триває 65 днів. Важливу роль у сперматогенезі відіграють сустентоцити (клітини Сертолі). Вони формують гематотестикулярний бар'єр, завдяки якому статеві клітини ізолюються від токсинів та антигенів. Сустентоцити виконують трофічну функцію, фагоцитують залишки цитоплазми, дегенерувальні клітини, секретують рідину в сім'яному канальці.

Статеве дозрівання регулюється спеціальним відділом ЦНС, нейрони якого стають малочутливими до статевих гормонів. Нейросекреторні клітини гіпоталамуса синтезують гонадоліберини, а гіпофіз - фолітропін і лютропін. Фолітропін активує сустентоцити, що секретують андрогенізувальний білок, інгібін, естрогени, трансферин, активатори плазміногену. Лютропін стимулює в гландулоцитах яєчка (клітинах Лейдіга) синтез і секрецію тестостерону й естрогенів.

Яйцеклітина — жіноча статева гамета з діаметром майже 100 мкм та зі спе­цифічною структурою. Променистий вінець (соrоnа rаdіаtа) — це сукупність фолікулярних клітин, що прилягають до яйцеклітини. Клітини, розташовані діфузніше, називаються яйценосним горбком (сumulus oophorus).

Блискуча оболонка (zоnа реlисіdа) прилягає до плазматичної мембрани і складається з глікопротеїнів, два з яких є рецепторами для спермія. Плазматична мембрана пристосована до запліднення. Кіркова речовина цитоплазми має досить упорядковану будову і включає мікрофіламенти, потрібні для поділу.

Кортикальні гранули (приблизно 15 000 шт.) є гомологічними до акросоми, містять протеолітичні ферменти, мукополісахаріди, білок гіалінового шару. Окрім цього до складу цитоплазми входять поживні речовини, рибосоми, рибонуклеїнова кислота, морфогенетичні фактори тощо.

Оогенез відбувається в кілька стадій, основна частина яких проходить у яєчнику (у першу половину менструального циклу). Яйцеклітина, що розви­вається, має назву ооцита.

Первинні статеві клітини мігрують у гонади й утворюють оогонії, які ді­ляться мітотично, диференціюються в ооцити І порядку.

Ооцити І порядку вступають у першу профазу мейозу на 3—8-му місяці внутрішньоутробного розвитку. Поділ у цій фазі припиняються до настання статевої зрілості Ооцит входить у стадію росту. При цьому паралельно розвивається фолікул: спочатку виникає примордіальний фолікул, який потім перетворюється на фолікул, що росте; наступною стадією є формування антрального фолікула.

Ооцит II порядку і перше полярне тільце утворюються після завершення першої фази мейозу Ця фаза розвитку називається дозріванням і охоплює одночасно 15—25 фолікулів, з яких лише один "доживає" до її завершення. При цьому фолікул зазнає значного розвитку. Для ооцита II порядку характерна гаплоїдна кількість хромосом. Він вступає в другу фазу мейозу. На цій стадії ооцит виходить із розірваного фолікула яєчника; на цьому місці формується жовте тіло.

Гормональна регуляція оогенезу. у відповідь на секрецію гонадоліберину гіпо­таламусом аденогіпофіз синтезує і секретує фолітропін і лютропін. Фолітропін стимулює мітоз фолікулярних клітин, продукцію естрогенів, інгібіну, що приз­водить до утворення вторинного яєчникового фолікула. Лютропін посилює син­тез андрогенів, розпочинає лютеїнізацію фолікулярних клітин, сприяє першій фазі мейозу, активує протеолітичні ферменти, що спричинює розрив фолікула.

Запліднення відбувається в ампулярному відділі маткової труби. Спермії, депоновані після статевих зносин у задньому склепінні піхви, завдяки власним рухам потрапляють у маткові труби, де за рахунок м'язових скорочень і спря­мованого руху торочок труби сягають її ампули.

Злиття статевих клітин чоловіка та жінки у жіночих внутрішніх статевих органах називається внутрішнім заплідненням. Розрізняють такі етапи заплід­нення, як проникнення сперматозоїда в яйцеклітину (пенетрація) і злиття ядер обох статевих клітин (копуляція).

Еякулят вливається в піхву в кількості від 2 до 5 мл. Нормальний еякулят містить від 30 до 100 млн. сперматозоїдів в 1 мл, у піхву проникає від 60 до 500 млн. сперматозоїдів, через канал шийки матки в її порожнину — кілька міньйонів, з яких ампульної частини маткової труби досягає лише 100 сперма­тозоїдів. Транспорт сперматозоїдів триває 5—30 год. Запліднення здійснюється зазвичай протягом перших 12 год. після овуляції. Сперматозоїди в жіночих ста­тевих органах зберігають здатність до запліднення протягом 1—2 діб.

При проникненні сперматозоїда крізь блискучу оболонку яйцеклітини важливу роль відіграє акросомна реакція. Після "зустрічі" сперматозоїда з яй­цеклітиною відбувається злиття плазматичної та акросомної мембран. Після цього злиття мембрани розпадаються на безліч пухирців (везикуляція). Сперма­тозоїд проникає через розпушену під дією ферментів желатиноподібну міжклі­тинну речовину яйценосного горбка і, наближаючись до поверхні яйцеклітини, зливається з кірковою речовиною цитоплазми бічною поверхнею головки.

Сперматозоїди, які щойно потрапили в жіночі статеві органи, ще не здатні до здійснення акросомної реакції для з'єднання з яйцеклітиною Такої здатності вони набувають, коли зазнають специфічних змін, які називаються капацитацією. Капацитація відбувається під впливом речовин, що секретуються слизовою оболонкою маткових труб і матки.

Злиття плазматичних мембран сперматозоїда і яйцеклітини приводить до активації останньої, яка є складним комплексом явищ, що включають корти­кальну реакцію, утворення сприймального горбка, стимуляцію ядра тощо. У місці прикріплення сперматозоїда ооплазма кіркової речовини яйцеклітини втягується, причому нерідко з утворенням сприймального горбка.

Ооплазма сприймального горбка проникає під плазматичну мембрану сперматозоїда, обтікає його ядро й органели, після чого вони починають пере­міщуватися до основи сприймального горбка, тоді як плазматична мембрана сперматозоїда залишається на поверхні.

Головка сперматозоїда занурюється в цитоплазму, орієнтуючись прилеглою до неї середньою частиною вглиб яйцеклітини. Просуваючись до місця злиття з ядром яйцеклітини, ядро сперматозоїда поступово перетворюються на чоловічий пронуклеус, його хроматин розрихлюється і розсіюється, ядерна оболонка розпадається на окремі пухирці, і мембрана пронуклеуса формується знову.

Ці перетворення відбуваються одночасно із завершенням поліду, дозріванням і формуванням жіночого пронуклеуса Обидва пронуклеуса зближуються в центрі яйцеклітини, що є завершальним етаном процесу запліднення.

Бластогенез

Бластогенез є стадією розвитку юного зародка після запліднення яйцеклі­тини. Ця стадія об'єднує процеси, що відбуваються з моменту запліднення до утворення основних первинних органів ембріона, так званих зародкових листків. Із них у період ембріонального і фетального життя (під час органогенезу) формуються окремі органи і системи.

Після запліднення зигота (запліднена яйцеклітина) починає мійотично ділитися, причому дочірні клітини, які виникають у результаті цього поділу (бластомери), не відходять одна від одної, а залишаються зв'язаними між собою-морула. Утворення морули — перший період бластогенезу.

Другий період бластогенезу (бластуляція) характеризується виникненням усередині морули порожнини (бластоциста) та обмеженням цієї порожнини клітинною стінкою (бластодермою), у результаті чого утворюється бластула. При цьому клітини ембріобласта зосереджуються на одному полюсі бластоцисти, клітини трофобласта формують її зовнішню оболонку.

Третім періодом бластогенезу є фаза розвитку, яка називається гаструляцією. Унаслідок гаструляції виникає складніша і розвиненіша структура — гаструла. У цей період утворюються два перших зародкових листки — ектодерма й ентодерма.

У четвертий період бластогенезу формується третій зародковий листок — мезодерма. Після завершення періоду бластогенезу із зародкових листків утво­рюються органи і системи людини, починається період органогенезу.

Таким чином, ембріональний розвиток — це етап розвитку організму від запліднення до завершення основних процесів органогенезу, який триває до 8 тиж.

Імплантація

Імплантація — занурення зародка на стадії бластоцисти в слизову оболонку матки. Трофобласт виділяє протеолітичні ферменти, що розплавляють ен- дометрій, завдяки чому стає можливим проникнення зародка вглиб слизової оболонки матки і його харчування. Імплантація починається на 5—6-й день після запліднення. Трофобласт складається 2 двох шарів: внутрішнього (цито- трофобласт, або клітини Лангганса) та зовнішнього (плазмодіотрофобласт). Зародок повністю занурюється в слизову оболонку матки до 12-го дня після запліднення і за допомогою трофобласта одержує поживні речовини зі слизової оболонки та із секрету маткових залоз.

На наступних стадіях розвитку зародка цитотрофобласт перетворюється на хоріальну мембрану, а розташований зовні плазмодіотрофобласт поширюється і проліферує, розплавлюючи при цьому слизову оболонку. У плазмодії утворюються щілини, які є першою закладкою міжворсинчастих просторів.

З пластинки хоріона починають проглядати утворені цитотрофобластом клітинні виступи, оточені плазмодіотрофобластом, що є первинними ворсинками хоріона. З мезодерми, яка вистилає внутрішню стінку трофобласта (мембрану хоріона), у закладку первинних ворсинок проникають смужки мезенхімної тканини, утворюючи їх строму. Ворсинки хоріона спочатку формуються на всій поверхні хоріальної мембрани (ворсинчастий хоріон), пізніше вони залишаються тільки там, де виникає плацента (chorion frondosum). Інша частина поверхні хоріона гладенька — ворсинки на ній зникають (гладенький хоріон — chorion Іаеvе).