Глава 9. Репродуктиваная система человека в онтогенезе.

1. Оплодотворение и имплантация яйцеклетки, факторы риска в этот период

Анатомофизиологические особенности. Оплодотворение слияние сперматозоида и яйца основной процесс функции репродуктивной системы человека. Яйцеклетки начинают первое мейотическое деление у плода, в последствии до периода полового созревания они сохраняются в бездействии в яичнике на стадии диплонемы в течение 1545 лет. В пубертатный и в последуюший периоды под воздействием фоллитропина фолликул начинает развиваться и первое мейотическое деление овоцита заканчивается к моменту овуляции.

Яйцеклетка захватывается ампулой фаллопиевой трубы и транспортируется по ней к месту оплодотворения. После овуляции оплодотворение может произойти в первые 12 часов. Оптимальные параметры спермы для оплодотворения: объем не менее 2 мл с содержанием 2010⁶ сперматозоидов /мл, из которых не менее 40% подвижные, а остальные соответствуют морфологической норме. Большая часть сперматозоидов удаляется из полового тракта женщины (наружу, смешиваясь с секретом слизистой оболочки влагалища либо после проникновения ампулярную часть фаллопиевой трубы выводятся в брюшную полость). Канал шейки матки имеет специфическую среду слизи, в которой подвижные сперматозоиды сохраняют нормальную проникающую способность в направлении матки, а неподвижные и морфологически измененные подвергаются фагоцитозу или пассивному вытеснению во влагалище. Продвижению сперматозоидов в полость матки способствуют: маточные периовулярные сокращения, поток маточной секретируемой слизи в направлении шейки матки. Активность обоих процессов прямо зависит от уровня эстрогенов в крови.

По фаллопиевым трубам сперматозоиды перемещаются благодаря их собственной моторики, секреции трубной жидкости и ее тока в направлении к ампуле. Кроме того, имеется собственная моторная активность фаллопиевех труб, благодаря которой их стенки формируют небольшие расширения вблизи маточнотрубного соединения наподобии вместилищ для сперматозоидов. Уровень гормонов, секретируемых яичниками, создает оптимальный перенос сперматозоидов в период овуляции. Оплодотворяющая способность сперматозоидов у мужчины сохраняется в среднем 24 часа.

У человека репродуктивное поведение и воспроизведение относятся к сфере сознательной регуляции, поэтому партнеры учитывают индивидуальные колебания своей плодовитости во взаимосвязи с половым циклом женщины. Последний является своеобразным фактором риска оплодотворения. По сути, воспроизводство человека в каждом конкретном случае должно базироваться на следующем: а) период времени, в течение которого сперматозоиды сохраняют свою оплодотворяющую способность; б) с учетом этого времени должно управляться половое поведение и контакт мужчины и женщины во времени. С другой стороны, учет этих факторов может быть использован для предотвращения оплодотворения.

В половом тракте женщины происходит конечное созревание сперматозоидов, т.е. они приобретают способность к оплодотворению. Реализуется это в виде капацитации, т.е. в проникающей способности сперматозоидов через покровы яйцеклетки. Место капацитации матка или расширенная часть маточной трубы. Указанный процесс протекает с участием клеток лучистого венца и желточного диска. Эти клетки активируются гонадотропинами. После капацитации процесс оплодотворения представлен так называемой акросомальной реакцией прохождением сперматозоида через окружающие овоцит фолликулярные клетки. В этот период фолликулярные клетки интенсивно фагоцитируют сперматозоиды. После акросомальной реакции сперматозоид способен проникать через оболочку яйцеклетки. Факторами риска для проникающей способности сперматозоидов являются возраст женщины, а также травматический стресс. В этих случаях в яйцеклетке возникает ложная акросомальная реакция (без участия сперматозоидов) и такой ооцит теряет способность к оплодотворению сперматозоидами.

Яйцеклетка оплодотворяется одним сперматозоидом. Избыток сперматозоидов необходим для преодоления барьеров, окружающих яйцеклетку. После проникновения сперматозоида в яйцеклетку возникает быстрая электрическая реакция ее оболочек, за которой следует такие ее химические превращения, которые препятствуют проникновению в яйцеклетку других сперматозоидов. Процесс проникновения сперматозоида в яйцеклетку начинается с момента контакта между внутренней мембраной акросомы и веществом блестящей оболочки. Протеиназа акросомы осуществляет локальный гидролиз оболочки с образованием в ней канала. Сперматозоид, проникший через этот канал в околожелточное пространство, после его контакта с желточной мембраной теряет свою двигательную активность. Яйцеклетка высвобождает в околожелточное пространство жировые субстанции, т.е. электронной плотности зерна, которые препятствуют проникновению в нее других сперматозоидов. Эта, так называемая реакция блестящей оболочки, обеспечивает моноспермное оплодотворение. Приникший в яйцеклетку сперматозоид разрушается и от него остается только хромосомы. Яйцеклетки и сперматозоиды это гаметы, или половые клетки, содержащие лишь половинный набор хромосом по сравнению с обычными соматическими клетками. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом у оплодотворенной в ней восстанавливает полный набор хромосом. Взаимодействие гаметов стимулирует возобновление мейотического деления в яйцеклетке от II метафазы (Рис.9-1).

В процессе эволюции человека сформировались механизмы способствующие рождению только одного ребенка. Небольшой процент беременностей завершается рождением двух или большего числа детей. Монозиготные близнецы рождаются в случаях, когда две клетки, образовавшиеся в результате первого деления зиготы, отделяются одна от другой. После этого каждая из них развивается, образуя целый зародыш, вместо того, чтобы давать начало развития разным частям одного зародыша. Подобные клетки содержат тождественные наборы генов, поэтому такие близнецы генетически тождественны. Неидентичные близнецы развиваются в том случае, если одновременно овулируют две яйцеклетки. Обе оплодотворяются и обе имплантируются в слизистую оболочку матки. Такие близнецы не похожи друг на друга. Применение лекарственных препаратов, стимулирующих рождаемость увеличивает число случаев рождения двух и более близнецов. Такие препараты применяются для того, чтобы увеличить вероятность зачатия, а также с целью получения яйцеклеток для оплодотворения “в пробирке”. В этом случае вне организма матери происходит только оплодотворение и несколько первых клеточных делений. Искусственное оплодотворение осуществляется в том случае, если у женщины не проходимы фаллопиевы трубы либо выделения слизистой влагалища губительно действует на сперматозоиды, либо у мужчины образуется мало сперматозоидов. После оплодотворения “в пробирке” яйцеклетку имплантируют в матку. женщины.

На первых стадиях развития зародыши они очень схожи у разных млекопитающих животных. Примерно через 9 недель после зачатия зародыш приобретает человеческие признаки. С этого времени он называется плодом.

Развитие зародыша начинается в период продвижения оплодотворенной яйцеклетки по фаллопиевой трубе. Начальный период клеточных делений называется дроблением и завершается образованием бластулы полого шарика из одного слоя клеток, окружающих центральную полость бластоцель. Период продвижения оплодотворенной яйцеклетки по фаллопиевой трубе составляет пять дней. На пятый день после оплодотворения на стадии бластулы (816 бластомеров) яйцеклетка переходит через трубноматочное соединение, продолжая активно делиться примерно 24 часа и затем происходит ее имплантация в слизистую оболочку матки.

Блестящая оболочка подвергается процессу ферментативного распада после достижения оплодотворенной яйцеклетки стадии бластулы. Клетки бластулы дифференцируются: периферический отдел образует трофобласт, а центральный будущий организм. Между зародышевыми клетками появляются заполненные жидкостью пространства, которые сдвигаются в единую полость, окруженную трофобластическими клетками. Зародышевые клетки вытесняются к периферии, образуя кистовидное образование бластокисту или бластоцисту, которая подвергается имплантации в слизистую оболочку матки.

Имплантация комплексный процесс прикрепления яйца в толще стромы слизистой оболочки матки (интерстициальный тип имплантации). С физиологической точки зрения наиболее благоприятный период для имплантации средняя секреторная стадия менструального цикла. Бластоциста прикрепляется к слизистой оболочке зародышевым полюсом, проникая между клетками эпителия. Процесс регулируется инвазивной литической активностью трофобласта зачаточного полюса.

После проникновения бластоцисты в толщу слизистой матки происходит эпителизация дефекта. Имплантация бластоцисты стимулирует процесс гипертрофии и расширения капилляров. Гранулоциты стромы выделяют релаксин, вызывающий лизис ретикулярных волокон основного вещества. Одновременно фибринолитическая и протеолитическая активность позволяет проникать трофобластам до сосудов матки. Вслед за этим начинается процесс децидуализации в околососудистой строме и быстро распространяется на всю слизистую оболочку матки. Стимулируют процесс: вживленный бластоцист и высокий уровень прогестерона. Функция процесса питание зародыша за счет высокой метаболической активности децидуальных клеток, возможная защитная реакции на трофобласт. Однако прогестаны в этот период способствуют протеканию децидулизации неспецифично. Несмотря на то, что оплодотворенная яйцеклетка является аллотрансплантантом не отмечается никаких проявлений отторжения в связи с высокой эффективностью защитных механизмов.

Затем начинается этап гаструляции, в течении которого делящиеся клетки распределяются по трем слоям. Из этих слоев в дальнейшем образуются все ткани и органы. Слои или зародышевые листки носят название: эктодермы, эндодермы и мезодермы. Из эктодермы образуются покровные ткани и нервная система. Из эндодермы - внутренние органы, из мезодермы мышцы, печень, почки и скелет.

Гаструляция завершается образованием гаструлы. Клетки гаструлы дифференцируются, т.е. становятся различными по структуре и биохимическому составу. После гаструляции начинается нейруляция закладывается нервная система. Эта стадия происходи на третьей неделе после зачатия. К концу третьей недели зародыш вступает в четвертую стадию органогенеза. В этот период формируются нервная, пищеварительная и кровеносная системы, начинает пульсировать сердце (Табл.9-1).

Таблица 9-1.

Последовательные стадии развития зародыша человека

__________________________________________________________________

Время после Стадии развития

зачатия (сутки).

__________________________________________________________________

0-8 Дробление

6 Имплантация

21 Нейруляция

24 Начало развития нервной и пище-

варительной систем, кровеносных

сосудов

28-35 Зародыш высоко чувствителен к

различным медикаментозным препара

там, особенно к вирусу краснухи

42 Дифференцировка семенников у заро-

дыша мужского пола

75 Первое мейотическое деление ооцитов

1-го порядка у зародыша женского

пола

90 Сформированы все основные системы

организма, но они имеют небольшие

размеры

270 Роды

_________________________________________________________________

Период органогенеза крайне чувствителен к принимаемым матерью различным препаратам и ее болезням. После трех месяцев развития зародыш достаточно сформирован и менее чувствителен к различного рода факторам риска. Например, препарат талидомид, популярное снотворное в 60-е годы, останавливал развитие зачатков конечностей у зародыша на четвертойпятой неделе. Заболевание матери краснухой на 412 неделе беременности может нарушить развитие сердца, органов зрения и слуха, головного мозга, поскольку эти органы развиваются именно в этот период.

Потребление алкоголя беременной женщиной (даже однократное) также может привести к тяжелым нарушениям развития плода. Табакокурение, наркоз беременной женщины может вызвать кислородную недостаточность у зародыша, что чревато возможность выкидыша или рождением младенца небольшого веса, а малый вес новорожденного повышает риск его гибели на первом году жизни.

На 3-м месяце беременности женщина начинает ощущать движения плода, постепенно увеличиваются его размеры. В этот период продолжают развиваться нервная, кровеносная и дыхательная системы. Однако плод в этот период не может выжить вне организма матери. Случаи преждевременного рождения ребенка требуют специальных условий поддержания у него функции внешнего дыхания, обеспечения питанием и поддержания температуры тела.

Факторы риска. Табакокурение влияет прежде всего на половое поведение, вызывая астенизацию, изменение рефлекторных механизмов, обеспечивающих половой акт и зачатие. У мужчин при длительном курении табака происходят изменения в паренхиме яичек, нарушается функция спинномозговых центров регуляции эрекции и семяизвержения (табакокурение как одна из причин преждевременного семяизвержения во время полового акта). В ЦНС курильщиков табака наиболее выраженные изменения обнаруживаются в продолговатом и спинном мозгу. На бульбарном и спинальном уровнях регуляции репродуктивной системы никотин нарушает рефлекторную функцию спинальных сексуальных центров. Кроме того, происходит угнетение функции гонад за счет стимуляции гормональной секреции в надпочечниках и щитовидной железе, происходит нарушение в обмене стероидов в связи с поражением печени никотином.

Никотин способен существенно изменять медиаторные процессы в синапсах пре и постганглионарных нейронов, при этом первоначально происходит стимуляция, а затем угнетение медиации. Никотин также стимулирует катехоламинную функцию надпочечников (гипертрофия паренхимы, повышается зернистость и хромафинность клеток мозгового слоя). Отмечается определенная динамика в функции шитовидной железы: в начальном этапе стимуляция, а затем угнетение секреции гормонов, что снижает интенсивность процессов метаболизма в организме.

Достаточно много физиологических процессов могут быть нарушены факторами риска оплодотворения это процесс овуляции, активность сперматозоидов в половом тракте женщины, перенос оплодотворенной яйцеклетки в полость матки, процесс имплантации.

Считается, что примерно 40% дефектов репродуктивной функции человека это последствия нарушения репродуктивной системы мужчин. Женский дефект репродуктивной функции проявляется примерно в 1015 % случаев ановуляция, в 2535% особенностями полового тракта женщины (патология труб, шейки матки), около 1020% незачатия связано с факторами невыясненной этиологии. Непроходимость фаллопиевых труб чаще всего обусловлена воспалительными процессами матки и придатков, нередко возникающими после аборта или родоразрешения.

Имплантация оплодотворенной яйцеклетки в слизистую оболочку матки является весьма уязвимым физиологическим процессом репродуктивной системы человека. Одним из наиболее частых ее нарушений является самопроизвольный аборт. Ранние аборты (до 12-й недели беременности) обусловлены генетическими дефектами продуктов зачатия, иммунологическими и эндокринными причинами. Генетический фактор аборта присутствует примерно в 25% случаев самопроизвольных абортов. Иммунологические причины приводят чаще всего к нарушению имплантации. Поздний аборт в значительной степени обусловлен состоянием здоровья беременной женщины (например, инфекционные заболевания во время беременности).

Важнейшим физиологическим процессом в функционировании репродуктивной системы женщины является овуляция, т.е. выделение зрелой яйцеклетки способной к оплодотворению. Одной из особенностей процесса овуляции у женщин, которая передается по наследству является множественная овуляция (полиовуляция). Основной причиной полиовуляции служит повышенная выработка фоллитропина в гипофизе. С другой стороны, применение средств стимулирующих овуляцию также может вызвать полиовуляцию, а в случае оплодотворения нескольких яйцеклеток множественную беременность. Последняя является значительным фактором риска здоровья для организма беременной женщины.

Сезонный фактор. Во всех человеческих популяция отмечается четкая закономерность влиянии сезонного фактора на рождаемость. Это связано прежде всего с поведенческими и биологическими детерминантами репродукции человека. Сезонные колебания имеют относительную величину и стабильность во времени. Так, в южных районах США снижение рождаемости детей устойчиво приходится на апрельмай. Напротив, в северной Европе на эти месяцы года приходится пик рождаемости(Рис.9-2). Причем различие в максимуме и минимуме рождаемости составляет примерно 30%. Колебания рождаемости в сельской местности и в городах примерно идентичные. В странах центральной Европы сезонные колебания рождаемости менее выражены.

Основными факторами, влияющими на сезонные пики и падения рождаемости, являются температура сезонная освещенность окружающей среды, связанные с солнечным годовым циклом. Кроме того, необходимо принять во внимание сезонный показатель числа бракосочетаний, праздничных дней, временную миграцию людей и динамику экономической ситуации, включая цикл сельскохозяйственных работ. Например, повышение температуры внешней среды негативно сказывается на рождаемости: снижается частота половой активности у мужчин и женщин, кроме того, высокая температура внешней среды оказывает непосредственный физиологический эффект на активность сперматогенеза. В частности, доказано отрицательное влияние высокой внешней температуры на количество и подвижность сперматозоидов у мужчин; в летние месяцы у мужчин снижена концентрация сперматозоидов в сперме. Основными механизмами этого явления могут быть действие высокой внешней температуры на репродуктивную активность человека, эндогенные биологические часы (запрограммированы генетически). На животных показано, что супрахиазмальное ядро гипоталамуса функционирует как главный циркадианный пейсмекер у млекопитающих животных. Нейроны этого ядра прямо связаны через ретиногипоталмический тракт с фоторецепторами сетчатки. Предполагается что супрахиазмальное ядро гипоталамуса может модулировать секрецию мелатонина в эпифизе в зависимости от фотопериодичности внешней среды. Мелатонин, в свою очередь, влияет на высвобождение гонадотропинов в гипофизе, возможно через гонадолиберин.