3. Запліднення яйцеклітин та розвиток.

Яйцеклітина, що вийшла з фолікула, кулястої форми, у ній розрізняють ядро та цитоплазму (овоплазму), оточені жовтковою та прозорою оболонками. Ззовні вона оточена клітинами променевого вінця, з’єднаними між собою в’язкими драглями, основу яких складає гіалуронова кислота. Для запліднення яйцеклітина повинна звільнитися від навколишніх клітин. У сперміях міститься фермент гіалуронідаза, який розчиняє гіалуронові драглі. Місія гіалуронідази зводиться до деполімеризації гіалуронової кислоти, руйнуванню міжклітинного матриксу, який з’єднує клітини променевого вінця, щоб дозволити окремому спермію пройти між фолікулярними клітинами до яйця. Для проникнення спермія у яйцеклітину не потрібно повного оголення її від клітин променевого вінця, а лише виникнення між ними щілини.

Рис. 1. Яйцеклітина:

1 – зерна жовтка; 2 – прозора оболонка; 3 – променевий вінок;

4 Фолікулярні клітини.

Повний розпад кумулюсу відбувається лише через деякий час, після проникнення спермія у яйцеклітину, внаслідок збільшення кількості сперміїв (і концентрації гіалуронідази) у зоні надходження яйцеклітини, аутолітичних процесів та дії іонів бікарбонату у секретах фаллопієвих труб. Звільнення зиготи від фолікулярних клітин має важливе значення для нормального обміну газів та метаболітів. Виходячи з цих міркувань, І. Соколовська запропонувала вважати звільнення яйцеклітини від променевого вінця (денудація) першою стадією запліднення, хоча більшість учених вважають цей феномен підготовчою стадією.

Сам процес запліднення включає такі стадії: 1) проникнення спермія крізь прозору оболонку; 2) активування яйця і блокада поліспермії; 3) утворення чоловічого та жіночого пронуклеусів; 4) заміна пронуклеусів хромосомними групами; 5) об’єднання двох хромосомних груп (сингамія).

Рис. 2. Стадії запліднення

а – незапліднена яйцеклітина; б – проникнення спермія крізь прозору оболонку; в – активація овоцита; г – формування чоловічого та жіночого пронуклеусів; д – заміна пронуклеусів хромосомними групами; е – сингамія.

Механізм проникнення спермія через прозору оболонку повністю нез’ясований. Одні автори вважають, що у ньому беруть участь багато сперміїв. Прихильники протилежної точки зору вважають, що як тільки спермій доторкнеться голівкою прозорої оболонки під впливом ферменту зоналізину у прозорій оболонці виникає щілина, крізь яку проникає спермій.

Прозора оболонка (zona pellucida) – це густе плетиво глікопротеїнів – кортикальних гранул. Один з них (ZP3) є специфічним рецептором для спермія. Прикріпившись до нього, спермій виділяє фермент акрозин, що завершується утворенням у прозорій оболонці каналу. Далі вступає в дію другий глікопротеїн (ZP2), що забезпечує блокування поліспермії. Другим рубежем захисту є цитоплазматична мембрана, що ущільнюється після входження одного спермія і стає непроникною для інших.

Зразу після проникнення спермія крізь жовткову оболонку його голівка відокремлюється від джгутика, збільшується в об’ємі у 20 разів і рухається у напрямку ядра яйцеклітини. Воно трансформується у жіночій пронуклеус, а ядро (голівка) спермія – у чоловічій пронуклеус. Чоловічі та жіночі пронуклеуси зближуються, зменшуються у об’ємі і втрачають свої оболонки, перетворюючись у хромосомні набори.

Кінцевою стадією запліднення є сингамія – об’єднання хромосомних наборів самця і самки у одне ядро і виникнення нової клітини – зиготи з геном нового індивіда.

Для запліднення в кінцевому рахунку потрібен один спермій (моноспермія). Проте в науці відомі випадки поліспермії. Так, у цитоплазму яйця голуба при заплідненні проникає 15-25 сперміїв, у курей 5-6. Це ж саме стосується риб. Подібна поліспермія вважається нормальною. Проникнення зайвих сперміїв у ссавців розцінюється патологічною поліспермією.

Однією з причин поліспермії є старіння яйцеклітини. У міру її старіння у неї все легше може проникнути зайва кількість сперміїв. Патологічна поліспермія приводить звичайно до ранньої ембріональної смертності чи вироджень.

Моноспермність запліднення у ссавців регулюється зменшенням сперміїв, що можуть дійти до місця запліднення, і специфічною реакцією прозорої оболонки яйцеклітини.

Досі не відомо, чи здатні перші спермії, що досягли яйцеклітини, запліднити її. Для того щоб взяти участь у заплідненні яйцеклітини, у сперміях повинні наступити відповідні морфологічні зміни, що забезпечують набуття ними здатності проникати у яйцеклітину. Чанг і Остін прийшли до висновку, що спермії набували запліднюючої здатності лише після 8 годин перебування у секреті матки та яйцепроводу. За цей час у них відбуваються певні зміни, які отримали назву капацитації. Суть цих змін полягає в акросомній реакції, тобто набуханні передньої частини акросоми; злитті її зовнішньої мембрани з плазматичною з наступною вакуолізацією; скиданні акросоми; звільнені сперміїв від обволікаючих антигенів, що перешкоджають виділенню ензимів; вивільнені вмістимого акросоми.

Під час запліднення відбувається не тільки формування генотипу майбутнього індивіда, а й визначення його статі.

Стать майбутнього індивіда залежить від того, яким видом спермія – носієм хромосоми х чи у запліднюється яйцеклітина. Отже, генетично стать визначається під час запліднення, анатомічно – вона оформляється на 7-му тижні розвитку ембріона під впливом статевих гормонів і у плода формуються соматичні риси І, ІІ та ІІІ порядку. Риси І-го порядку – це гонади; ІІ-го – внутрішні і зовнішні статеві органи; риси ІІІ-го порядку – статеві рефлекси.

Запліднення яйцеклітини та виникнення зиготи є першим етапом розвитку нового організму. Проте виникнення багатьох організмів може відбуватися і без запліднення, а шляхом партеногенезу. У бджіл, наприклад самці розвиваються з яєць без участі сперміїв. У одній родині коловерток самців взагалі немає. Самка дафнії за життя може виділити сто яєць, які розвиваються партеногенетично.

При партеногенезі диплоїдний набір хромосом утворюється за рахунок зворотнього втягування полярного тільця або ж випадіння редукційного поділу. А. Тихомиров в ХІХ ст. викликав штучний партеногенез у шовковичного шовкопряда, подразнюючи яйця слабкою кислотою, механічно, термічно. М. Олсен довів можливість штучного партеногенезу у птахів (виведено породу індичок, у яких у половини випадків спостерігається природний партеногенез). Х. Пінкусу вдалося добитися партеногенетичного розвитку яєць кролиці. П. Хегестрем вияви у яєчнику жінки яйця на перших стадіях дроблення і ранню бластулу, а В. Хватов виявив яйцеклітину на стадії 8 бластомерів у фолікулі 23-річної дівчини; осіменіння і запліднення в даному випадку були виключені.

Проблема партеногенезу особливо актуальна при клонуванні нащадків високопродуктивних тварин.

Якщо під час овуляції у одно плідних тварин виходить декілька яйцеклітин, то у випадку їх запліднення і виношування народжуються різнояйцеві близнюки (двійнята), трійнята і т.д. Якщо ж овулює один фолікул і зигота, що виникає в результаті запліднення і ділиться на дві окремі частини, з кожної з яких розвивається окремий плід, то говорять про однояйцевих близнюків.

Запліднення декількох яйцеклітин у однієї самки протягом одного статевого циклу спермою різних самців називається множинним заплідненням або суперфекундацією. Звичайно його спостерігають у таких багатоплідних тварин, як суки, кішки, свині і пізнають за різною мастю приплоду.

ЛЕКЦІЯ 2-3

Тема: «ТЕХНОЛОГІЯ ТРАНСПЛАНТАЦІЇ ЕМБРІОНІВ»

План.