Яйцеклетка способна к оплодотворению в течение: Как наступает беременность | Zanzu

Как наступает беременность | Zanzu

Менструация: начало цикла

Вы можете забеременеть в определенные дни цикла каждого месяца. Цикл начинается в первый день кровотечения из влагалища. Этот процесс называется менструацией.

Продолжительность цикла составляет примерно 28 дней:

• у одних женщин цикл короче, у других длиннее.
• Продолжительность цикла составляет от 25 до 35 дней.
• У некоторых женщин цикл нерегулярный. Каждый месяц продолжительность цикла бывает разной.
• На протяжении жизни женщины продолжительность ее цикла может изменяться. Во время полового созревания цикл часто бывает нерегулярным.

Овуляция

Примерно за 14 дней до начала очередного цикла происходит овуляция: яйцеклетка покидает яичник.

После овуляции яйцеклетка переносится в матку. Она достигает матки примерно на 4–5 день после овуляции. Матка готовится к имплантации яйцеклетки.

Оплодотворение яйцеклетки

Беременность наступает в том случае, если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом. В большинстве случаев это происходит в результате полового акта с мужчиной. Когда мужчина эякулирует, сперматозоиды попадают во влагалище. Вы забеременеете, если:

• один сперматозоид попадет в яйцеклетку и оплодотворит ее, а
• оплодотворенная яйцеклетка имплантируется в слизистую оболочку матки. Яйцеклетка начнет расти.

Во время беременности у вас не будет менструаций. Однако некоторые женщины в первые месяцы беременности все равно теряют немного крови.

У вас есть возможность забеременеть в течение примерно 6 дней цикла: яйцеклетка живет 1 день, сперматозоид — до 5 дней. Вы способны к деторождению примерно за 5 дней до овуляции и один день после овуляции. В последующие дни, вплоть до наступления очередной овуляции, вы не способны к деторождению.

Как забеременеть с первого раза

Вы думаете, что знаете, как происходит зачатие: мужчина встречает женщину, они занимаются любовью, а через 9 месяцев рождается малыш! Но знаете ли вы точно, откуда берутся сперматозоиды и яйцеклетки? Или как они встречаются и создают новую жизнь? Прочитайте об удивительных биологических процессах, лежащих в основе зачатия.

Что происходит внутри женского тела? Выход яйцеклетки.

Возможность забеременеть зависит от яичников. Они имеют овальную форму, небольшой размер и расположены по бокам от матки. В яичниках находятся яйцеклетки, которые формируются до рождения женщины. В яичниках каждой новорожденной девочки содержится до 450 тысяч яйцеклеток. Большое количество яйцеклеток почти сразу же погибает. Количество оставшихся постепенно сокращается по мере взросления девочки. За весь детородный период из яичников выходит около 400 яйцеклеток. Этот процесс начинается с вашим первым менструальным циклом и заканчивается с наступлением менопаузы в возрасте 45-50 лет.

Каждый месяц, обычно приблизительно в середине менструального цикла, в яичнике начинают созревать от одной до трех яйцеклеток. Потом наиболее зрелая яйцеклетка освобождается и быстро проникает в ближайшую фаллопиевую трубу через отверстие в форме тюльпана. От яичников к матке ведут две фаллопиевые трубы, длиной около 10 см каждая. Этот выход яйцеклетки называется овуляцией. Точное время овуляции зависит от продолжительности вашего менструального цикла. При цикле в 28 дней овуляция происходит в период между 12-ым и 15-ым днями. Первым днем нового цикла считается первый день менструации. Продолжительность вашего цикла, созревание яйцеклеток и время овуляции находятся под контролем различных гормонов, действующих вместе. Прочитайте статью о менструальном цикле, узнайте больше о гормонах. В среднем, яйцеклетка жизнеспособна и может быть оплодотворена в течение 12-24 часов после выхода из яичника. Чтобы произошло зачатие, ей нужно встретиться со сперматозоидом как можно скорее. Если Ваша яйцеклетка сможет встретиться со здоровым сперматозоидом на пути к матке, они могут соединиться и начать создавать новую жизнь. Когда этого не случается, яйцеклетка разрушается в матке. Если зачатие не произошло, яичник прекращает вырабатывать гормоны эстроген и прогестерон, которые поддерживают беременность. Вслед за падением уровня этих гормонов, утолщенная выстилка стенок матки отторгается от стенок и выходит наружу вместе с разрушенной яйцеклеткой во время менструации.

Что происходит внутри мужского тела? Путь сперматозоида.

В то время как в теле женщины в течение месяца неспешно созревает единственная яйцеклетка, в теле мужчины почти непрерывно образуются миллионы микроскопических сперматозоидов. Единственной целью существования сперматозоида является стремление вперед и проникновение в яйцеклетку. Если женщины уже рождаются с необходимым количеством яйцеклеток на всю жизнь, то в мужском организме сперма начинает вырабатываться лишь с наступлением полового созревания. На весь процесс создания сперматозоида требуется от 64 до 72 дней. Учитывая тот факт, что сперматозоид живет в теле мужчины в среднем всего несколько недель, а с каждой эякуляцией выделяется около 300 миллионов сперматозоидов, можно представить себе, насколько интенсивно работает фабрика спермы в организме мужчины.

За выработку спермы отвечает мужской гормон тестостерон. Сперма образуется в яичках. Они представляют собой две железы, которые находятся в мошонке под половым членом. Яички расположены снаружи, так как они очень чувствительны к температуре. Для выработки здоровой спермы температура яичек должна быть примерно на 4 градуса ниже нормальной температуры тела. Новый сперматозоид сохраняется в спиральной трубочке длиной около 12 м, которая называется придаток яичка или эпидидимис. Перед эякуляцией сперматозоид движется вверх и смешивается с жидкой частью спермы.

Несмотря на то, что в процессе эякуляции выделяется огромное количество сперматозоидов, только один из них способен оплодотворить яйцеклетку. Пол будущего ребенка зависит от типа сперматозоида, который первым проникнет в яйцеклетку. Если это будет сперматозоид с X-хромосомой родится девочка, с Y-хромосомой — мальчик. Существует много мифов, как зачать мальчика или девочку. Некоторые из них имеют под собой научные основания, но в целом пол ребенка определяется случайно.

Что происходит во время секса?

Кроме удовольствия ваши тела испытывают напряжение, которое в конце снимается оргазмом. Этот удивительно приятный процесс также имеет важную биологическую функцию. У мужчин во время оргазма происходит выброс семени во влагалище. Сперма движется к шейке матки с примерной скоростью 18 км/ч. Эякуляция дает сперматозоиду хороший старт на пути к яйцеклетке. Но и женский оргазм тоже имеет большое значение для зачатия. Некоторые исследования доказали, что волнообразные сокращения, помогают сперматозоиду продвинуться дальше в шейку матки. Поэтому расслабьтесь и получите максимальное удовольствие. Это только увеличит ваши шансы зачать ребенка.

Многие пары интересуются, существуют ли специальные позы для зачатия. Точно не известно, однако, некоторые специалисты утверждают, что оптимальными позами являются:

• Миссионерская позиция, когда мужчина сверху
• Коленно-локтевая, когда мужчина находится сзади женщины

Обе эти позы способствуют лучшему проникновению. Самое главное – это заниматься любовью с удовольствием и довольно часто, чтобы жизнеспособные сперматозоиды присутствовали в репродуктивной системе женщины в период овуляции. Не у всех женщин овуляция происходит в середине менструального цикла или в один и тот же период в каждом цикле. Поэтому, чтобы повысить шансы на успех, занимайтесь любовью по крайней мере через день.

Вы расслабляетесь, а сперматозоид начинает действовать

Поэтому скрестите пальцы и надейтесь на счастливое зачатие. Некоторые эксперты советуют женщине лежать после полового акта на спине с подушкой под ягодицами не менее 20-30 минут, чтобы под воздействием силы тяжести сперма продвинулась к месту оплодотворения.

Пока вы и ваша вторая половина отдыхаете в объятиях друг друга, в ваших телах происходит огромная работа. Миллионы сперматозоидов начали поиск вашей яйцеклетки. Это путешествие не из легких. На своем пути сперматозоид может встретить несколько препятствий:

• Кислотность влагалища. Она может быть губительна для спермы
• Шеечная слизь. Она может являться непреодолимой преградой, исключая пару дней когда вы наиболее способны к зачатию. В этот период слизь волшебным образом изменяет свою консистенцию и позволяет нескольким сильнейшим пловцам двигаться дальше

Впереди у выжившего сперматозоида еще долгий путь. Ему придется преодолеть почти 18 см от шейки через матку к фаллопиевым трубам. Представьте, что это за путешествие, если он движется с примерной скоростью 2,5 см каждые 15 минут. Самые быстрые могут достичь яйцеклетки за 45 минут. У неторопливых может уйти до 12 часов. Если сперматозоид сразу не встречается с яйцеклеткой в фаллопиевой трубе, он может там находиться от 12 до 24 часов. Если овуляция произойдет в этот период, у вас есть шанс забеременеть.

Сперматозоиды гибнут в таких количествах, что только несколько десятков приближаются к яйцеклетке. Некоторые попадают в ловушку, теряются, устремляясь к другой фаллопиевой трубе, или погибают в пути. Но и для счастливчиков, оказавшихся рядом с яйцеклеткой, гонка не завершена. Они должны усердно трудиться, чтобы проникнуть через оболочку внутрь яйцеклетки раньше остальных. Когда самый упорный сперматозоид прорывается внутрь, яйцеклетка мгновенно меняется таким образом, что другие уже не могут в нее проникнуть. Нечто похожее на защитный слой начинает оберегать яйцеклетку от других сперматозоидов, когда первый уже находится внутри.

Начало истинных чудес

Яйцеклетка будет оплодотворена в течение 24 часов с момента ее выхода. Генетический материал сперматозоида смешивается с генетическим материалом яйцеклетки. Образуется новая клетка, которая начинает стремительно делиться. Фактически вы не беременны до того момента, пока этот сгусток клеток, этот эмбрион, не одолеет остаток пути по фаллопиевой трубе к матке и не прикрепится к ее стенке.

В том случае, если эмбрион закрепляется не в матке, а, например, в фаллопиевой трубе, развивается внематочная беременность. Внематочная беременность нежизнеспособна. Эмбрион удаляется хирургическим путем во избежание разрыва фаллопиевой трубы. Финальный отрезок пути от фаллопиевой трубы к матке может занять еще около 6 дней. Но до того момента, когда у вас произойдет задержка менструации и вы заподозрите возможную беременность, пройдет еще пара недель. Если у вас будет задержка, или вы обратите внимание на другие признаки беременности, вы можете использовать домашний тест на беременность, чтобы развеять свои сомнения. Если зачатие произошло, примите поздравления ‒ вы в начале нового удивительного путешествия!

Признаки овуляции

ОВУЛЯЦИЯ (от лат. ovum — яйцо) — выход зрелой, способной к оплодотворению яйцеклетки из фолликула яичника в брюшную полость; этап менструального цикла (яичниковый цикл). Овуляция у женщин детородного возраста происходит периодически (каждые 21-35 дней). Периодичность овуляции регулируется нейрогуморальными механизмами, главным образом гонадотропными гормонами передней доли гипофиза и фолликулярным гормоном яичника. Овуляции способствует накопление фолликулярной жидкости и истончение ткани яичника, располагающейся над выпятившимся полюсом фолликула. Постоянный для каждой женщины ритм овуляции претерпевает изменения в течение 3 месяцев после аборта, в течение года после родов, а также после 40 лет, когда организм готовится к предклимактерическому периоду. Прекращается овуляция с наступлением беременности и после угасания менструальной функции. Установление срока овуляции важно при выборе наиболее результативного времени для оплодотворения, искусственной инсеминации и экстракорпорального оплодотворения.

Субъективными признаками овуляции могут быть кратковременные боли внизу живота. Объективными признаками овуляции являются увеличение слизистых выделений из влагалища и снижение ректальной (базальной) температуры в день овуляции с повышением её на следующий день, повышение содержания прогестерона в плазме крови и др. Нарушение овуляции обусловлено дисфункцией гипоталамо-гипофизарно-яичниковой системы и может быть вызвано воспалением гениталий, дисфункцией коры надпочечников или щитовидной железы, системными заболеваниями, опухолями гипофиза и гипоталамуса, стрессовыми ситуациями. Отсутствие овуляции в детородном возрасте (ановуляция) проявляется нарушением ритма менструаций по типу олигоменореи (менструация продолжительностью 1-2 дня), аменореи, дисфункциональных маточных кровотечений. Отсутствие овуляции (ановуляция) всегда является причиной бесплодия женщины. Методы восстановления овуляции определяются причиной, вызвавшей ановуляцию, и требуют обращения к гинекологу и специального лечения.

Некоторые женщины испытывают пик сексуальной возбудимости в дни овуляции . Однако использование физиологического метода контрацепции от беременности, основанного на половом воздержании во время овуляции , особенно труден для молодых супругов, частота половых актов у которых достигает довольно высокого уровня. Кроме того, при сильных любовных волнениях и нервных стрессах может произойти дополнительная овуляция (особенно при эпизодических, нерегулярных сношениях) и тогда за один менструальный цикл созревает не одна, а две яйцеклетки. Об этом следует помнить, выбирая тот или иной способ контрацепции.

Как только каждая здоровая девочка в возрасте 11-15 лет начинает менструировать, что является показателем готовности ее организма к деторождению, так появляются проблемы, связанные с подсчетом дней менструального цикла и законным вопросом, почему менструация не наступает, или наоборот, почему не наступает долгожданная беременность . Это заставляет женщину все время думать и ждать, быть в неведении, что же с ней происходит каждый месяц. И так каждый месяц на протяжении десятков лет

Идеальная менструация длится 3-5 дней и повторяется каждые 28 дней. Однако у отдельных женщин этот цикл занимает 19 дней и даже еще меньше, а у других он длится от 35 до 45 дней, что является особенностью их организма, а не нарушением менструальной функции. Продолжительность менструации также в зависимости от организма может изменяться в пределах недели. Все это не должно вызывать тревогу у женщины, а вот задержка более двух месяцев, носящая название опсометрии или свыше полугода – аменорея, должны насторожить женщину и заставить обязательно выяснить причину с врачом-гинекологом.

Менструальный цикл – это сложный физиологический процесс, продолжающийся у женщин до 45 – 55 лет. Он регулируется так называемыми половыми центрами, расположенными в средней части промежуточного мозга – гипоталамуса. Изменения, происходящие при менструальном цикле, наиболее выражены в матке и яичниках. В яичнике под влиянием гормонов, вырабатываемых фолликулами яичников, частично корой надпочечников и семенниками, происходит рост и созревание главного фолликула, содержащего внутри себя яйцеклетку. Созревший фолликул разрывается и яйцеклетка вместе с фолликулярной жидкостью попадает в брюшную полость, а затем в маточную (фаллопиеву) трубу. Процесс разрыва фолликула и выхода из его полости созревшей (годной для оплодотворения) яйцеклетки называется овуляцией , которая при 28-ми дневном цикле происходит чаще всего между 13-и и 15-м днями.

На месте разорвавшегося фолликула образуется желтое тело. Эти морфологические изменения в яичнике сопровождаются выделением половых стероидных гормонов – эстрогенов и прогестерона. Эстрогены выделяются созревающим фолликулом, а прогестерон – желтым телом.

Выделение эстрогенов имеет два максимума – во время овуляции и в период максимальной активности желтого тела. Так, например, если нормальное содержание эстрогенов составляет около 10 мкг/л, то во время овуляции оно составляет около 50 мкг/л, а во время беременности, особенно к концу ее, содержание эстрогенов в крови возрастает до 70-80 мкг/л за счет резкого увеличения биосинтеза эстрогенов в плаценте.

Совместно с прогестероном эстрогены способствуют имплантации (внедрению) оплодотворенной яйцеклетки, сохраняют беременность и способствуют родам. Эстрогены играют важную роль в регуляции многих биохимических процессов, участвуют в углеводном обмене, в распределении липидов, стимулируют синтез аминокислот, нуклеиновых кислот и белков. Эстрогены способствуют отложению кальция в костной ткани, задерживают выделение из организма натрия, калия, фосфора и воды, то есть повышают концентрацию их как в крови, так и в электролитах (моча, слюна, носовые выделения, слеза) организма.

Выделение эстрогенов контролируется передней долей гипофиза и его генадотропными гормонами: фолликулостимулирующим (ФСГ) и лютеинизирующим (ЛГ).

Под влиянием эстрогенов в первой фазе менструального цикла, называемой фолликулиновой, в матке происходит регенерация, то есть восстановление и разрастание ее слизистой оболочки – эндометрия, рост желез, которые вытягиваются в длину и становятся извитыми. Слизистая оболочка матки утолщается в 4-5 раз. В железах шейки матки увеличивается выделение слизистого секрета, шеечный канал расширяется, становится легко проходимым для сперматозоидов. В молочных железах происходит разрастание эпителия внутри молочных ходов.

Во второй фазе, называемой лютеиновой (от латинского слова luteus — желтый), под влиянием прогестерона интенсивность обменных процессов в организме снижается. Разрастание слизистой оболочки тела матки прекращается, она становится рыхлой, отечной, в железах появляется секрет, что создает благоприятные условия для прикрепления к слизистой оплодотворенной яйцеклетки и развития зародыша. Железы прекращают выделение слизи, шеечный канал закрывается. В молочных железах из разросшегося эпителия концевых отделов молочных ходов возникают альвеолы, способные к продуцированию и выделению молока.

Если беременность не наступает, желтое тело погибает, функциональный слой эндометрия отторгается, наступает менструация. Месячные кровотечения варьируются в пределах от трех до семи дней, количество теряемой крови составляет от 40 до 150г.

Необходимо заметить, что у разных женщин имеется заметная разница в сроках наступления овуляции . И даже у одной и той же женщины точные сроки наступления колеблются в разные месяцы. У некоторых женщин циклы характеризуются исключительной нерегулярностью. В других случаях циклы могут быть длиннее или короче среднего – 14 дней. В редких случаях бывает, что у женщин с очень коротким циклом овуляция происходит примерно в конце периода менструального кровотечения, но все-таки в большинстве случаев овуляция наступает совершенно регулярно.

Если же по тем или иным причинам овуляция не происходит, слой эндометрия в матке выбрасывается наружу во время менструации. Если же произошло слияние яйцеклетки и сперматозоида, то цитоплазма яйца начинает очень сильно вибрировать, как будто яйцеклетка переживает оргазм. Проникновение спермы — окончательные стадии созревания яйцеклетки. От сперматозоида остается только его ядро, где плотно упакованы 23 хромосомы (половинный набор обычной клетки). Ядро сперматозоида теперь быстро приближается к ядру яйцеклетки, также содержащему 23 хромосомы. Два ядра медленно соприкасаются. Оболочки их растворяются и происходит их слияние, в результате которого они разделяются на пары и образуют 46 хромосом. Из 23 хромосом сперматозоида 22 совершенно аналогичны хромосомам яйцеклетки. Они определяют все физические характеристики человека кроме пола. В оставшейся паре от яйцеклетки всегда бывает Х-хромосома, а от сперматозоида может быть Х или Y-хромосома. Таким образом, если в этом наборе будет 2 хромосомы ХХ, то родится девочка, если же ХY, то мальчик.

Исследования, проводившиеся в “Национальном Институте медицинских проблем окружающей среды” (штат Северная Каролина) показали, что от времени зачатия по отношению ко времени наступления овуляции зависит не только собственно зачатие ребенка, но и его пол.

Вероятность зачатия максимальна в день овуляции и оценивается примерно в 33%. Высокая вероятность также отмечается в день перед овуляцией – 31%, за два дня до нее – 27%. За пять дней до овуляции вероятность зачатия по оценкам составляет 10% за четыре дня до овуляции – 14% и за три дня – 16%. За шесть дней до овуляции и на следующий день после овуляции вероятность зачатия при половых сношениях очень мала.

Если учесть, что средняя “продолжительность жизни” сперматозоидов составляет 2-3 дня (в редких случаях она достигает 5-7 дней), а женская яйцеклетка сохраняет жизнеспособность на протяжении около 12-24 часов, то максимальная продолжительность “опасного” периода составляет 6-9 дней и “опасному” периоду соответствует фаза медленного нарастания (6-7 дней) и быстрого спада (1-2 дня) до и после дня овуляции соответственно. Овуляция , как отмечалось выше, делит менструальный цикл на две фазы: фазу созревания фолликула, которая при средней продолжительности цикла составляет 10-16 дней и фазу лютеиновую (фазу желтого тела), которая является стабильной, не зависящей от продолжительности менструального цикла и составляет 12-16 дней. Фазу желтого тела относят к периоду абсолютного бесплодия, он начинается через 1-2 дня после овуляции и завершается наступлением новой менструации.

1-4 недели беременности

От крошечного зародыша до маленького человека организм ребенка развивается всего за 9 месяцев. Какие перемены происходят с будущей мамой и какие изменения наблюдаются у нее внутри в течение этого непростого и радостного периода жизни?

Каждая новая жизнь начинается с объединения яйцеклетки и сперматозоида. Зачатие – это процесс, в ходе которого сперматозоид проникает вовнутрь яйцеклетки и оплодотворяет ее.

Следует отметить, что эмбриональный и акушерский сроки отличаются. Все дело в том, что среди специалистов принято считать срок с первого дня последней менструации, т. е. акушерский срок включает в себя и период подготовки к беременности. Вот и получается, что зародыш только появился, а срок беременности уже составляет две недели. Именно акушерский срок указывается во всех документах женщины и является для специалистов единственным отчетным периодом.

До момента встречи сперматозоид и яйцеклетки прожили определенное время, находясь в стадии развития и созревания. От качества данных процессов существенно зависит развитие будущего плода.

Первая неделя

Рост и созревание яйцеклетки начинается с первого дня цикла. Зрелая яйцеклетка включает 23 хромосомы в качестве генетического материала для будущего зародыша, а также содержит все необходимые для начала его развития питательные вещества. В ней располагаются запасы углеводов, белков и жиров, предназначенные для поддержки зародыша в период первых дней после его возникновения.

Определенное количество яйцеклеток закладывается в каждом яичнике девочки еще до ее рождения. В течение детородного периода они только растут и развиваются, процесса их образования не происходит. К моменту появления девочки на свет количество клеток, из которых в будущем могут развиться яйцеклетки, достигает миллиона, но в течение жизни это количество в значительной степени уменьшается. Так, к моменту полового созревания их остается несколько сотен тысяч, а к зрелости – около 500.

Яичник ежемесячно дает возможность развиться чаще всего одной яйцеклетке, созревание которой происходит внутри пузырька с жидкостью, называемого фолликулом. С первого дня цикла и слизистая матки начинает готовиться к вероятной беременности. Для имплантации, т. е. внедрения образовавшегося зародыша в стенку матки, создается оптимальная среда. Для этого вследствие влияния гормонов происходит утолщение эндометрия, он покрывается сетью сосудов и накапливает необходимые для будущего зародыша питательные вещества.

Мужские половые клетки образуются в половых железах – в яичках или семенниках. Дозревание сперматозоидов происходит в придатках семенников, в которые они перемещаются после образования. Жидкая структура спермы образуется вследствие выделения семенных пузырьков и предстательной железы. Жидкая среда необходима для хранения созревших сперматозоидов и создания для их жизни благоприятных условий.

Количество сперматозоидов достаточно велико: десятки миллионов в одном миллилитре. Несмотря на такое значительное количество, только один из них сможет оплодотворить яйцеклетку. В сперматозоидах находится исключительно генетический материал – 23 хромосомы, которые необходимы для появления зародыша.

Сперматозоидам свойственна высокая подвижность. Попадая в женские половые пути, они начинают свое движение навстречу яйцеклетке. Всего полчаса-час проходит от момента семяизвержения, когда сперматозоиды проникают в полость матки. На проникновение в наиболее широкую часть, которая называется ампулой, у сперматозоидов уходит полтора-два часа. Большинство сперматозоидов гибнет на пути к яйцеклетке, встречая складки эндометрия, попадая во влагалищную среду, цервикальную слизь.

Вторая неделя

В середине цикла яйцеклетка полностью созревает и покидает яичник. Она входит в брюшную полость. Данный процесс называется овуляцией. При регулярном цикле продолжительностью 30 дней овуляция наступает на пятнадцатый. Самостоятельно двигаться яйцеклетка не способна. Когда она покидает фолликул, бахромки маточной трубы обеспечивают ее проникновение внутрь. Маточные трубы характеризуются продольной складчатостью, они заполнены слизью. Мышечные движения труб имеют волнообразный характер, что при существенном множестве ресничек создает оптимальные условия для транспортировки яйцеклетки.

Посредством труб яйцеклетка попадает в наиболее широкую их часть, которая называется ампулярной. Именно в этом месте и происходит оплодотворение. Если встречи со сперматозоидом не произошло, яйцеклетка погибает, а женский организм получает соответствующий сигнал о необходимости запуска нового цикла. Происходит отторжение слизистой оболочки, которая была создана маткой. Проявлением такого отторжения являются кровянистые выделения, которые называются менструацией.

Срок ожидания оплодотворения яйцеклеткой короток. В среднем он занимает не более суток. Оплодотворение вероятно в день овуляции и максимум на следующий. У сперматозоидов более длительный срок жизни, в среднем он составляет три-пять дней, в некоторых случаях – семь. Соответственно, если сперматозоид до овуляции попал в женские половые пути, существует вероятность, что он сможет дождаться появления яйцеклетки.

Когда яйцеклетка находится в состоянии ожидания оплодотворения, происходит выделение определенных веществ, которые предназначены для ее обнаружения. Если сперматозоиды находят яйцеклетку, они начинают выделять специальные ферменты, способные разрыхлить ее оболочку. Как только один из сперматозоидов проникает внутрь яйцеклетки, другие этого уже сделать не могут вследствие восстановления плотности ее оболочки. Таким образом, одна яйцеклетка может быть оплодотворена только одним сперматозоидом.

После оплодотворения происходит слияние хромосомных наборов родителей – по 23 хромосомы от каждого. В результате из двух различных клеток образуется одна, которая носит название зигота. Пол будущего ребенка зависит от того, какая из хромосом, Х или Y, была у сперматозоида. Яйцеклетки содержат только Х хромосомы. При сочетании ХХ на свет появляются девочки. Если же сперматозоид содержат Y хромосому, т. е. при сочетании ХY, рождаются мальчики. Как только в организме образовывается зигота, в нем происходит запуск механизма, направленного на сохранение беременности. Происходят изменения гормонального фона, биохимических реакций, иммунных механизмов, поступления нервных сигналов. Женский организм создает все необходимые условия для безопасного развития плода.

Третья неделя

Как только пройдут сутки после образования зародыша, ему понадобится совершить свой первый путь. Движения ресничек и сокращение мышц трубы направляют его в полость матки. В течение этого процесса внутри яйцеклетки происходит дробление на одинаковые клеточки.

По прошествии четырех дней меняется внешний вид яйцеклетки: она теряет круглую форму и становится гроздевидной. Данная стадия называется морула, начинается эмбриогенез – важный этап развития зародыша, на протяжении которого происходит формирование зачатков органов и тканей. Дробление клеток продолжается несколько дней, на пятый образуются их комплексы, которым присущи различные функции. Центральное скопление образует непосредственно эмбрион, наружное, называемое трофобласт, предназначено для расплавления эндометрия – внутреннего слоя матки.

5-7 дней уходит у зародыша на путь к матке. Когда происходит имплантация в ее слизистую оболочку, количество клеточек доходит до ста. Термин имплантация обозначает процесс внедрения эмбриона в слой эндометрия.

После оплодотворения на седьмой или восьмой день происходит имплантация. Первым критическим периодом беременности является данный этап, поскольку эмбриону впервые придется продемонстрировать свою жизнеспособность.

В течение имплантации происходит активное деление наружных клеток эмбриона, а сам процесс занимает порядка сорока часов. Количество клеток снаружи эмбриона резко увеличивается, они вытягиваются, происходит проникновение в слизистую оболочку матки, а внутри образуются тончайшие кровеносные сосуды, которые необходимы для поступления к эмбриону питательных веществ. Пройдет время, и эти сосуды преобразуются сначала в хорион, а впоследствии и в плаценту, которая сможет снабжать плод всем необходимым вплоть до появления младенца на свет.

Эмбрион на данном этапе жизни называется бластоциста. Он контактирует с эндометрием, расплавляет своей деятельностью клетки эндометрия, создает для себя дорожку к более глубоким слоям. Происходит сплетение кровеносными сосудами эмбриона с организмом мамы, что позволяет ему сразу же начать добывать полезные и нужные для развития вещества. Это жизненно необходимо, поскольку к данному времени запас, который несла в себе зрелая яйцеклетка, оказывается исчерпанным.

Далее начинается производство клетками трофобласта, т. е. наружными клетками хорионического гонадотропина человека, – гормона ХГЧ. Распространение данного гормона по всему организму оповещает его о наступлении беременности, что обуславливает запуск активной гормональной перестройки и начало соответствующих изменений в организме.

После оплодотворения и до запуска ХГЧ проходит, как правило, восемь или девять дней. Поэтому уже с десятого дня после оплодотворения становится возможным определение данного гормона в крови матери. Такой анализ является наиболее достоверным подтверждением наступления беременности. Тесты, которые предлагаются сегодня для определения беременности, основываются на выявлении данного гормона в моче женщины. После первого дня задержки менструации при ее регулярном цикле уже возможно определить беременность с помощью теста самостоятельно.

Что происходит с женщиной на третьей неделе беременности

Если женщина планирует беременность, 21-24 дни при условии регулярного цикла должны стать для нее важными. Это период возможной имплантации, когда собственному образу жизни следует уделить особенное внимание. Нежелательны в данный период тепловые воздействия и чрезмерные физические нагрузки, также следует предотвратить влияние различного рода излучений.

Женщина ничего не ощущает на данном этапе, т. к. имплантация не имеет внешних признаков. Если собственный образ жизни скорректировать в соответствии с простыми правилами, перечисленными выше, получится создать оптимальные условия для успешной имплантации.

Четвертая неделя

На четвертой акушерской неделе или второй неделе жизни зародыша его организм состоит из двух слоев. Эндобласт – клетки внутреннего слоя – станут началом пищеварительной и дыхательной систем, эктобласт – клетки внешнего слоя – дадут старт развитию нервной системы и кожи.

Размер эмбриона на данной стадии составляет 1,5 мм. Плоское расположение клеточек обусловило название зародыша данного возраста – диск.

Четвертая неделя характеризуется интенсивным развитием внезародышевых органов. Такие органы должны окружить зародыш и создать для его развития максимально благоприятные условия. Будущие плодные оболочки на данном этапе называются амниотический пузырь, также развиваются хорион, который впоследствии станет плацентой, и желточный мешок, являющийся складом питательных веществ, необходимых зародышу.

Что происходит с женщиной на четвертой неделе беременности

Если на четвертой неделе с женщиной и происходят изменения, то они являются совсем незначительными. Пока гормоны не достигли того уровня, чтобы оказать существенное влияние на состояние ее здоровья. Вероятны сонливость, перепады настроения, увеличение чувствительности молочных желез.

Основными помощниками будущей мамы на четвертой неделе, как и в течение всей беременности, являются свежий воздух, правильно подобранное питание и хорошее настроение.

Овуляция у женщины: что это, когда происходит?

Овуляция – что это?

Как определить и когда происходит овуляция?

Когда происходит овуляция

Как понять, происходит овуляция или нет?

Наиболее удачный период для зарождения эмбриона – овуляция, вот почему при желании забеременеть, женщине необходимо точно знать, когда происходит овуляция.

Что такое овуляция у женщин?

Овуляция – это явление, при котором яйцеклетка выходит из фолликула. Этот процесс длится примерно 15-20 минут. Далее яйцеклетка выбрасывается из яичника и подхватывается фаллопиевой трубой. После чего яйцеклетка постепенно движется по маточной трубе, если на пути она встретит сперматозоид, то произойдет оплодотворение, и запустится процесс формирования эмбриона. Яйцеклетка сохраняет способность быть оплодотворённой в течение приблизительно одних суток. Если оплодотворения не произошло, яйцеклетка гибнет, и через 14 дней приходят очередные месячные.

Овуляция: как определить, когда происходит?

Еще во время внутриутробного развития в яичнике будущей девочки закладываются множество половых клеток – гамет, которые остаются незрелыми, и проходят созревание лишь по окончанию пубертатного периода – периода полового созревания.

При регулярной деятельности женской репродуктивной системы, каждый месяц овуляция случается в одинаковое время: в середине менструального цикла.

В жизни каждой здоровой женщины существуют менструальные циклы, в которых яичники не овулируют. Это явление встречается всего пару раза в год и является вариантом нормы. С возрастом таких циклов возникает больше. К моменту наступления климакса овуляция происходит все реже. Менопауза – полное угасание репродуктивной функции женщины, яичники вовсе не работают, и овуляции прекращаются.

В какой период происходит овуляция?

В зависимости от физиологических и анатомических особенностей организма женщины, менструальный цикл может длиться 28 — 32 дня. Овуляция случается на 14 — 16 день, в середину цикла, при условии того, что месячные каждый раз приходят без задержки. Иногда овуляция может случиться раньше положенного срока, приблизительно на 12 день, это-ранняя овуляция. Также, может возникать и поздняя овуляция, происходящая позднее 18 дня цикла.

Жизнь яйцеклетки кратковременна — всего сутки. За это время она должна оплодотвориться сперматозоидом для дальнейшего развития беременности.

Как определить, происходит ли овуляция?

Для определения овуляции в арсенале женщины имеется несколько несложных, но информативных способов.

Календарный метод. Самый легкий, при котором с помощью обычного календаря женщина может определить середину цикла. Для этого с начала месячных нужно отсчитать 14 дней при 28-дневном менструальном цикле.

Базальная температура (БТ). Базальную температуру женщина определяет при помощи простого термометра, сразу же после завершения сна: изо дня в день в течение 3х месяцев. Данные записываются в дневник измерений, на основании которого выстраивается график базальной температуры. За 2 дня до овуляции показатели БТ поднимаются с 36,6-36,9 до 37,0-37,3 и держатся на повышенном уровне почти до начала месячных. После этого происходит снижение базальной температуры до нормальных значений.

Тест-полоски. Также, для отслеживания овуляции женщины все чаще используют тест-полоски, которые устанавливают содержание лютеинизирующего гормона – гормон гипофиза, действующий на фолликул и вызывающий овуляцию, в моче.

Ультразвуковое исследование малого таза. Максимально точную информацию о происходящей овуляции женщине поможет получить ультразвуковое исследование.

Определение сроков вязки — Ветеринарная клиника «Колибри»

У собак сроки вязки напрямую зависят от даты овуляции. 

Овуляция — это выход яйцеклеток из овариальных фолликулов в маточные трубы. У собак фолликулы овулируют одномоментно в течение короткого времени. Яйцеклетки после овуляции в маточных трубах дозревают еще 2-3 дня, в этот период они не могут быть оплодотворены. То есть период овуляции и фертильный период (момент, когда возможно зачатие) у собак не совпадает. Фертильный период начинается через 2-3 дня после овуляции. Зрелые, готовые к оплодотворению яйцеклетки живут около 2-3 дней. Далее неоплодотворенные яйцеклетки погибают.

Поэтому определяется день овуляции, а далее вязка проводится на 1–3 день после овуляции — это и есть оптимальные сроки вязки у собак.

В современной репродукции мелких домашних животных чаще всего используются три основных метода определения оптимального времени вязки у сук: цитологическое исследование влагалищных мазков, определение уровня прогестерона и УЗИ яичников.

Вагинальная цитология

Цитология влагалищных мазков — метод, который позволяет оценить изменение морфологии (внешнего вида) эпителиальных клеток влагалища под действием полового гормона эстрадиола.

В начале течки яичники начинают выделять все больше и больше эстрадиола — гормона, который обуславливает все видимые проявления течки. Это и увеличение вульвы, и отек всего репродуктивного тракта, и кровянистые выделения, и изменения поведения, и многое другое. Он же заставляет клетки эпителия влагалища — поверхностный слой, покрывающий слизистую, активно размножаться. В результате клетки изменяют свой внешний вид от маленьких с четким ядром до крупных безъядерных.

Чем больше крупных безъядерных клеток, тем ближе оптимальный период для вязки — фертильный период. При преобладании в мазке поверхностных безъядерных — ороговевших клеток (более 60-70%) наступает стадия цикла — эструс, время около овуляции.

Но проблема метода заключается в том, что он оценивает лишь ответ тканей на воздействие эстрадиола. У разных собак ответ эпителия слизистой может отличаться. Как правило, наступление охоты у большинства сук (около 60-65%) совпадает с наступлением картины эструса в мазке и обычно наблюдается за 2 дня до овуляции. Но, к сожалению, такая удобная закономерность видна не у всех. У некоторых сук картина эструса в мазке видна позже овуляции, и при стандартных расчетах можно просто опоздать. У некоторых картина эструса наблюдается задолго до овуляции, и вязка может случиться слишком рано. Помимо этого, однократное исследование не позволяет делать прогнозов.

Точность определения оптимального периода для вязки с помощью мазков из влагалища составляет около 65%. Остальные 30-40% собак требуют более точных методов определения оптимального времени вязки.

Мы не используем вагинальную цитологию для определения сроков вязки у собак. Но эта методика крайне полезна, когда необходимо диагностировать воспалительные проблемы репродуктивного тракта у сук. Если нужно понять, в какой стадии цикла находится собака, например, при скрытых, бескровных течках. Когда стоит вопрос — а не опоздали ли мы с вязкой (например, течку заметили уже слишком поздно)? Метод вагинальной цитологии позволяет точно определить конец фертильного периода.

Гормональные тесты

Для точного определения времени овуляции подходит измерение уровня прогестерона крови. Этот метод позволяет поймать период овуляции с точностью до 85%. У собак, в отличие от других млекопитающих, прогестерон начинает подниматься еще до овуляции. Связано это с тем, что зрелый предовуляторный фолликул в своей стенке уже имеет клетки, синтезирующие этот гормон.

Уровень прогестерона у собак во время течки поднимается по-разному, как до, так и после овуляции. До овуляции он может подниматься у одних очень медленно и плавно, у других долгое время оставаться низким и потом активно начать расти. Но в день овуляции он равен в среднем 6-8 (5-10) нг/мл у всех собак в независимости от размера и породы. Некоторый разброс в овуляторных цифрах зависит больше от особенностей лабораторий, в которых проводится анализ, а не от особенностей организма собак.

Есть две часто используемых единицы измерения прогестерона — нг/мл и нмоль/л. Неважно, в каких единицах дает ответ лаборатория. Если вы привыкли к каким-то конкретным единицам, всегда можно перевести одну цифру в другую. Воспользуйтесь простой формулой:

1 нг = 3.14 нмоль

А что если прогестерон в течение течки поднялся и упал? Не стоит переживать, если при уровне прогестерона до 1-2 нг последний результат будет ниже предыдущего. Такие колебания возможны в норме. Но вот если прогестерон достиг цифры более 3-5 нг и в очередной пробе крови снизился, то стоит проконсультироваться с врачом.

А есть ли «хороший» прогестерон для вязки? У собак период овуляции и фертильный период не совпадают. Незрелый ооцит еще 48-72 часа дозревает в яйцеводах. Прогестерон у всех собак после овуляции поднимается по-разному. Есть «быстрые» собаки, есть «медленные». За эти 2-3 дня к моменту наступления фертильного периода у одной собаки прогестерон может быть 20 нг/мл, а у другой 100 нг/мл. Именно поэтому, когда анализ сдан однократно, и мы получили уже высокие постовуляторные цифры прогестерона, совершенно невозможно сказать «хороший» это уровень или нет. Но тут на помощь придет вагинальная цитология. И наоборот, если два дня назад уровень прогестерона был овуляторным (например, 7,4 нг/мл), а сегодня он равен 67 нг/мл, мы будем точно уверены, что не опоздали с вязкой, так как от овуляции прошло всего 2 дня.

Точность метода очень высока, но, к сожалению, если анализ сдан однократно и уровень его еще не соответствует овуляторному, совершенно невозможно предсказать, когда овуляция наступит. Есть определенные рамки, которые позволяют рассчитать примерные сроки пересдачи анализа, но все собаки индивидуальны. Чтобы быть уверенными, что овуляция сегодня — мы должны увидеть овуляторный прогестерон на сегодняшний день!

Данная таблица подскажет, когда нужно пересдать прогестерон или наступила овуляция:

НО! Приведенная выше таблица показывает только ориентировочные значения.

Есть несколько способов измерения уровня прогестерона: стационарные анализаторы и полуколичественные тесты. Гормональные анализаторы делятся на более высокоточные, которые выполняют исследование методом иммунофлюоресценции в автоматическом режиме, и менее точные и операторзависимые, работающие на базе методики иммуноферментного анализа. Для планирования вязки очень важно использовать высокоточные методики, так как из-за погрешностей в измерении можно получить неверный результат. В нашей клинике мы используем высокоточный и надежный гормональный анализатор TOSOH AIA-360.

Так как гормон не видоспецифичен, определять его можно и в медицинских лабораториях. Но среди реагентов для определения прогестерона тоже есть различия, и часть будет показывать высокую точность при исследовании прогестерона животных, а часть будет давать большую погрешность.

Отдельный вопрос — выбор лаборатории. В разных лабораториях используются разные гормональные анализаторы. Они могут отличаться методикой исследования, точностью, калибровкой и многим другим. На разных машинах одна и та же сыворотка крови может показывать разные результаты. Что это значит? Перед сдачей крови на гормоны важно проконсультироваться с вашим ветеринарным врачом! Именно врач сможет подсказать, куда стоит сдавать анализ на прогестерон и какие результаты соответствуют овуляторным. На разных машинах овуляторный результат может отличаться.

Другие методики

УЗИ яичников нельзя назвать в чистом виде способом определения овуляции. Но исследование может стать хорошим помощником в умелых руках. При ультразвуковом исследовании можно наблюдать рост фолликулов в яичнике в начале течки. В момент овуляции фолликулы «схлопываются», а вокруг яичника появляется свободная жидкость. После овуляции формируются желтые тела беременности.

Для определения овуляции с помощью УЗИ исследование проводится два раза в день, что неудобно для владельцев. Если проводить исследование реже, можно пропустить момент овуляции, ведь фолликулы до и после овуляции на УЗИ очень похожи. Однако сочетая этот метод с другими тестами, например, с исследованием прогестерона, точность можно значительно улучшить. Помимо этого, исследование яичников и матки на УЗИ в процессе определения сроков вязки позволяет обнаружить ряд проблем, например, кисты яичников, проблемы с овуляцией, патологические изменения в матке.

Для нас УЗИ — неотъемлемая часть контроля течки у собак с бесплодием, но только УЗИ для определения сроков вязки мы не используем.

Резистентность влагалищной слизи. Для этого исследования в Европе и Америке существуют ряд весьма экономичных устройств, например, Draminski ovulation detector. Метод основан на изменении барьерных свойств влагалищной слизи у сук. Качество слизи (резистентные свойства) возрастают в период овуляции: слизь становится более вязкой, тягучей. Эти устройства легко использовать в домашних условиях. Но следует учитывать, что точность этого метода около 70%. Для применения в клинической практике требуются более высокоточные методики.

Влагалищная эндоскопия — очень удобный и точный метод определения фертильного периода по характеру изменения вида слизистой оболочки влагалища. Это исследование обычно используется при искусственном оплодотворении.

В нашем центре мы используем три основных метода

В первые дни течки мы берем цитологию влагалищного мазка. Далее с 5-7-го дня течки начинаем исследовать уровень прогестерона в крови. Когда уровень прогестерона поднимается до 6-8 нг/мл, проводится УЗИ яичников для подтверждения овуляции и исключения патологических изменений. 

Натуральная вязка проводится на 1-3 день после овуляции. 

Осеменение замороженной, охлажденной спермой или спермой плохого качества проводится обычно на 2-4 день после овуляции.

Заключение

Наиболее точные результаты определения сроков овуляции достигаются сочетанием таких методов, как измерение уровня прогестерона, УЗ-исследование, а также, при необходимости, эндоскопия влагалища. Точное определение сроков вязки рекомендуется при выездных вязках, для сук со случаями пустых вязок, с предшествующими малоплодными беременностями, с бесплодием, при использовании охлажденной, замороженной спермы или спермы низкого качества (например, полученной от пожилых кобелей).

Если вам нужна помощь в мониторинге сроков вязки, мы будем рады помочь!

Во Вьетнаме женщина родила близняшек от разных отцов

9 марта 2016

Автор фото, iStock

Подпись к фото,

Гетеропатернальная суперфекундация является у человека весьма редким явлением

Родившиеся во Вьетнаме близнецы оказались детьми от разных отцов, сообщила местная генетическая ассоциация.

Родственники заметили явное несходство близнецов между собой и настояли на анализе их ДНК.

Оказалось, что это редкий случай суперфекундации — оплодотворения двух или более яйцеклеток одного овуляционного периода сперматозоидами различных мужских особей.

Профессор Ле Динь Луонг, президент Генетической ассоциации Вьетнама, где был проведен анализ ДНК близнецов, сообщил Би-би-си, что результаты надежны на 100% и что речь идет о крайне редком случае.

«Науке известно менее десяти случаев рождения близнецов от разных отцов. Возможно, таких случаев больше, но родители или дети либо не знали об этом явлении, либо не желали объявлять о нем», — сообщил он корреспонденту Би-би-си.

Генетик отказался сообщить дальнейшие подробности, ссылаясь на конфиденциальность данных о пациентах, но добавил, что сообщения в местных средствах информации с упоминаниями имен, дат и мест являются недостоверными.

Вьетнамские средства информации начали публиковать сообщения об этом случае с начала марта; согласно им, родственники близнецов обратили внимание на то, что те совершенно не походили друг на друга и на своих родителей.

_______________________________________________________________________

Что такое гетеропатернальная суперфекундация

Автор фото, PA

• Суперфекундация — оплодотворение нескольких яйцеклеток в результате разных половых актов; термин «гетеропатернальная» означает, что сперматозоиды происходили от разных мужчин
• Суперфекундация может происходить при появлении в организме женщины нескольких яйцеклеток в течение одного овуляционного периода, которые оплодотворяются в течение нескольких дней разными мужчинами
• Она также может происходить при повторении овуляции в течение краткого периода и обе яйцеклетки оплодотворяются сперматозоидами различных мужчин
• Такие случае крайне редки; последним стало рождение девочек-близнецов в штате Нью-Джерси в 2015 году. Это был только третий случай за всю медицинскую историю США
• Турецкие средства информации сообщали о подобном случае в 2010 году, когда родились мальчики-близнецы
• С другой стороны, у кошек такие случаи наблюдаются довольно часто.

Концепция

: как это работает | Центр репродуктивного здоровья

Чтобы забеременеть, необходимо выполнить следующие действия:

1. Транспортировка спермы: Сперма должна быть депонирована и доставлена ​​к месту оплодотворения
2. Транспортировка яиц: Должна произойти овуляция, и яйцо должно быть «захвачено» трубкой
3. Оплодотворение и развитие эмбриона: Союз между спермой и яйцеклеткой должен привести к
4. Имплантация: Эмбрион должен имплантироваться и начать расти в матке

Эти шаги подробно описаны ниже.

Транспортировка спермы

Транспортировка спермы зависит от нескольких факторов. Сперма должна быть способна продвигаться через среду женского влагалища и шейки матки. Эта среда, которая находится под циклическим гормональным контролем, должна быть благоприятной для приема сперматозоидов, не разрушая их. Наконец, сперматозоиды должны обладать способностью преобразовываться в форму, способную проникать через клеточную мембрану яйцеклетки (капситация).

После эякуляции сперма образует гель, который защищает сперму от кислой среды влагалища.Гель разжижается в течение 20-30 минут ферментами предстательной железы. Это разжижение важно для освобождения сперматозоидов, поэтому может произойти транспортировка. Семенная плазма остается во влагалище. Защищенные сперматозоиды с наибольшей подвижностью проходят через слои цервикальной слизи, которые охраняют вход в матку. Во время овуляции этот барьер становится тоньше и меняет кислотность, создавая более благоприятную среду для сперматозоидов. Слизь шейки матки действует как резервуар для длительного выживания сперматозоидов.Как только сперма попала в матку, сокращение продвигает сперму вверх по фаллопиевым трубам. Первые сперматозоиды попадают в пробирки через несколько минут после эякуляции. Однако первая сперма, скорее всего, не является оплодотворяющей спермой. Подвижные сперматозоиды могут сохраняться в женских половых путях до 5 дней.

Транспортировка яиц

Транспортировка яиц начинается при овуляции и заканчивается, когда яйцеклетка достигает матки. После овуляции бахромчатый (похожий на палец) конец маточной трубы проходит над яичником.Адгезивные участки на ресничках, которые расположены на поверхности фимбрий, отвечают за захват и перемещение яиц в трубку. Реснички внутри трубки и мышечные сокращения, возникающие в результате движения яйца, создают движение вперед. Транспортировка по трубке занимает около тридцати часов. Такие состояния, как инфекции органов малого таза и эндометриоз, могут необратимо нарушить функцию маточных труб из-за рубцевания и / или повреждения фимбрий.

Как только яйцо достигает определенного участка трубки, называемого ампулярно-истмическим переходом, оно остается в покое еще на тридцать часов.В этой части трубки происходит оплодотворение (соединение сперматозоидов с яйцеклеткой). Затем оплодотворенная яйцеклетка начинает быстро спускаться в матку. Период покоя в трубке, по-видимому, необходим для полного развития оплодотворенной яйцеклетки и подготовки матки к получению яйцеклетки. Дефекты маточной трубы могут нарушить транспорт и увеличить риск трубной (внематочной) беременности.

Оплодотворение и развитие эмбриона

После овуляции яйцеклетка способна к оплодотворению только в течение 12-24 часов.Контакт между яйцеклеткой и спермой носит случайный характер. Оболочка (скорлупа), окружающая яйцо, zona pellucida, выполняет две основные функции при оплодотворении. Во-первых, блестящая оболочка содержит рецепторы сперматозоидов, специфичные для человеческой спермы. Во-вторых, после проникновения сперматозоида в мембрану она становится непроницаемой для проникновения других сперматозоидов.

После проникновения серия событий подготовила почву для первого деления клеток. Одноклеточный зародыш называется «зигота». В течение следующих семи дней человеческий эмбрион подвергается множественным клеточным делениям в процессе, называемом митозом.В конце этого переходного периода эмбрион становится массой очень организованных клеток, называемой бластоцистой. Сейчас считается, что по мере взросления женщины этот процесс раннего развития эмбриона все больше нарушается из-за ухудшения качества яйцеклеток.

Имплантация

Когда эмбрион достигает стадии бластоцисты (примерно через пять-шесть дней после оплодотворения), он вылупляется из блестящей оболочки (оболочки) и начинает процесс имплантации. В природе 50% всех оплодотворенных яйцеклеток теряются до того, как у женщины наступит менструальный цикл.Точно так же в процессе экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) эмбрион может начать развиваться, но не дожить до стадии бластоцисты (первой стадии, когда клетки, которым суждено стать плодом, отделятся от тех, которые станут плацентой). Бластоциста может имплантироваться, но не расти, или бластоциста может расти и все еще прекращать развитие до двух недель, когда можно обнаружить беременность. Восприимчивость матки и здоровье эмбриона важны для процесса имплантации.

Оплодотворение — молекулярная биология клетки

После выхода яйцеклетки и сперматозоиды обречены на смерть в течение нескольких минут или часов, если они не найдут друг друга и не сольются в процессе оплодотворения. Благодаря оплодотворению яйцеклетка и сперма сохраняются: яйцеклетка активируется, чтобы начать свою программу развития, и гаплоидные ядра двух гамет объединяются, чтобы сформировать геном нового диплоидного организма. Наиболее интенсивно механизм оплодотворения изучен у морских беспозвоночных, особенно у морских ежей.У этих организмов оплодотворение происходит в морской воде, в которую выделяется огромное количество как сперматозоидов, так и яйцеклеток. Такое внешнее оплодотворение было более доступным для изучения, чем внутреннее оплодотворение млекопитающих, которое обычно происходит в репродуктивном тракте самок после спаривания.

В конце 1950-х, однако, стало возможным оплодотворять яйца млекопитающих in vitro, открыв путь к анализу клеточных и молекулярных событий при оплодотворении млекопитающих.Прогресс в понимании оплодотворения млекопитающих принес существенные медицинские преимущества: яйца млекопитающих, оплодотворенные in vitro, могут развиться в нормальных людей при трансплантации в матку; таким образом многие ранее бесплодные женщины смогли произвести на свет нормальных детей. Как упоминалось ранее, можно использовать оплодотворение in vitro для создания клона овцы, свиньи или мыши путем переноса ядра одной из ее соматических клеток в неоплодотворенное яйцо, у которого было удалено собственное ядро ​​или уничтожен.Нет никаких оснований сомневаться в том, что таким же образом можно клонировать человека, хотя существуют серьезные этические аргументы относительно того, следует ли это вообще когда-либо делать, тем более что вероятность рождения ненормального ребенка очень высока. В этом разделе мы сосредоточим наше обсуждение на оплодотворении яиц млекопитающих.

Видоспецифическое связывание с Zona Pellucida индуцирует акросомную реакцию сперматозоидов

Из 300000000 человеческих сперматозоидов, эякулированных во время полового акта, только около 200 достигают места оплодотворения в яйцеводе.Есть свидетельства того, что химические сигналы, посылаемые клетками фолликула, окружающими овулированную яйцеклетку, привлекают сперматозоиды к яйцеклетке, но природа молекул хемоаттрактанта неизвестна. Как только он находит яйцеклетку, сперматозоиды должны сначала мигрировать через слой клеток фолликула, а затем связываться с оболочкой яйца и пересекать ее — зону пеллюцида. Наконец, сперматозоиды должны связываться с плазматической мембраной яйцеклетки и сливаться с ней. Чтобы стать компетентным для выполнения этих задач, эякулированная сперма млекопитающих, как правило, должна быть изменена условиями в женских репродуктивных трактах. Этот процесс называется капацитацией, который у человека занимает около 5–6 часов.Емкость запускается ионами бикарбоната (HCO ₃ -) во влагалище, которые проникают в сперматозоиды и непосредственно активируют растворимый фермент аденилатциклазу в цитозоле. Циклаза вырабатывает циклический АМФ (обсуждается в главе 15), который помогает инициировать изменения, связанные с емкостной реакцией. Емкость изменяет липидный и гликопротеиновый состав плазматической мембраны сперматозоидов, увеличивает метаболизм и подвижность сперматозоидов и заметно снижает мембранный потенциал (то есть мембранный потенциал смещается к более отрицательному значению, так что мембрана становится гиперполяризованной).

Как только конденсированный сперматозоид проникает в слой клеток фолликула, он связывается с блестящей оболочкой (см.). Зона обычно действует как барьер для оплодотворения у разных видов, и его удаление часто устраняет этот барьер. Человеческая сперма, например, оплодотворяет яйца хомяков, из которых была удалена зона, специфическими ферментами; неудивительно, что такие гибридные зиготы не развиваются. Однако яйца хомяков, свободные от зон, иногда используются в клиниках по лечению бесплодия для оценки оплодотворяющей способности человеческого сперматозоида in vitro ().

Рисунок 20-30.

Микрофотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа, сперматозоида человека, контактирующего с яйцеклеткой хомяка. Пеллюцидная оболочка яйца была удалена, обнажая плазматическую мембрану, которая содержит многочисленные микроворсинки. Способность спермы человека проникать в яйца хомяка составляет (подробнее …)

Пеллюцидная зона яиц млекопитающих состоит в основном из трех гликопротеинов, все из которых вырабатываются исключительно растущими ооцитами. Два из них, ZP2 и ZP3, собираются в длинные нити, а другой, ZP1, сшивает нити в трехмерную сеть.Белок ZP3 имеет решающее значение: самки мышей с инактивированным геном ZP3 производят яйца без зоны и являются бесплодными. ZP3 отвечает за видоспецифическое связывание сперматозоидов с зоной, по крайней мере, у мышей. Несколько белков на поверхности сперматозоидов, которые связываются со специфическими O-связанными олигосахаридами на ZP3, были задействованы как рецепторы ZP3, но вклад каждого из них неясен. При связывании с зоной сперматозоиды подвергаются акросомной реакции, при которой содержимое акросомы высвобождается путем экзоцитоза ().У мышей, по крайней мере, триггером акросомной реакции является ZP3 в зоне, который индуцирует приток Ca ²⁺ в цитозоль сперматозоидов; это, в свою очередь, инициирует экзоцитоз. Увеличение цитозольного Ca ²⁺ кажется необходимым и достаточным для запуска акросомной реакции у всех животных.

Рисунок 20-31

Акросомная реакция, которая возникает, когда сперматозоид млекопитающего оплодотворяет яйцеклетку. Считается, что у мышей единственный гликопротеин в пеллюцидной оболочке, ZP3, отвечает как за связывание со спермой, так и за индукцию акросомной реакции.Обратите внимание, что это сперматозоид млекопитающего (подробнее …)

Акросомная реакция необходима для оплодотворения. Он предоставляет различные гидролитические ферменты, которые помогают сперматозоиду проходить через блестящую оболочку, а также другие белки на поверхности сперматозоидов, которые связываются с белком ZP2 и, таким образом, помогают сперматозоидам поддерживать плотное связывание с оболочкой при прохождении через нее. Кроме того, акросомная реакция обнажает белки в плазматической мембране сперматозоидов, которые опосредуют связывание и слияние этой мембраны с мембраной яйцеклетки, как мы обсудим ниже.Хотя оплодотворение обычно происходит путем слияния сперматозоидов и яйцеклеток, его также можно осуществить искусственно, путем инъекции сперматозоидов в цитоплазму яйцеклетки; это иногда делают в клиниках по лечению бесплодия, когда возникает проблема слияния сперматозоидов и яйцеклеток.

Кортикальная реакция яйца помогает гарантировать, что только один сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку

Хотя многие сперматозоиды могут связываться с яйцеклеткой, обычно только один сливается с плазматической мембраной яйца и вводит свое ядро ​​и другие органеллы в цитоплазму яйца.Если сливается более одного сперматозоида — состояние, называемое полиспермией — образуются мультиполярные или экстрамитотические веретена, что приводит к неправильной сегрегации хромосом во время деления клетки; продуцируются недиплоидные клетки, и развитие обычно прекращается. Два механизма могут работать, чтобы гарантировать, что только один сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку. Во многих случаях быстрая деполяризация плазматической мембраны яйцеклетки, которая вызвана слиянием первых сперматозоидов, предотвращает слияние дальнейших сперматозоидов и, таким образом, действует как быстрый первичный блок для полиспермии. Но мембранный потенциал возвращается к норме вскоре после оплодотворения, так что требуется второй механизм для обеспечения долгосрочного вторичного блока полиспермии. Это обеспечивается корковой реакцией яйца .

Когда сперматозоид сливается с плазматической мембраной яйцеклетки, это вызывает локальное повышение цитозольного Ca ²⁺ , которое распространяется по клетке волнообразно. В некоторых яйцах млекопитающих начальное повышение Ca ²⁺ сопровождается продолжительными колебаниями Ca ²⁺ .Есть свидетельства того, что волна или колебания Ca ²⁺ вызываются белком, который вводится в яйцеклетку спермой, но природа белка неизвестна.

Волна или колебания Ca ²⁺ активируют яйцеклетку, чтобы начать развитие, и они инициируют корковую реакцию, при которой корковые гранулы высвобождают свое содержимое путем экзоцитоза. Если цитозольная концентрация Ca ²⁺ повышается искусственно — либо непосредственно путем инъекции Ca ²⁺ , либо косвенно, с использованием ионофоров, несущих Ca ²⁺ (обсуждается в главе 11), — яйца всех животные, протестированные на данный момент, включая млекопитающих, активированы.И наоборот, предотвращение увеличения Ca ²⁺ путем инъекции хелатора Ca ²⁺ EGTA ингибирует активацию яйцеклетки в ответ на оплодотворение. В состав корковых гранул входят различные ферменты, которые выделяются корковой реакцией и изменяют структуру блестящей оболочки. Измененная зона становится «затвердевающей», так что сперматозоиды больше не связываются с ней, и, следовательно, блокирует полиспермию. Среди изменений, которые происходят в зоне, — протеолитическое расщепление ZP2 и гидролиз сахарных групп на ZP3 ().

Рисунок 20-32

Как считается, что реакция коры в яйце мыши предотвращает попадание дополнительных сперматозоидов в яйцо. Высвобожденное содержимое кортикальных гранул удаляет углеводы из ZP3, поэтому он больше не может связываться с плазматической мембраной сперматозоидов и частично расщеплять (подробнее …)

Механизм образования сперматозоидов — слияние яйцеклеток все еще неизвестно

После того, как сперматозоид прорастает проникая во внеклеточную оболочку яйца, он взаимодействует с плазматической мембраной яйца, лежащей над кончиками микроворсинок на поверхности яйца (см.).Затем соседние микроворсинки быстро удлиняются и группируются вокруг сперматозоидов, чтобы гарантировать, что они прочно удерживаются и могут сливаться с яйцеклеткой. После слияния вся сперма втягивается головой вперед в яйцеклетку, поскольку микроворсинки рассасываются. В сперматозоидах мышей трансмембранный белок, называемый фертином , , который становится экспонированным на поверхности сперматозоидов во время акросомной реакции, помогает сперматозоидам связываться с плазматической мембраной яйцеклетки и может также играть роль в слиянии двух плазматических мембран.

Fertilin состоит из двух гликозилированных трансмембранных субъединиц, называемых α и β, которые удерживаются вместе нековалентными связями ().Считается, что внеклеточный N-концевой домен субъединиц удобрения связывается с интегринами в плазматической мембране яйцеклетки и тем самым помогает сперматозоидам прилипать к мембране яйцеклетки в процессе подготовки к слиянию. Интегрин в плазматической мембране яйца связан с членом семейства мембранных белков tetraspan — так называемых, потому что они имеют четыре сегмента, пересекающих мембрану. Самки мышей с дефицитом этого белка бесплодны, поскольку их яйца не могут сливаться со спермой. Внеклеточный домен α-субъединицы оплодотворения содержит гидрофобную область, которая напоминает область слияния вирусных слитых белков, которая опосредует слияние оболочечных вирусов с клетками, которые они инфицируют (обсуждается в главе 13).Синтетические пептиды, соответствующие этой области α-цепи оплодотворения, могут вызывать слияние мембран в пробирке, что согласуется с возможностью того, что удобрение помогает опосредовать слияние сперматозоидов и яйцеклеток.

Рисунок 20-33

Белок удобрения в плазматической мембране сперматозоидов. Субъединицы α и β, которые обе гликозилированы (не показаны), нековалентно связаны. Обе субъединицы принадлежат к семейству белков ADAM, которое включает белки, которые, как считается, функционируют (подробнее …)

Самцы мышей с дефицитом оплодотворения бесплодны, и их сперма в восемь раз менее эффективна, чем нормальная сперма, в связывании с плазмой яйца мембрана, но только на 50% менее эффективна при слиянии с ней.Удивительно, но эти дефекты не кажутся основной причиной бесплодия. У сперматозоидов с дефицитом оплодотворения еще больше нарушена их способность связываться с блестящей оболочкой и мигрировать из матки в яйцевод, где яйцеклетка обычно оплодотворяется. Очевидно, что роль удобрений в оплодотворении сложнее, чем предполагалось изначально, и до сих пор полностью не изучена. Обнаружение того, что сперматозоиды с дефицитом оплодотворения могут оплодотворять яйцеклетки в пробирке, хотя и неэффективно, предполагает, что другие белки сперматозоидов обычно помогают опосредовать связывание и слияние сперматозоидов с плазматической мембраной яйцеклетки.

По мере того, как клеточная биология оплодотворения млекопитающих становится более понятной и определяются молекулы, которые опосредуют различные этапы этого процесса, становятся возможными новые стратегии контрацепции. Например, один из подходов, который в настоящее время исследуется, заключается в иммунизации мужчин или женщин молекулами, необходимыми для воспроизводства, в надежде, что продуцируемые антитела будут ингибировать активность этих молекул. Помимо различных гормонов и рецепторов гормонов, участвующих в воспроизводстве, подходящими молекулами-мишенями могут быть ZP3 и удобрение.Альтернативный подход заключался бы во введении олигосахаридов или пептидов, соответствующих лигандам, которые действуют при оплодотворении, таких как постулируемый интегрин-связывающий домен удобрения. Небольшие молекулы этого типа блокируют оплодотворение в пробирке, конкурируя с нормальным лигандом за его рецептор.

Сперма обеспечивает центриолу зиготы

Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. Однако оплодотворение не завершается до тех пор, пока два гаплоидных ядра (называемых пронуклеусами ) не соберутся вместе и не объединят свои хромосомы в единое диплоидное ядро.В оплодотворенных яйцах млекопитающих два пронуклеуса не сливаются напрямую, как у многих других видов. Они приближаются друг к другу, но остаются отличными до тех пор, пока мембрана каждого пронуклеуса не разрушится при подготовке к первому митотическому делению зиготы ().

Рисунок 20-34

Соединение пронуклеусов сперматозоидов и яйцеклеток после оплодотворения млекопитающих. Пронуклеусы перемещаются к центру яйца. Когда они собираются вместе, их ядерные оболочки пересекаются.Центросома реплицируется, ядерные оболочки разрываются (подробнее …)

У большинства животных, включая человека, сперматозоиды вносят в зиготу больше, чем ДНК. Он также жертвует центриоль — органеллу, которой нет в неоплодотворенных яйцах человека. Центриоль сперматозоидов входит в яйцеклетку вместе с ядром и хвостом сперматозоида, и вокруг нее образуется центросома. У человека он воспроизводится и помогает организовать сборку первого митотического веретена в зиготе (). Это объясняет, почему мультиполярные или экстрамитотические веретена образуются в случаях полиспермии, когда несколько сперматозоидов вносят свои центриоли в яйцеклетку.

Рис. 20-35

Иммунофлуоресцентные микрофотографии пронуклеусов человеческой спермы и яйцеклетки, сходящихся вместе после in vitro
оплодотворение. Микротрубочки веретена окрашены в зеленый с антителами против тубулина, а ДНК помечена синим цветом с помощью окрашивания ДНК. (A) Мейотическое веретено в (подробнее …)

Оплодотворение знаменует начало одного из самых замечательных явлений во всей биологии — процесса эмбриогенеза, в ходе которого зигота превращается в новую особь.Это тема следующей главы.

Резюме

Оплодотворение млекопитающих начинается, когда головка сперматозоида специфическим образом связывается с прозрачной оболочкой, окружающей яйцеклетку. Это вызывает акросомную реакцию в сперме, которая высвобождает содержимое акросомального пузырька, обнажая ферменты, которые помогают сперматозоиду переваривать свой путь через поясную оболочку к плазматической мембране яйцеклетки, чтобы слиться с ней. Слияние сперматозоидов с яйцеклеткой индуцирует в яйцеклетке сигнал Ca ²⁺ .Сигнал Ca ²⁺ активирует в яйце корковую реакцию, в которой корковые гранулы высвобождают свое содержимое, включая ферменты, которые изменяют пеллюцидную оболочку и тем самым предотвращают слияние дополнительных сперматозоидов. Сигнал Ca ²⁺ также запускает развитие зиготы, которое начинается после того, как гаплоидные пронуклеусы сперматозоидов и яйцеклеток собрались вместе, а их хромосомы выровнялись на едином митотическом веретене, который опосредует первое деление зиготы.

27.2A: Оплодотворение — Medicine LibreTexts

Оплодотворение происходит, когда сперматозоид и яйцеклетка сливаются вместе, образуя зиготу, которая начинает делиться по мере продвижения к матке.

Ключевые термины

• оплодотворение : Акт оплодотворения или оплодотворения гамет животных или растений.
• капитация : ступень, через которую сперматозоиды проходят в женском репродуктивном тракте, что делает их способными оплодотворять ооцит.
• имплантация : внедрение оплодотворенной яйцеклетки в стенку матки.
• Нерасхождение : Нерасхождение — это неспособность гомологичных хромосом или сестринских хроматид правильно разделиться во время деления клеток.
• зигота : оплодотворенная яйцеклетка.

Если беременность считается наступившей в момент имплантации, то процесс, приводящий к беременности, происходит раньше в результате слияния женской гаметы или ооцита с мужской гаметой или сперматозоидом. В медицине этот процесс называется оплодотворением; Говоря простым языком, это более широко известно как зачатие.

После точки оплодотворения слитый продукт женской и мужской гамет называется зиготой или оплодотворенной яйцеклеткой. У видов, подвергающихся внутреннему оплодотворению, таких как люди, слияние мужских и женских гамет обычно происходит после полового акта.

Однако появление искусственного оплодотворения и экстракорпорального оплодотворения сделало возможным беременность без полового акта. Этот подход может быть предпринят как добровольный выбор или из-за бесплодия.

Оплодотворение человека : Сперматозоид и яйцеклетка соединяются посредством оплодотворения, создавая зиготу, которая (в течение 8–9 дней) имплантируется в стенку матки, где она будет находиться в течение 9 месяцев.

Процесс оплодотворения происходит в несколько этапов и прерывание любого из них может привести к сбою. В начале процесса сперма претерпевает ряд изменений, так как только что эякулированная сперма неспособна или плохо способна к оплодотворению.

Сперматозоид в репродуктивном тракте самки должен подвергнуться капситации в течение нескольких часов, что увеличивает его подвижность и дестабилизирует мембрану. Дестабилизируя мембрану, сперматозоиды подготавливаются к реакции акросомы, ферментативному проникновению через твердую оболочку яйца, пеллюцидную зону. Сперма и яйцеклетка (вышедшая из одного из двух яичников самки) соединяются в одной из двух маточных труб.

Оплодотворенная яйцеклетка, известная как зигота, затем движется к матке, и это путешествие может занять до недели, пока не произойдет имплантация.Через оплодотворение яйцеклетка активируется, чтобы начать процесс своего развития (прогрессирующий через мейоз II), и гаплоидные ядра двух гамет объединяются, чтобы сформировать геном нового диплоидного организма.

Нерасхождение во время завершения мейоза или проблемы с ранним делением клеток на стадиях от зиготы до бластулы могут привести к проблемам с имплантацией и прерыванию беременности.

Яйцеклетка решает, какой сперматозоид ее оплодотворяет

Существует достаточно доказательств того, что когда миллионы человеческих сперматозоидов плывут к ожидающей яйцеклетке или яйцеклетке, оплодотворять ее может только одна.Новое исследование показывает, что даже несмотря на то, что самые быстрые и эффективные сперматозоиды первыми достигают яйцеклетки, последнее слово в выборе сперматозоидов для ее оплодотворения остается за яйцеклеткой. Исследование под названием «Химические сигналы от яиц облегчают загадочный выбор самок у людей» опубликовано в последнем выпуске журнала Proceedings of the Royal Society B .

О чем исследование?

Это новое исследование, проведенное учеными из Великобритании и Швеции, изучило динамику между ожидающей яйцеклеткой и сперматозоидами, которые плывут к ней.Команда говорит, что существует химическая связь, которая происходит между женской репродуктивной системой, которая получает сперму, и поступающими сперматозоидами от партнера-мужчины. Они объяснили, что первичный механизм может быть известен, но молекулярный механизм, лежащий в основе выбора сперматозоидов яйцеклеткой, не ясен. Они пишут: «Растет понимание того, что женщины могут предвзято относиться к использованию спермы и отцовству, предоставляя загадочный женский выбор предпочтительным мужчинам».

Команда из Стокгольмского университета и Манчестерского университета NHS Foundation Trust предполагает, что могут быть химические вещества, привлекающие сперму.Они написали, что эти химио-аттрактанты выделяются из яиц. Это позволяет яйцеклетке выбирать между плывущими к ней сперматозоидами. Такой выбор сперматозоидов после спаривания наблюдается у некоторых видов. Это исследование рассматривало аналогичные результаты среди людей.

Что было сделано?

Для этого исследования команда исследовала выбор партнера под микроскопом. Они оценили «выбор партнера с помощью гаметы». По сути, это означает, что яйцеклетка выбирает сперматозоид. Они объяснили, что как только сперма попадает в женский репродуктивный тракт, они начинают плавать к яйцеклетке.Только около нескольких сотен сперматозоидов достигают фолликулов или трубок. Там он встречается с фолликулярной жидкостью, содержащей эти химиоаттрактанты.

Они изучили влияние фолликулярной жидкости, присутствующей в женской репродуктивной системе, на поступающую сперму. Команда писала, что эта жидкость в фолликулах или трубках, как известно, содержит определенные химио-аттрактанты, которые привлекают сперматозоиды. Они использовали фолликулярную жидкость от партнера-женщины и подвергали сперму воздействию этих жидкостей. Оба партнера (мужчина-партнер женщины, чья фолликулярная жидкость была исследована) и не партнерские (другой мужчина) сперматозоиды подвергались воздействию фолликулярной жидкости женщины.Для этого исследования исследователи использовали фолликулярную жидкость и сперму шести пар, лечившихся от бесплодия.

Что было найдено?

Это исследование показало, что существует заметная дифференциация притяжения сперматозоидов от фолликулярной жидкости партнера-женщины по сравнению с фолликулярной жидкостью не-партнера. Это указывало на то, что есть четкий выбор партнера, когда речь идет о яйцеклетках и сперматозоидах. Они, однако, писали, что это не повлияло на «выбор партнера перед спариванием» у людей.

Автор исследования Джон Фицпатрик, доцент Стокгольмского университета, объяснил: «Человеческие яйца выделяют химические вещества, называемые химиоаттрактантами, которые привлекают сперматозоиды к неоплодотворенным яйцеклеткам. Мы хотели знать, используют ли яйца эти химические сигналы, чтобы выбрать, какие сперматозоиды они привлекают».

Фитцпатрик объяснил, что когда сперма, с которой они экспериментировали, попадает в фолликулярную жидкость их партнерш, «они начинают двигаться прямее и начинают менять способ плавания.Он добавил: «Таким образом, в зависимости от силы этого сигнала, вы можете получить разные ответы в отношении того, как сперма реагирует на эти женские химические сигналы в их фолликулярном поле». Сперма замедляется, если фолликулярная жидкость не способствует этому.

Выводы и следствия

Исследователи написали: «Наши результаты демонстрируют, что химиоаттрактанты облегчают опосредованный гаметами выбор партнера у людей, что дает женщинам возможность осуществлять загадочный женский выбор спермы от конкретных мужчин.«

Фитцпатрик добавил: «Фолликулярная жидкость одной женщины лучше привлекала сперму одного мужчины, в то время как фолликулярная жидкость другой женщины лучше привлекала сперму другого мужчины…. Это показывает, что взаимодействие между яйцеклетками человека и спермой зависит от конкретной идентичности. вовлеченных женщин и мужчин «.

Исследователи считают, что это исследование и понимание того, как сперматозоиды оплодотворяют яйцеклетки, могут помочь парам с бесплодием. Может помочь выбор сперматозоидов, совместимых с фолликулярной жидкостью.«Яйца, привлекающие примерно на 18 процентов больше сперматозоидов от определенных мужчин, вероятно, будут очень важны во время оплодотворения внутри женского репродуктивного тракта», поскольку лишь небольшая часть сперматозоидов достигает яйцеклетки после секса, — сказал Фитцпатрик. Он сказал, что между сперматозоидами и фолликулярной жидкостью может быть химическая несовместимость, из-за которой парам трудно зачать ребенка. Фитцпатрик сказал: «Раньше мы не рассматривали, как химические сигналы могут влиять на взаимодействие яйцеклеток и сперматозоидов. Наша работа помогает нам подумать об этом в будущем.«

Профессор Дэниел Брисон, научный руководитель отделения репродуктивной медицины больницы Сент-Мэрис, старший автор исследования, сказал: «Идея о том, что яйцеклетки выбирают сперму, действительно нова для фертильности человека». Он добавил: «Исследования взаимодействия яйцеклеток и сперматозоидов продвинут методы лечения бесплодия и могут в конечном итоге помочь нам понять некоторые из« необъяснимых »причин бесплодия в парах». Он сказал: «Я хотел бы поблагодарить каждого человека, который принимал участие в этом исследовании и внес свой вклад в эти выводы, которые могут принести пользу парам, борющимся с бесплодием в будущем.«Каждая десятая пара страдает от проблем с фертильностью, — говорят исследователи.

Ссылка на журнал:

• Джон Л. Фицпатрик, Шарлотта Уиллис, Алессандро Девиджили, Эми Янг, Майкл Кэрролл, Хелен Р. Хантер и Дэниел Р. Брисон 2020 Химические сигналы от яиц облегчают загадочный выбор самок у людей Proc. R. Soc. B.28720200805, http://doi.org/10.1098/rspb.2020.0805

Сперматозоиды мышей, прореагировавшие на акросомы, выделенные из перивителлинового пространства, могут оплодотворять другие яйцеклетки

Abstract

Многие исследователи утверждают, что сперматозоиды, которые инициировали акросомную реакцию (AR) до того, как достигли поверхности блестящей оболочки яйца (ZP), не могут связываться и проникнуть в ЗП.Недавнее исследование показало, что большинство оплодотворяющих сперматозоидов мышей инициируют AR перед контактом с ZP. Мы обнаружили, что прореагировавшие на акросомы сперматозоиды, собранные из перивителлинового пространства Cd9 -нулевых мышей (чьи плазматические мембраны яиц неспособны слиться со сперматозоидами), смогли пройти как через кучевые облака, так и через ZP яиц мышей WT и дали живое потомство. Это означает, что использованные нами сперматозоиды были способны проходить через ЗП как минимум дважды. По-видимому, некоторые сперматозоиды, подвергшиеся AR задолго до контакта с ZP, оставались способными пересекать ZP и оплодотворять яйцеклетки.Таким образом, концепция о том, что сперматозоиды, прореагировавшие на акросомы, неспособны связываться с ZP и утратили способность к оплодотворению, должна быть пересмотрена.

Поразительная статья была опубликована в 1984 году Kuzan et al. (1) , , которые сообщили, что сперматозоиды, собранные из перивителлинового пространства (ПВС) оплодотворенных яиц кролика, смогли проникнуть в другие неоплодотворенные яйца, которые впоследствии превратились в двухклеточные эмбрионы. Это сообщение, подтвержденное на кроликах (2), но не на других видах, было проигнорировано по двум вероятным причинам.Во-первых, отчет Kuzan et al. (1) противоречит широко принятой концепции, согласно которой оплодотворяющий сперматозоид должен начать свою акросомную реакцию (AR) на поверхности блестящей оболочки (ZP) и что сперматозоиды, которые подверглись AR перед контактом с ZP, утратили свою способность к оплодотворению (3–2). 5). Во-вторых, оплодотворение кроликов необычно; ЗП кроличьих яиц, в отличие от большинства других видов, остается проницаемой для сперматозоидов даже после оплодотворения, так что многие сперматозоиды продолжают попадать в ПВС.У других видов, включая мышей, материал кортикальных гранул, высвобождаемый из яйца после слияния сперматозоидов с яйцом, быстро изменяет биохимические характеристики ZP, так что он становится невосприимчивым к проникновению избытка сперматозоидов. Таким образом, у большинства видов мы редко встречаем лишние сперматозоиды в ПВС оплодотворенных яйцеклеток.

В настоящем исследовании использовались два разных метода для сбора сперматозоидов мышей из PVS. Сначала мы использовали трансгенных мышей-самцов ( Izumo1 ^{— / —} ) для спаривания.Сперматозоиды этих мышей способны нормально проникать через ZP, но не могут сливаться с ооцитами (6). Поскольку яйца остаются неактивированными, ZP остается проницаемым для сперматозоидов, и многие сперматозоиды продолжают проникать в PVS. Во-вторых, мы использовали трансгенных мышей ( Cd9 ^{— / —} ), яйца которых позволяют сперматозоидам проходить через ZP, но не слияния сперматозоидов (7–9). Таким образом, много лишних сперматозоидов накапливается в PVS этих мышей после естественного спаривания или оплодотворения in vitro (рис. 1 A ).То, что все сперматозоиды мышей в PVS подвергаются действию акросом, было документально подтверждено EM (10, 11) (Fig. 1B ) и иммуноцитохимией (6). Мы сообщаем здесь, что сперматозоиды, прореагировавшие на акросомы, собранные из PVS яиц мышей, способны оплодотворять свежие, окруженные кучевыми облаками, неповрежденные зоны. Кроме того, из таких оплодотворенных яиц может развиться плодовитое потомство.

Рис. 1.

Приготовление сперматозоидов, накапливающихся в ПВС. Яйца самок мышей B6D2F1 или Cd9 ^{— / —} суперовулировали, как указано в «Материалы и методы» .За час до предполагаемого времени овуляции обе линии самок мышей скрещивали с самцами мышей Izumo1, ^{— / —} или B6D2F1 соответственно. Яйца собирали из яйцеводов через 8 ч после образования пробки. ( A ) Многие сперматозоиды накапливаются в PVS яйцеклеток Cd9 ^{— / —} из-за нарушения слияния сперматозоидов с яйцеклеткой. Сперматозоиды окрашивали Hoechst 33342 и просматривали через флуоресцентный микроскоп с фазово-контрастной оптикой. В среднем 5,5 сперматозоидов на яйцеклетку смогли проникнуть в зону ( n = 11).(Масштаб = 50 мкм.) ( B ) Просвечивающая электронная микрофотография сперматозоида в ПВС; На микрофотографии показан продольный разрез передней части головки сперматозоида. Обнажается внутренняя акросомная мембрана (IAM). Везикулярные структуры вокруг IAM представляют собой участки микроворсинок яйца. EPM, яйцо-плазматическая мембрана. (Шкала = 200 нм.)

Результаты

Когда Izumo1 ^{— / —} сперматозоидов, собранных из PVS самок мышей WT (B6D2F1), были смешаны со свежими яйцами, заключенными в кучевые облака (B6D2F1), и исследованы через 12 часов , 7% яйцеклеток проникли сперматозоидами (таблица 1, Exp.I), что указывает на то, что некоторые сперматозоиды ПВС смогли проникнуть через ЗП (рис. 2 D ).

Таблица 1.

Развитие яиц, оплодотворенных сперматозоидами, собранными из PVS

Рис. 2.

Извлечение сперматозоидов из PVS и последующее оплодотворение in vitro. ( A ) Схематическая диаграмма, показывающая извлечение сперматозоидов из PVS и последующее оплодотворение и оплодотворение in vitro. ( B ) Клетки кумулюса и все сперматозоиды рядом и на ZP были удалены обработкой гиалуронидазой и последующими промываниями.Несколько сперматозоидов на ZP, если таковые были, были индивидуально иммобилизованы (навсегда) путем повреждения плазматической мембраны хвоста сперматозоида одним пьезоимпульсом. Большой разрез был сделан в ZP путем подачи нескольких пьезоимпульсов на пипетку до того, как сперматозоиды в PVS были вымыты из прорези вместе с ооплазмой (Movie S1). ( C ) Второй раунд осеменения проводили в капле 4 мкл среды TYH. Сперматозоиды, выпущенные из ПВС, совпадали со свежеприготовленным комплексом кумулюс-ооцит.Показана смесь пустых ZP, голых яиц (NE) и яиц с неповрежденной зоной (обозначенных звездочкой) в кучевых облаках, сфотографированных через 12 часов после осеменения. Пунктирная линия указывает на кучевой слой. ( D ) Izumo1 ^{— / —} сперматозоид, который не смог слиться с яйцеклеткой во второй раз, показан стрелкой. ( E ) Поскольку сперматозоиды, использованные для оценки второго раунда осеменения с использованием Cd9 ^{— / —} яиц были сперматозоидами WT, они могли сливаться с яйцами и образовывать пронуклеусы через 12 часов после осеменения, как показано стрелками. .( F ) Эмбрионы на двухклеточной стадии, полученные из оплодотворенных яиц в E и инкубированные в калиевой (K (+)) симплекс-оптимизированной среде (kSOM) в течение еще 8 часов.

Второй эксперимент был проведен с использованием сперматозоидов WT (B6D2F1), собранных из PVS яиц Cd9 ^{— / —} . Результаты (таблица 1, опыт II) показывают, что 16% яиц были оплодотворены и развились в двухклеточные эмбрионы (фиг. 2 F ). Два детеныша родились после передачи 15 двухклеточных эмбрионов семи суррогатным матерям.Один щенок был съеден суррогатной матерью, но другой (самка) выжил (рис. 3 A и B ), нормально рос и родил здоровых детенышей (рис. 3 C ).

Рис. 3.

Получение здорового потомства из яиц, оплодотворенных сперматозоидами, вторично проникшими в ЗП. ( A ) Черноглазый новорожденный (стрелка) развился из яйцеклетки B6D2F1, оплодотворенной сперматозоидом PVS. Потомство альбиносов было получено от одновременно трансплантированных двухклеточных эмбрионов ICR.( B ) Семидневная мышь развивалась из яйца, оплодотворенного сперматозоидом PVS (стрелка). ( C ) Эта самка мыши, полученная из яйцеклетки, оплодотворенной сперматозоидом PVS, была здорова и перенесла нормальную беременность.

Обсуждение

Это исследование показывает, что сперматозоиды мышей в ПВС, как и в ПВС оплодотворенных яиц кролика (1, 2), способны оплодотворять другие яйца с кумулюсами. Более того, из оплодотворенных таким образом яиц мышей получилось плодовитое потомство.Важно отметить, что некоторые сперматозоиды без каких-либо остатков акросомальной шапочки (рис. 1 B ) способны проходить как через кучевые облака, так и через ZP и могут оплодотворять яйца, которые развиваются в нормальное плодовитое потомство (рис. 3 C ).

Очевидно, не все сперматозоиды PVS являются фертильными. Фактически, только несколько сперматозоидов PVS могли оплодотворяться (Таблица 1). Причина этого не ясна, но возможно, что некоторые сперматозоиды PVS, которые мы использовали для инсеминации in vitro, попали в PVS всего за несколько минут до этого.Некоторые другие могли войти в ПВС за несколько часов до этого. Сперматозоиды, которые сохраняли гиперактивированную подвижность даже после выхода из PVS, вероятно, являются теми, которые повторно вошли в ZP других яйцеклеток.

Проникают ли сперматозоиды млекопитающих в кучевые облака и ЗП механически или химически (12, 13), все еще остается предметом споров. По данным Вальдивии и Барроса (2), 26% сперматозоидов кроликов, собранных из ПВС, обладают активностью акрозина в головах (в экваториальной и постакросомной областях).Они предположили, что такие сперматозоиды могут повторно войти в ZP с помощью этого остаточного акрозина. Несмотря на то, что сперматозоиды мышей Acrosin -KO могут оплодотворять яйцеклетки (14), этот фермент и некоторые другие протеазы (включая PRSS21) на сперматозоидах, прореагировавших на акросомы, могут работать синергетически, помогая прохождению сперматозоидов через ZP (15).

Согласно Saling et al. (16), сперматозоиды, которые претерпевают AR перед контактом с ZP, не могут связываться с ним и, следовательно, теряют способность к оплодотворению.Это было поставлено под сомнение Jin et al. (17), которые осеменяли яйца мышей in vitro, непрерывно записывали их на видео и ретроспективно анализировали все изображения, чтобы увидеть, какие сперматозоиды действительно оплодотворяли яйца. Они обнаружили, что большинство оплодотворяющих сперматозоидов, движущихся в кучевых облаках, инициировали AR (о чем можно судить по потере флуоресцентного маркера акросомного матрикса), а затем проникли в ZP, не проводя много времени на его поверхности. Некоторые сперматозоиды начали АР на ЗП, но они были скорее исключением, чем правилом.В настоящем исследовании сперматозоиды PVS, завершившие свой AR (10) (рис. 1 B ), были способны оплодотворять нормальные яйца мышей (рис. 2 F ). Таким образом, концепция о том, что сперматозоиды, прореагировавшие на акросомы, неспособны связываться с ZP и утратили способность к оплодотворению, должна быть пересмотрена.

Когда кролики и хомяки спаривались и их яйца исследовались в процессе оплодотворения с использованием ЭМ, на поверхности ZP (также внутри кучевых облаков) были замечены сперматозоиды с прореагировавшим акросомным панцирем (18, 19).Эти сперматозоиды должны начать реагировать до или после контакта с ZP. Хотя нативный ZP, безусловно, обладает способностью ускорять или индуцировать AR (20), больше нельзя рассматривать только ZP-опосредованную AR как физиологическую. Как показано в этой статье, некоторые сперматозоиды, прореагировавшие на акросомы, безусловно, способны оплодотворять ZP-интактные яйцеклетки. Предположение, что акросомный панцирь, состоящий из пузырчатых мембран с лежащим в их основе частично диспергированным акросомным содержимым, является существенным для связывания сперматозоидов со связыванием ZP, более не актуально.

В естественных условиях одни яйца необходимо оплодотворять вскоре после овуляции, тогда как другие оплодотворяются гораздо позже. Пока из яиц может развиться нормальное потомство, оплодотворение считается нормальным независимо от постовуляторного возраста самого яйца. Когда спаривание происходит после овуляции, кумулюс, окружающий яйцеклетки, мог ослабиться к моменту контакта сперматозоидов. Напротив, когда спаривание происходит до овуляции, некоторые оплодотворяющие сперматозоиды могли начать свой AR в яйцеводе или во время прохождения через кучевые облака.Поскольку спаривание у людей может происходить независимо от времени овуляции, некоторые сперматозоиды, находящиеся в женском тракте в течение длительного времени, могут пройти свой AR до встречи с яйцеклетками. Пока из яиц развивается нормальное потомство, оплодотворение такими сперматозоидами можно считать физиологически нормальным, независимо от места и времени AR сперматозоидов.

Материалы и методы

Животные.

Izumo1 -разрушенных ( Izumo1 ^{— / —} ) мышей получали, как описано (6). Cd9 -разрушенные ( Cd9 ^{— / —} ) мыши были щедрым подарком от E. Mekada (Исследовательский институт микробных заболеваний, Университет Осаки, Япония) (7). Гибрид B6D2F1 и мышей-самцов и самок Института исследований рака (ICR) были приобретены у CLEA Japan. При использовании все животные были старше 8 недель. Эксперименты проводились с одобрения Комитета по уходу и использованию животных Университета Осаки.

Приготовление яиц с большим количеством сперматозоидов в ПВС.

В методе I (рис.1) самок мышей WT (B6D2F1) индуцировали к суперовуляции путем последовательных инъекций 5 МЕ хорионического гонадотропина лошади (ЭКГ) и 5 ​​МЕ хорионического гонадотропина человека (ХГЧ) с интервалом 48 часов. Через 12 ч после инъекции ЭКГ (примерно во время овуляции) самкам мышей позволяли спариваться с самцами мышей Izumo1 ^{— / —} , сперматозоиды которых способны проходить через ZP, но не могут сливаться с оолеммой. (6). Формирование вагинальной пробки исследовали каждые 30 мин после того, как самок мышей помещали в клетки с самцами.Когда яйца были собраны у самок мышей через 8 часов после образования пробки, многие сперматозоиды активно перемещались в ПВС. В методе II (рис. 1) самкам мышей Cd9, , ^{— / —} аналогичным образом вводили эКГ и ХГЧ перед скрещиванием с самцами мышей WT (B6D2F1). Яйца, собранные через 8 часов после образования пробки, содержали много сперматозоидов в ПВС, потому что оолемма в этом штамме неспособна сливаться ни с одним типом сперматозоидов (7–9).

Извлечение сперматозоидов из ПВС.

Яйца, собранные из яйцеводов спарившихся самок мышей, освобождали от кумулюсных клеток с помощью 5-минутной обработки 0.01% (вес / объем) гиалуронидазы (350 единиц / мл; Sigma-Aldrich) в среде Toyoda, Yokoyama, Hoshi (TYH) (21), промытой TYH и перенесенной в каплю свежего TYH объемом 4 мкл под минеральным маслом в чашке Петри. Большое отверстие было проделано в ZP с помощью капиллярной пипетки, прикрепленной к пьезоэлектрическому приводу (22), и небольшое количество среды было введено в PVS для вымывания сперматозоидов (Рис. 2 A и B и Фильм S1). Многие сперматозоиды демонстрировали энергичное (гиперактивированное) движение до и после выхода из PVS (Movie S1).Для сбора сперматозоидов ПВС для осеменения использовали 10–25 яиц.

Осеменение неповрежденных кучевыми облаками яиц in vitro с использованием сперматозоидов PVS.

Несколько комплексов кумулюс-ооцит были собраны из яйцеводов самок мышей B6D2F1 через 13 ч после инъекции ХГЧ. Их промывали средой TYH и переносили в каплю TYH объемом 4 мкл, содержащую сперматозоиды, высвобожденные из PVS. Поскольку в среднем из 10–25 яйцеклеток было выпущено 5,5 сперматозоидов, расчетная концентрация сперматозоидов в среде составила 1.4–3,1 × l0 ⁴ на миллилитр. Яйца считались оплодотворенными, если через 12 ч после осеменения были видны два полярных тельца и два пронуклеуса (рис. 2 E ). Те, которые достигли стадии двух клеток, были смешаны с яйцами альбиносов и перенесены в яйцеводы суррогатных мышей (ICR), которые были скрещены с вазэктомированными мышами на 0,5 дня ранее.

ЕМ.

Cd9 ^{— / —} яиц, содержащих сперматозоиды PVS, были собраны из яйцеводов через 8 ч после полового акта с самцами мышей B6D2F1 и подготовлены для передачи ЭМ путем погружения в 2.5% (вес / объем) глутарового альдегида в 30 мМ буфере Hepes (pH 7,3), содержащем 100 мМ NaCl и 2 мМ CaCl ₂ , в течение 1 часа при комнатной температуре. Затем образцы подвергали последующей фиксации 1% (мас. / Об.) OsO ₄ в течение 1 часа, дегидратировали в серии градиентных этанолов, заделывали в Epon 812 через оксид пропилена и делали тонкие срезы со средней толщиной 70 нм. Срезы окрашивали 5% (мас. / Об.) Раствором уранилацетата в течение 20 мин с последующей обработкой 0,4% (мас. / Об.) Раствором цитрата свинца в течение 3 мин, а затем исследовали с помощью электронного микроскопа JEM-1011 (JEOL) при 80 кВ.

Благодарности

Мы благодарим доктора Эйсуке Мекада из Университета Осаки за любезно предоставленную нам линию мышей Cd9 -disrupted. Мы также благодарим докторов наук. Дж. Майклу Бедфорду и Джиму Камминсу за критическое рассмотрение проекта и вдумчивые обсуждения. Работа поддержана грантами Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии.

Сноски

• Авторы: N.I., M.I., M.O., and R.Y. спланированное исследование; Н.И. и Ю.С. проведенное исследование; Н.И. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; N.I., Y.S., M.I., M.O. и R.Y. проанализированные данные; and N.I., Y.S., M.O., and R.Y. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• См. Комментарий на странице 19843.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1116965108/-/DCSupplemental.

Глава 45 — Оплодотворение — BIO 140 — Биология человека I — Учебник

Оплодотворение происходит, когда сперматозоид и ооцит (яйцеклетка) соединяются и их ядра сливаются.Поскольку каждая из этих репродуктивных клеток является гаплоидной клеткой, содержащей половину генетического материала, необходимого для формирования человека, их комбинация образует диплоидную клетку. Эта новая единственная клетка, называемая зиготой, содержит весь генетический материал, необходимый для формирования человека — половину от матери и половину от отца.

Транзит спермы

Оплодотворение — это игра в числа. Во время эякуляции сотни миллионов сперматозоидов (сперматозоидов) выбрасываются во влагалище.Почти сразу миллионы этих сперматозоидов преодолеваются кислотностью влагалища (примерно pH 3,8), а проникновение еще миллионов сперматозоидов в матку может быть заблокировано густой цервикальной слизью. Из тех, что попадают, тысячи разрушаются фагоцитирующими лейкоцитами матки. Таким образом, забег в маточные трубы, которые являются наиболее типичным местом встречи сперматозоидов с ооцитом, сокращается до нескольких тысяч претендентов. Их путь — считается, что ему способствуют сокращения матки — обычно занимает от 30 минут до 2 часов.Если сперматозоиды не попадают в ооцит сразу, они могут выжить в маточных трубах еще 3–5 дней. Таким образом, оплодотворение все же может произойти, если половой акт состоится за несколько дней до овуляции. Для сравнения, ооцит может выжить независимо только примерно 24 часа после овуляции. Следовательно, половой акт более чем через день после овуляции обычно не приводит к оплодотворению.

Во время путешествия жидкости в женских половых путях подготавливают сперматозоиды к оплодотворению посредством процесса, называемого капситацией или праймированием.Жидкости улучшают подвижность сперматозоидов. Они также истощают молекулы холестерина, встроенные в мембрану головки сперматозоида, истончая мембрану таким образом, чтобы облегчить высвобождение лизосомных (пищеварительных) ферментов, необходимых для проникновения сперматозоидов наружу ооцита после контакта. Сперма должна пройти процесс капситации, чтобы иметь «способность» оплодотворять ооцит. Если они достигнут ооцита до завершения капситации, они не смогут проникнуть через толстый внешний слой клеток ооцита.

Контакт между спермой и ооцитом

При овуляции яйцеклетка, выделяемая яичником, попадает в маточную трубу и вдоль нее. Оплодотворение должно происходить в дистальном отделе маточной трубы, потому что неоплодотворенный ооцит не может пережить 72-часовой путь к матке. Как вы помните из своего исследования оогенеза, этот ооцит (в частности, вторичный ооцит) окружен двумя защитными слоями. Лучшая корона — это внешний слой фолликулярных (гранулезных) клеток, которые образуются вокруг развивающегося ооцита в яичнике и остаются с ним при овуляции.Основная zona pellucida (пеллюцид = «прозрачный») представляет собой прозрачную, но толстую гликопротеиновую мембрану, которая окружает плазматическую мембрану клетки.

Проходя по дистальной части маточной трубы, ооцит встречает выжившие конденсированные сперматозоиды, которые устремляются к нему в ответ на химические аттрактанты, высвобождаемые клетками радиальной коронки. Чтобы достичь самого ооцита, сперма должна проникнуть через два защитных слоя. Сперма сначала проникает сквозь клетки лучистой короны.Затем при контакте с блестящей оболочкой сперматозоиды связываются с рецепторами блестящей оболочки. Это инициирует процесс, называемый акросомной реакцией, в которой заполненная ферментами «шапочка» сперматозоидов, называемая акросомой, высвобождает накопленные пищеварительные ферменты. Эти ферменты расчищают путь через прозрачную оболочку, который позволяет сперматозоидам достигать ооцита. Наконец, один сперматозоид вступает в контакт с рецепторами, связывающими сперматозоиды, на плазматической мембране ооцита (рис. 1). Плазматическая мембрана этого сперматозоида затем сливается с плазматической мембраной ооцита, и головка и середина «победившей» спермы попадают внутрь ооцита.

Как сперма проникает в лучистую корону? Некоторые сперматозоиды подвергаются спонтанной акросомной реакции, которая является акросомной реакцией, не запускаемой при контакте с блестящей оболочкой. Пищеварительные ферменты, высвобождаемые в результате этой реакции, переваривают внеклеточный матрикс лучистой короны. Как видите, первый сперматозоид, который достигает ооцита, никогда не оплодотворяет его. Скорее, сотни сперматозоидов должны подвергнуться акросомной реакции, каждая из которых помогает разрушить лучистую корону и пеллюцидную зону до тех пор, пока не будет создан путь, позволяющий одному сперматозоиду контактировать и сливаться с плазматической мембраной ооцита.Если учесть потерю миллионов сперматозоидов между проникновением во влагалище и деградацией блестящей оболочки, вы поймете, почему низкое количество сперматозоидов может вызвать мужское бесплодие.

Сперма и процесс оплодотворения

Рис. 1: Перед оплодотворением сотни конденсированных сперматозоидов должны прорваться через окружающую корону радиата и блестящую зону, чтобы один мог контактировать и сливаться с плазматической мембраной ооцита.

Когда первый сперматозоид сливается с ооцитом, ооцит задействует два механизма предотвращения полиспермии, то есть проникновения более чем одним сперматозоидом.Это очень важно, потому что, если бы более одного сперматозоида оплодотворяли ооцит, полученная зигота была бы триплоидным организмом с тремя наборами хромосом. Это несовместимо с жизнью.

Первый механизм — это быстрый блок, который включает почти мгновенное изменение проницаемости для ионов натрия при связывании первого сперматозоида, деполяризацию плазматической мембраны ооцита и предотвращение слияния дополнительных сперматозоидов. Быстрый блок наступает почти сразу и длится около минуты, в течение этого времени приток ионов кальция после проникновения сперматозоидов запускает второй механизм — медленный блок.В этом процессе, называемом корковой реакцией, корковые гранулы, расположенные непосредственно под плазматической мембраной ооцита, сливаются с мембраной и высвобождают зональные ингибирующие белки и мукополисахариды в пространство между плазматической мембраной и пеллюцидной зоной. Зональные ингибирующие белки вызывают высвобождение любых других прикрепленных сперматозоидов и разрушают рецепторы сперматозоидов ооцита, тем самым предотвращая связывание еще каких-либо сперматозоидов. Затем мукополисахариды покрывают зарождающуюся зиготу непроницаемым барьером, который вместе с затвердевшей блестящей оболочкой называется мембраной оплодотворения.

Зигота

Напомним, что на момент оплодотворения ооцит еще не завершил мейоз; все вторичные ооциты остаются заблокированными в метафазе мейоза II до оплодотворения. Только после оплодотворения ооцит завершает мейоз. Возникающий в результате ненужный набор генетического материала сохраняется во втором полярном теле, которое в конечном итоге выбрасывается. В этот момент ооцит превратился в яйцеклетку, женскую гаплоидную гамету. Два гаплоидных ядра, происходящие из сперматозоидов и ооцитов и содержащиеся в яйцеклетке, называются пронуклеусами.Они деконденсируют, расширяют и реплицируют свою ДНК при подготовке к митозу. Затем пронуклеусы перемещаются друг к другу, их ядерные оболочки распадаются, и генетический материал мужского и женского происхождения смешивается. Этот шаг завершает процесс оплодотворения и приводит к получению одноклеточной диплоидной зиготы со всеми генетическими инструкциями, необходимыми для развития человека.

В большинстве случаев женщина выпускает одну яйцеклетку во время цикла овуляции. Однако примерно в 1% циклов овуляции выделяются две яйцеклетки и обе оплодотворяются.Формируются, имплантируются и развиваются две зиготы, в результате чего рождаются дизиготные (или разнояйцевые) близнецы. Поскольку дизиготные близнецы развиваются из двух яйцеклеток, оплодотворенных двумя сперматозоидами, они не более идентичны, чем братья и сестры, рожденные в разное время.

Гораздо реже зигота может разделиться на два отдельных потомка на раннем этапе развития. Это приводит к рождению монозиготных (или однояйцевых) близнецов. Хотя зигота может расщепляться уже на двухклеточной стадии, расщепление чаще всего происходит на ранней стадии бластоцисты, когда присутствует примерно 70–100 клеток.Эти два сценария отличаются друг от друга тем, что эмбрионы-близнецы, разделенные на стадии двух клеток, будут иметь отдельные плаценты, тогда как эмбрионы-близнецы, которые образуются в результате разделения на стадии бластоцисты, будут иметь общую плаценту и хориональную полость.

Ежедневное подключение

Экстракорпоральное оплодотворение

ЭКО, что означает экстракорпоральное оплодотворение, представляет собой вспомогательную репродуктивную технологию. In vitro, что с латыни переводится как «в стекле», относится к процедуре, происходящей вне тела.Есть много разных показаний к ЭКО. Например, у женщины могут быть нормальные яйцеклетки, но яйца не могут достичь матки, потому что маточные трубы заблокированы или иным образом повреждены. У мужчины может быть низкое количество сперматозоидов, низкая подвижность сперматозоидов, сперматозоиды с необычно высоким процентом морфологических аномалий или сперматозоиды, неспособные проникнуть в блестящую оболочку яйцеклетки.

Типичная процедура ЭКО начинается со сбора яйцеклеток. В нормальном цикле овуляции образуется только один ооцит, но количество ооцитов может быть значительно увеличено (до 10-20 ооцитов) путем введения короткого курса гонадотропинов.Курс начинается с аналогов фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), которые поддерживают развитие множества фолликулов, и заканчивается аналогом лютеинизирующего гормона (ЛГ), который вызывает овуляцию. Непосредственно перед тем, как яйцеклетки будут выпущены из яичника, их собирают с помощью извлечения яйцеклеток под контролем ультразвука. В этой процедуре ультразвук позволяет врачу визуализировать зрелые фолликулы. Яйцеклетки аспирируются (отсасываются) с помощью шприца.

Параллельно получают сперму от партнера-мужчины или из банка спермы.Сперматозоиды подготавливаются путем промывания для удаления семенной жидкости, поскольку семенная жидкость содержит пептид, FPP (или пептид, способствующий оплодотворению), который в высоких концентрациях предотвращает активацию сперматозоидов. Образец спермы также концентрируется, чтобы увеличить количество сперматозоидов на миллилитр.

Затем яйца и сперму смешивают в чашке Петри. Идеальное соотношение — 75 000 сперматозоидов на одну яйцеклетку. Если есть серьезные проблемы со спермой — например, количество чрезвычайно низкое, или сперматозоиды полностью неподвижны, или неспособны связываться или проникать в блестящую оболочку — сперму можно ввести в яйцеклетку.Это называется интрацитоплазматической инъекцией сперматозоидов (ИКСИ).

Затем эмбрионы инкубируют до тех пор, пока они не достигнут стадии восьми клеток или стадии бластоцисты. В Соединенных Штатах оплодотворенные яйцеклетки обычно выращивают до стадии бластоцисты, поскольку это приводит к более высокому уровню беременности. Наконец, эмбрионы переносятся в матку женщины с помощью пластикового катетера (трубки). На рисунке 2 показаны этапы ЭКО.

ЭКО

Рис. 2: Экстракорпоральное оплодотворение включает сбор яйцеклеток из яичников, оплодотворение в чашке Петри и перенос эмбрионов в матку.

ЭКО — относительно новая и все еще развивающаяся технология, и до недавнего времени было необходимо перенести несколько эмбрионов, чтобы добиться высоких шансов на беременность. Однако сегодня у перенесенных эмбрионов гораздо больше шансов на успешную имплантацию, поэтому страны, которые регулируют отрасль ЭКО, ограничивают количество эмбрионов, которые могут быть перенесены за цикл, двумя. Это снижает риск многоплодной беременности.

Успешность ЭКО зависит от возраста женщины. Более 40 процентов женщин до 35 лет рожают после ЭКО, но у женщин старше 40 этот показатель падает до чуть более 10 процентов.

Перейдите на сайт, указанный ниже, чтобы просмотреть ресурсы, посвященные различным аспектам оплодотворения, включая фильмы и анимации, демонстрирующие структуру и подвижность сперматозоидов, овуляцию и оплодотворение.

Обзор главы

Сотни миллионов сперматозоидов, депонированных во влагалище, движутся к ооциту, но только несколько сотен действительно достигают его. Количество сперматозоидов, попадающих в ооцит, значительно снижается из-за условий в женских половых путях.Многие сперматозоиды подавляются кислотностью влагалища, другие блокируются слизью в шейке матки, в то время как другие подвергаются атаке фагоцитарных лейкоцитов в матке. Те сперматозоиды, которые действительно выживают, претерпевают изменения в ответ на эти условия. Они проходят процесс образования конденсата, который улучшает их подвижность и изменяет мембрану, окружающую акросому, шапкообразную структуру в головке сперматозоида, которая содержит пищеварительные ферменты, необходимые для того, чтобы она прикреплялась к ооциту и проникала в него.

Ооцит, который высвобождается в результате овуляции, защищен толстым внешним слоем гранулезных клеток, известным как лучшая корона, и блестящей оболочкой, толстой гликопротеиновой мембраной, расположенной сразу за плазматической мембраной ооцита. Когда конденсированные сперматозоиды контактируют с ооцитом, они высвобождают пищеварительные ферменты в акросоме (акросомная реакция) и, таким образом, могут прикрепляться к ооциту и проникать в пеллюцидную зону ооцита. Затем один из сперматозоидов прорывается к плазматической мембране ооцита и высвобождает его гаплоидное ядро ​​в ооцит.Структура мембраны ооцита изменяется в ответ (корковая реакция), предотвращая дальнейшее проникновение других сперматозоидов и формируя мембрану оплодотворения. Оплодотворение завершается после объединения гаплоидных ядер двух гамет, в результате чего образуется диплоидная зигота.

Паркер, Колорадо и Рапид-Сити, Южная Дакота: Центр фертильности Роки-Маунтин

ОБЗОР РЕПРОДУКТИВНОГО ПРОЦЕССА

Женская репродуктивная система — это удивительно сложная система, включающая постоянную связь между мозговыми центрами и яичниками.Гормоны, выделяемые гипоталамусом, гипофизом и яичниками, являются посредниками, регулирующими месячный цикл.

Гипоталамус расположен в центре мозга и сообщается посредством обмена крови с гипофизом. Гипоталамус вырабатывает несколько нейроэндокринных агентов или гормонов. Тот, который наиболее важен для воспроизводства, называется гонадотропин-рилизинг-гормоном или более известен как гонадолиберин. Он выпускается пульсирующе каждые 60-120 минут.

ГнРГ стимулирует (или заставляет) гипофиз вырабатывать гормон, ответственный за высвобождение ФСГ (фолликулостимулирующего гормона), который запускает развитие яйцеклеток (ооцитов) и вызывает повышение уровня эстрогена (основного женского гормона). Лютеинизирующий гормон (ЛГ), другой гормон гипофиза, способствует развитию и созреванию яйцеклеток и вызывает овуляцию.

Основная функция яичников — выработка яиц и гормонов. При рождении яичники содержат тысячи незрелых яиц.После рождения новые яйца не развиваются. Эти яйца постоянно развиваются и теряются, пока не наступит менопауза.

Большинство яиц погибает, не достигнув зрелости. Этот процесс потери яйцеклеток происходит постоянно, в том числе до рождения, до полового созревания и во время приема противозачаточных таблеток. Это постоянный процесс истощения ооцитов (яиц). По мере того, как уровни ФСГ и ЛГ в крови повышаются по мере полового созревания, яйца начинают созревать, и вокруг каждого из них начинает образовываться скопление жидкости (фолликул).

Первый день менструации определяется как первый день цикла. Эстроген в самой низкой точке, когда начинается менструация. Когда уровень эстрогена низкий, гипофиз сигнализирует о секреции ФСГ и ЛГ. Эти гормоны, в свою очередь, стимулируют рост нескольких фолликулов яичников (каждый из которых содержит одну яйцеклетку). Количество фолликулов, которые развиваются в «когорте» развивающихся фолликулов каждый месяц, уникально для каждого человека.

Один фолликул скоро начнет расти быстрее, чем другие. Это называется доминантным фолликулом.По мере роста фолликула уровень эстрогена в крови значительно повышается к седьмому дню цикла. Это повышение уровня эстрогена начинает подавлять секрецию ФСГ. Падение ФСГ приводит к отмиранию более мелких фолликулов. По сути, они «голодают» по ФСГ.

Когда уровень эстрогена достаточно высок, он вызывает внезапное высвобождение ЛГ, обычно примерно на тринадцатый день цикла. Этот пик (всплеск) ЛГ запускает сложный набор событий в фолликулах, которые приводят к окончательному созреванию яйцеклетки и разрыву фолликулов с экструзией яйцеклетки.Разрыв, называемый овуляцией, происходит через 28-48 часов после начала всплеска ЛГ и через 10-12 часов после того, как ЛГ достигнет своего пика.

Клетки фолликула яичника, оставшиеся после овуляции, претерпевают трансформацию и становятся так называемым желтым телом. В дополнение к эстрогену они теперь производят большое количество прогестерона, чтобы подготовить слизистую оболочку матки к имплантации беременных.

Лютеиновая фаза или вторая половина менструального цикла начинается с овуляции и длится примерно 14 дней (обычно 12-15 дней).В этот период происходят изменения, которые поддержат оплодотворенную яйцеклетку (эмбрион) в случае наступления беременности. Гормон, ответственный за эти изменения, — прогестерон, вырабатывается желтым телом.

Под влиянием прогестерона матка начинает менять свой характер, создавая сильно васкуляризованное ложе для оплодотворенной яйцеклетки. Желтое тело вырабатывает прогестерон примерно до 10 недель беременности, если беременность наступает. В противном случае, если эмбрион не имплантат, уровень циркулирующего гормона снижается с дегенерацией желтого тела, слизистая оболочка матки (эндометрий) дегенерирует, что приводит к кровотечению (менструациям).

Каждый месяц слизистая оболочка матки подготавливается к имплантации эмбриона. Этот препарат происходит под действием эстрогенов и прогестерона из яичников. Если беременность не развивается, эндометрий теряет менструальный цикл примерно через 14 дней после овуляции.

Для наступления беременности необходимо выполнить три шага: 1) сперма должна быть депонирована и доставлена ​​к месту оплодотворения, 2) должна произойти овуляция, и 3) должно произойти слияние спермы и яйцеклетки. .

Транспортировка спермы зависит от нескольких факторов. Сперма должна быть способна продвигаться через среду женского влагалища и шейки матки. Эта среда, которая находится под циклическим гормональным контролем, должна быть благоприятной для приема сперматозоидов, не разрушая их. Наконец, сперматозоиды должны обладать способностью преобразовываться в форму, способную проникать через клеточную мембрану яйцеклетки (капситация).

После эякуляции сперма образует гель, который защищает сперму от влагалища.Гель разжижается в течение 20-30 минут ферментами предстательной железы. Это разжижение важно для освобождения сперматозоидов, поэтому может произойти транспортировка. Семенная плазма остается во влагалище. Защищенные сперматозоиды с наибольшей подвижностью проходят через слои цервикальной слизи, которые охраняют вход в матку.

Во время овуляции этот барьер становится тоньше и меняет кислотность, создавая более благоприятную среду для сперматозоидов. Как только сперма попала в матку, сокращение продвигает сперму вверх по фаллопиевым трубам.Первые сперматозоиды попадают в пробирки через несколько минут после эякуляции.

Транспортировка яиц начинается при овуляции и заканчивается, когда яйцеклетка достигает матки. После овуляции бахромчатый конец маточной трубы проходит над яичником. Адгезивные участки на трубке, которые расположены на поверхности фимбрий, отвечают за захват и перемещение яиц в трубку. Транспортировка через трубку занимает около 30 часов.

После того, как яйцо достигает определенной части трубки, называемой ампульно-истмическим переходом, оно остается в покое еще на 30 часов.Затем начинается быстрое опускание к матке. Этот период покоя в трубке, по-видимому, необходим для полного развития оплодотворенной яйцеклетки и подготовки матки к получению яйцеклетки. Дефекты процесса могут увеличить риск трубной (внематочной) беременности.

После овуляции яйцеклетка способна к оплодотворению в течение примерно 24 часов. Оплодотворение происходит в ампуле или самом широком сегменте маточной трубы. Контакт между яйцеклеткой и сперматозоидом носит случайный характер.Оболочка (скорлупа), окружающая яйцо, zona pellucida, выполняет две основные функции при оплодотворении. Во-первых, блестящая оболочка содержит рецепторы сперматозоидов, которые являются видоспецифичными (специфичными для спермы человека). Во-вторых, как только сперматозоид проникает через мембрану, она становится непроницаемой для проникновения других сперматозоидов.

После оплодотворения эмбрион начинает делиться на клетки. Есть несколько этапов. Однако, как только эмбрион достигает стадии бластоцисты (примерно через 6 дней после оплодотворения), он вылупляется из своей блестящей оболочки (оболочки) и начинает процесс имплантации.В природе 50% всех оплодотворенных яйцеклеток теряются до того, как у женщины пропадет менструация.

Точно так же в процессе ЭКО эмбрион может начать развиваться, но не дожить до стадии бластоцисты (первой стадии, когда клетки, которым суждено стать плодом, отделятся от тех, которые станут плацентой).