Подготовка яйцеклетки к зачатию

Время на прочтение
менее
8 минут
Прочитано

Подготовка яйцеклетки к зачатию

20 ноября 2007
Комментарии: 0

Разговор о ранней беременности следует начинать не с оплодотворения. Так как успех прогестации во многом определяется зрелостью ооцита, для полноты понимания процессов прогестации целесообразно проследить судьбу материнской гаметы, яйцеклетки. А начинается ее развитие еще тогда, когда сама будущая мать находится в утробе.

Разговор о ранней беременности следует начинать не с оплодотворения.

«Рождение! Что это такое? Рождение! Мое рождение никак не есть мое начало. Мое начало и в той (совершенно непостижимой для меня) тьме, в которой я был зачат до рождения, и в моем отце, в матери, в дедах, прадедах, ибо ведь они тоже я, только в несколько иной форме, из которой весьма многое повторилось во мне почти тождественно».(И. А. Бунин — Собр. соч. в 9-ти томах, М., 1966, т.5 с.300).

Разговор о ранней беременности следует начинать не с оплодотворения. Так как успех прогестации во многом определяется зрелостью ооцита, для полноты понимания процессов прогестации целесообразно проследить судьбу материнской гаметы, яйцеклетки. А начинается ее развитие еще тогда, когда сама будущая мать находится в утробе.

На третьей неделе внутриутробной жизни в экстраэмбриональной области в непосредственной близости к эндодерме желточного мешка появляются примордиальные герминальные клетки. С четвертой недели жизни, благодаря активным амебоидным движениям, эти клетки продвигаются между соседними клетками. Двигаясь в вентральной стенке задней кишки, а затем в корне брыжейки, они достигают закладок яичников. С шести-восьми недель начинается выраженное митотическое деление оогоний, достигающее зенита в двадцать недель (6—7 млн. зародышевых клеток). Однако судьбой 99,9% всех зародышевых клеток является атрезия, а не овуляция.

Процесс атрезии, впервые заметный в сроки 15 недель беременности, к моменту рождения элиминирует 80% всех зародышевых клеток. К менархе их остается только 400 тысяч. В 7—12 недель беременности оогонии вступают в первое мейотическое деление и останавливаются в стадии диплотена профазы 1, становясь первичными ооцитами. Завершение первого мейотического деления с отщеплением первого полярного тельца сможет произойти только в двух случаях:

  1. в доминантном фолликуле за 36 часов до овуляции, вслед за волной лютеинизирующего гормона (ЛГ) или
  2. при спонтанном созревании в процессе атрезии.

Блокада мейоза, по-видимому, осуществляется фолликулярным микроокружением ооцита. Околоовоцитарные клетки всегда остаются в тесной связи с яйцеклеткой с помощью своих цитоплазматических отростков, пронизывающих блестящую оболочку и соприкасающихся с плазматической мембраной ооцита. Полипептидная субстанция, осуществляющая блокаду мейоза, была обнаружена в фолликулярной жидкости и экстрактах клеток гранулезы свиньи. Она была названа ингибитором созревания ооцита (oocyte maturation inhibitor, OMI). Существование подобного фактора у человека могло бы объяснить тот факт, что ооциты, аспирированные из фолликулов средних размеров, спонтанно продолжают мейоз in vitro при помещении в сбалансированный солевой раствор. Кроме того, участие клеток гранулезы во внутрифолликулярной блокаде мейоза подтверждается возобновлением мейоза в присутствии дегенерирующих гранулезных клеток, например, в атретических фолликулах. Таким образом, созревание ооцитов блокировано во всех фолликулах, кроме преовуляторных и атретических.

Исследования, проведенные в последнее десятилетие, позволили уточнить многие механизмы регуляции менструального цикла женщины, и в настоящее время можно считать доказанным, что у приматов главная роль в оркестровке менструального цикла принадлежит не гипоталамо-гипофизарной оси, как считалось раньше, а доминантному фолликулу. Доминантным называется такой фолликул, развитие которого не заканчивается атрезией, а достигает стадии граафова пузырька, вслед за которой наступит овуляция и образуется желтое тело. Только в доминантном фолликуле в физиологических условиях создается микроокружение, благоприятствующее истинному созреванию яйцеклетки.

Доминантный фолликул одновременно является главной мишенью гонадотропных гормонов и основным источником сигналов обратной связи, определяющих при условии зрелости гипоталамо-гипофизарной оси цикличность репродуктивных процессов женского организма, которые каждый месяц готовят его (организм) к беременности. Наконец, именно, доминантный фолликул создает неблагоприятные условия для созревания остальных фолликулов данной когорты и обусловливает их атрезию.

Учитывая то, что «хорошая» яйцеклетка, то есть яйцеклетка, способная после оплодотворения к нормальному развитию, созревает только в доминантном фолликуле, для понимания процессов ранней беременности важно знать яичниковый цикл. Созревание гипоталамо-гипофизарной оси женщины знаменует начало циклической менструальной функции. Между первым и пятым днем менструального цикла группа фолликулов (когорта) начинает отвечать на возрастающие уровни гонадотропинов по типу, совершенно отличному от фолликулярного роста, не связанного с гормональной цикличностью.

Фолликулы когорты отвечают на повышающиеся значения фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) ростом первичного ооцита и митотической пролиферацией клеток гранулезы. Общее количество рецепторов ФСГ в гранулезе увеличивается как за счет этой пролиферации, так и за счет прироста числа рецепторов в отдельных клетках. ФСГ, действуя через систему аденилатциклазы, индуцирует ароматазную ферментную систему. Превращение андрогенов в эстрогены путем ароматизации в клетках гранулезы регулирует выработку эстрогенов фолликулом, лучше всего объяснимую гипотезой внутрифолликулярного синтеза эстрогенов «две клетки/два гормона.»

В преантральном и антральном фолликуле рецепторы ФСГ имеются только в клетках гранулезы, а рецепторы ЛГ — только в текальных клетках. Хотя как гранулеза, так и текальные клетки способны синтезировать все три класса половых стероидов, исследования in vitro показали, что текальные клетки отвечают на действие ЛГ продукцией андрогенов, а клетки гранулезы через индуцированную ФСГ ароматазную систему превращают эти андрогены в эстрогены. Такое взаимодействие между клетками гранулезы и теки наиболее выражено в больших антральных фолликулах. Эстрогены, действуя в синергизме с ФСГ, способствуют в дальнейшем увеличению содержания рецепторов ФСГ в фолликуле и, таким образом, в начале цикла фолликулы, составляющие когорту, стимулируются для развития до преантральной и антральной стадий.

Самый ранний признак выбора доминантного фолликула — асимметричная секреция эстрогенов яичниками — появляется между шестым и восьмым днями цикла. Способность к ответу на гонадотропные воздействия, уже начиная с седьмого дня цикла, остается исключительно у доминантного фолликула. Асимметрия секреции эстрогенов яичниками сигнализирует об установлении в доминантном фолликуле самоподдерживающегося эстрогенного микроокружения, подавляющего остальные фолликулы. Конверсия андрогенов в эстрогены усилена в доминантном фолликуле.

Повышение уровня циркулирующего эстрадиола, возникающее в результате усиленной выработки его доминантным фолликулом, оказывает отрицательное обратное действие на выработку ФСГ гипофизом. Это ограничивает количество ФСГ, доступного менее развитым фолликулам, и как следствие этого ароматазная система в них угасает и в этих фолликулах создается андрогенное микроокружение, ведущее к атрезии. Антральная структура доминантного фолликула закрепляет в нем сохранение эстрогенной среды. Еще большее усиление различий в доступности ФСГ для доминантного фолликула и для фолликулов, обреченных на атрезию, создает действие нестероидного ингибитора ФСГ, вырабатываемого в доминантном фолликуле.

Фолликулостатин или, как его еще называют, яичниковый ингибин, был обнаружен в фолликулярной жидкости свиньи и вызывал понижение секреции ФСГ гипофизом у здоровых животных. Есть косвенные свидетельства наличия фолликулостатина у женщины. Хотя сродство клеток гранулезы к ЛГ не меняется с созреванием фолликула, число рецепторов ЛГ в клетках гранулезы повышается при действии эстрогенов и ФСГ.

В условиях депривации ФСГ только доминантный фолликул продолжает вырабатывать значительное количество эстадиола и таким образом момент пика ЛГ находится целиком под контролем эстрогенной секреции доминантного фолликула. Телеологическая цель такого контроля — предотвращение случайной флуктуации уровня эстрогенов, которая могла бы раньше времени вызвать пик ЛГ. Если бы волна ЛГ наступала лишь на один — два дня раньше положенного срока, т.е. раньше адекватной подготовки фолликула ФСГ и эстрадиолом, она встретила бы гранулезные клетки лишь с небольшим количеством рецепторов для ЛГ/ХГ, что вело бы, да и ведет чаще, чем хотелось бы, к образованию неполноценного желтого тела.

Уровень эстрадиола, превышающий 200 нмоль/мл в течение, по крайней мере, 30-50 часов, вызывает волну ЛГ. Так как к этому времени в доминантном фолликуле в норме уже накоплено адекватное количество рецепторов ЛГ/ХГ, с повышением уровня ЛГ крови начинается лютеинизация гранулезных клеток.

Лютеинизация означает накопление липидов и пигмента лютеина в гранулезных клетках и сигнализирует о начале секреции прогестерона, как в фолликулярную жидкость, так и в кровоток в ответ на ЛГ. Есть мнение, что небольшой пик ФСГ обусловлен секрецией прогестерона в предовуляторный период. Преждевременная лютеинизация, по-видимому, предотвращается третьим фолликулярным нестероидным ингибитором, ингибитором лютеинизации (luteinization inhibitor, LI).

Одновременно с ростом чувствительности клеток гранулезы к ЛГ продолжается стимуляция возрастающими концентрациями ЛГ текальных клеток. Андрогенная продукция теки всех растущих фолликулов постоянно увеличивается. Эти андрогены, особенно андростендион и тестостерон, в доминантном фолликуле являются субстратом для образования эстрадиола и эстрона. Концентрация эстрадиола в преовуляторном фолликуле составляет в норме 1000—1800 нг/мл.

Овуляция происходит через 28—32 ч. после начала волны ЛГ и через 10—12 ч. после пика этой волны. Первое полярное тельце отделяется через 25—30 ч. после пика ЛГ. Современные данные позволяют предположить следующую схему механизма овуляции.

Прогестерон вызывает повышение активности коллагеназы и активатора плазминогена, поэтому секреция растущих количеств прогестерона гранулезными клетками ведет к повышению растяжимости стенки фолликула. Одновременно ЛГ вызывает повышение концентрации простагландинов в фолликулярной жидкости. Некоторое повышение уровня ФСГ, также имеющее место в это время, еще более повышает концентрацию активатора плазминогена и вызывает накопление в яйценосном бугорке гиалуронидазы. Простагландины стимулируют освобождение лизосомальных ферментов и сокращение гладкомышечных волокон теки и, таким образом, играют ключевую роль в овуляции. Есть мнение, что участие простагландинов в ослаблении стенки фолликула заключается не столько в стимуляции коллагеназы, сколько в торможении синтеза коллагена.

В рамках программ по оплодотворению вне организма и переносу зародышей внимание многих исследователей было направлено на определение оптимальных параметров фолликулярной жидкости в отношении созревания яйцеклетки. Интересные результаты были получены на кафедре акушерства и гинекологии №2 Венского университета. Австрийские авторы установили, что концентрация простагландина F2-альфа была значительно выше в преовуляторных фолликулах, чем в остальных фолликулах, но различия в активности коллагеназы обнаружено не было. Самые высокие концентрации простагландинов были в найдены в тех фолликулах, яйцеклетки которых в последствии дали начало наиболее жизнеспособным зародышам. Главным источником простагландинов является, скорее всего, клетки гранулезы. Кстати, простагландины, очевидно, являются и главным виновником болей в середине цикла (Mittelschmertz), так как возникают эти 6оли не во время овуляции, а примерно за сутки до нее.

Если в отношении изучения гормонального микроокружения, существующего в доминантном фолликуле, в последние годы был достигнут значительный прогресс, этого нельзя сказать о выяснении механизмов созревания яйцеклетки. До сих пор они известны лишь в общих чертах. Созревание яйцеклетки условно разделяют на созревание ядра и созревание цитоплазмы. Под созреванием ядра понимают совокупность процессов, переводящих ядро из стадии диплотена I (или стадии герминативного пузырька) до метафазы II второго мейотического деления. Созревание ядра не включает в себя завершение мейоза, так как только проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки вызывает завершение второго редукционного деления. Таким образом, термин «созревание» относится к совокупности процессов между двумя периодами естественной остановки развития ооцита.

От наступления полового созревания до менопаузы у женщины в каждом менструальном цикле созревает обычно только одна яйцеклетка. Ооцит первого порядка превращается в ооцит второго порядка при отщеплении первого полярного тельца. В момент овуляции ооцит второго порядка блокирован на стадии метафазы второго мейотического деления. Изучение созревания ядра обязано в большой мере совершенствованию культивирования герминативных клеток in vitro. Они позволили провести как морфологическое и хронологическое описание этапов мейоза, так и анализ роли гонадотропинов и фолликулярных клеток. После первых исследований Pincus и Saunders (1939), Эдвардс показал, что in vitro метафаза I имеет место между 28-м и 35-м часом после выделения ооцитов из фолликулов, а метафаза II — между З6-м и 48-м часом. Созревание in vitro изучалось Jagiello et al. путем забора яйцеклеток из яичников женщин, которым вводились ФСГ и ХГ. Через 20 ч. после введения ХГ 1/3 ооцитов была на стадии метафазы I, остальные — на стадии герминативного пузырька. После культивации в течение 25—28 ч. 66% ооцитов достигало метафазы II.

Созревание ядра ооцита включает в себя и морфологические изменения. Одно из первых по времени изменений касается ядрышка: оно теряет волокнистый характер, конденсируется и к моменту распада ядерной мембраны исчезает вообще. В момент овуляции временно исчезают ворсинки и сокращаются отростки фолликулярных клеток. Механизмы регуляции созревания ядра изучены пока недостаточно. Выше упоминалось о факторе торможения мейоза. Есть работы, показывающие роль гонадотропинов, гранулезных и текальных клеток в контроле мейоза.

Mandelbaum et al. обращают внимание на то, что созревание ядра далеко не всегда сопровождается созреванием цитоплазмы:

«Несмотря на высокий процент созревания ядра, полученный в культуре, эти яйцеклетки не оплодотворяются из-за отсутствия цитоплазматического созревания».

Это созревание включает в себя индуцированные гонадотропинами биохимические изменения, зависящие, по-видимому, от действия стероидов. Только при созревании яйцеклетки in vivo может быть осуществлено пока созревание цитоплазмы, одним из важных моментов которого является появление фактора роста мужского пронуклеуса (male pronucleus growth factor, MPGF). Изучение яйцеклетки внутри фолликула in vitro у человека крайне затруднено. Возможно, что многие проблемы можно будет решить, культивируя не отдельные ооциты, а фолликулы целиком. Такая методика уже разработана, хотя и требует усовершенствования.

Все сложные и недостаточно изученные механизмы, обеспечивающие ежемесячное созревание яйцеклетки работают вхолостую, если не происходит оплодотворения, события, знаменующего собой начало развития нового организма. Оплодотворение — это совокупность явлений, заканчивающихся слиянием мужской и женской половых клеток и восстановлением диплоидного хросомного набора. Современные взгляды на механизмы, обеспечивающие встречу гамет, будут изложены ниже. В первую очередь целесообразно разобрать механизм оплодотворения per se.

И.И. Гузов
«Введение в медицину репродукции. Зачатие у человека»

Благодарим сайт Центра иммунологии и репродукции
за предоставленный материал

Из архива статей клуба мамы.py