Запліднення, ембріогенез, критичні періоди онтогенезу

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

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

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

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

Сперматогонії — недозрілі статеві клітини, розташовані по периферії сім'яного канальця (у базальному просторі). Розрізняють сперматогонії двох типів — типу, А і типу В. Серел сиерматогоній типу, А виділяють «темні» (резервуари, стовбурові клітини, що рідко діляться) і «світлі» (напівстовбурові, що діляться безперервно, утворюючи клітини наступної стадії). Сперматоцити І порядку пов’язані цитоплазматичними листками («нащадки» однієї клітини). Вони діляться в першій фазі мейозу. Сперматоцити II порядку мають 22 ауто-соми й одну X — чи Y-хромосому і діляться в другій фазі мейозу. Сперматиди характеризуються гаплоїдним набором хромосом. На стадії формування гамет розриваються цитоплазматичні містки, необхідні для забезпечення всіх сперматозоїдів інформаційною рибонуклеїновою кислотою (іРНК) від Х-хромосом. Сперматогенез триває 65 днів. Остаточне диференціювання відбувається протягом 2 тиж. у над’яєчку і тільки в ділянці його хвоста сперматозоїди дозрівають і накопичуються. Важливу роль у сперматогенезі відіграють сустентоцити (клітини Сертолі). Вони формують гематотестикулярний бар'єр, завдяки якому статеві клітини ізолюються від токсинів та антигенів. Сустентоцити виконують трофічну функцію, фагоцитують залишки цитоплазми, дегенерувальні клітини, секретують рідину в сім'яному канальці.

Статеве дозрівання регулюється спеціальним відділом центральної нервової системи (ЦНС), нейрони якого стають малочутливими до статевих гормонів. Нейросекреториі клітини гіпоталамуса синтезують гоналоліберини, а гіпофіз, у свою чергу, — фолітропін і лютропін. Фолітропін активує сустентоцити, які секретують андрогенізувальний білок (відповідає за підтримання високого рівня тестостерону), інгібін (блокує синтез фолітропіну), естрогени (знижують синтез тестостерону), трансферин (транспортує залізо в сперматогенний епітелій; виступає як мітогенний чинник), активатори плазміногену. Лютропін стимулює в гландулоцитах яєчка (клітинах Лейдіга) синтез і секрецію тестостерону й естрогенів.

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

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

Кортикальні гранули (приблизно 15 000 шт.) є гомологічними до акросоми, містять протеолітичні ферменти, мукополісахариди, білок гіалінового шару і, таким чином, виконують функцію блокади поліспермії та зчеплення ранніх бластомерів. Окрім цього до складу цитоплазми входять поживні речовини, рибосоми, рибонуклеїнова кислота (РНК), морфогенетичні фактори тощо.

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

Первинні статеві клітини мігрують у гонади й утворюють оогонії, які діляться мітотично, диференціюються в ооцити 1 порядку.

Ооцити І порядку вступають у першу профазу мейозу на 3−8-му місяці внутрішньоутробного розвитку. Поділ у цій фазі припиняється до настання статевої зрілості. Ооцит входить у стадію росту (накопичення РНК, білків, рибосом, глікогену, ліпідів, поява оболонок кортикальних гранул). При цьому паралельно розвивається фолікул: спочатку виникає примордіальний фолікул (тонкий шар клітин навколо ооцита), який потім перетворюється на фолікул, що росте; наступною стадією є формування антрального фолікула (має порожнину з фолікулярною рідиною). Треба зазначити, що лише незначна частина фолікулів кожного етапу переходить на наступну стадію: із 400−500 тис. первинних фолікулів у стадію дозрівання вступають 33−40 тис, а завершують її лише 450−500.

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

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