Схема №5. Периоды оплодотворения

Период сближения и дистального взаимодействия сперматозоида и «яйцеклетки»:

8б-сперматозоиды;

1-полость маточной трубы

(схема №5, 1)

Первым неблагоприятным фактором, с которым встречаются спермии, попав во влагалище, кислая среда в его верхних отделах. При попадании спермиев во влагалище кислая среда частично нейтрализуется за счет щелочной реакции семенной жидкости, и значительная часть сперматозоидов при этом сохраняет подвижность и жизнеспособность. Также прохождению спермиев в матку способствует естественное разжижение цервикальной слизи, происходящее за счет прогестерона, который после овуляции активно вырабатывается в организме женщины желтым телом яичника. Скорость самостоятельного передвижения спермиев очень невелика – 2-4 мм/мин. Тем не менее выяснено, что спермии преодолевают женский половой тракт достаточно быстро, так как в этом им способствуют существующие физиологические механизмы. При движении по маточной трубе большую роль играет перистальтика трубы. В результате перистальтики возникают последовательные кольца сокращения. В промежутках между кольцами биения ресничек эпителиоцитов создают легкие завихрения трубной жидкости, в результате чего спермии «рассеиваются» по всему длиннику трубы, как в дистальном, так и в проксимальном направлениях. Сперматозоиды, попадающие в дистальный отдел трубы, участвуют в оплодотворении. В самом дистальном отделе трубы (воронка) движение спермиев осуществляется самостоятельно под влиянием восприятия ими тока трубной жидкости (положительный реотаксис) и биологически активных соединений – гиногамонов, вырабатываемых женской половой клеткой (положительный хемотаксис).

Сюда также нужно отнести такое явление как электростатическое взаимодействие гамет, связанное с тем, что мужская и женская половые клетки будут иметь разноименно заряженные поверхности, вследствие чего будут «притягиваться».

Можно отметить, что женская половая клетка не обладает самостоятельной двигательной активностью. Ее движения навстречу спермиям пассивны и связаны с морфофизиологией маточных труб. Накануне овуляции в организме женщины происходит увеличение концентрации прогестерона, что способствует усилению двигательной активности маточных труб, в первую очередь – в дистальной части, переходящей в воронку.

Рассматривая вопрос о взаимодействии сперматозоида с органами женского репродуктивного тракта, следует более подробно остановиться на явлении капацитации -приобретении спермиями оплодотворяющей способности по мере их продвижения по женскому половому тракту (длится порядка 7 часов). Полагают, что молекулы альбумина (находящиеся во внутренней среде женского полового тракта) связываются с холестерином (цитомембран сперматозоидов). Это вызывает структурную дестабилизацию цитоплазматической и акросомальной мембран спермиев, что облегчает высвобождение ферментов акросомы, которые будут разрушать оболочки женской половой клетки. Также при капацитации под влиянием секреторных продуктов женского полового тракта с поверхности сперматозоидов удаляются специальные вещества, которые блокируют активные центры ZP2, ZP3-рецепторы цитоплазматической мембраны спермия, узнающие поверхность женской половой клетки.

Период контактного взаимодействия:

8б-сперматозоид (8в-головка и шейка сперматозоида);

3-цитоплазма яйцеклетки с ее специфическими структурами;

4-блестящая оболочка;

5-зернистая оболочка, состоящая из фолликулярных клеток;

11- 14-редукционные тела.

(схема №5, 2)

В фазе контактного взаимодействия спермий разрушает оболочки овоцита – лучистый венец, прозрачную зону и цитоплазматическую мембрану. Первый этап взаимодействия спермиев с женской половой клеткой – это механическое удаление части лучистого венца, которое осуществляют биения жгутиков спермиев (около 12 часов). При контакте с женской половой клеткой под действием ее активирующих субстанций (одна из которых – фертилизин), инициируется активное поступление катионов Са 2+ в головку спермия. В результате происходят очаговые слияния плазмолемальной и акросомальной мембран сперматозоида и их разрушение с появлением микроперфораций. Через образовавшиеся микроотверстия выделяются ферменты-лизины спермия (пенетраза - способствует диссоциации фолликулярных клеток (ок.20мин.); акрозин, гиалуронидаза растворяет блестящую оболочку; кислая фосфотаза расщепляет фосфолипиды плазмолеммы; трипсинподобный фермент разобщает контакты между клетками лучистого венца, а также между ними и плазмолеммой овоцита. Диссоциация лучистого венца прогрессирует, и достаточно скоро обнажается узкий канал в прозрачной оболочке. Через этот канал спермий попадает в заполненное жидкой средой перивителлиновое пространство между прозрачной оболочкой и плазматической мембраной овоцита. В месте соприкосновения головки спермия с плазмолеммой овоцита цитоплазма женской половой клетки формирует выступ – бугорок оплодотворения (в этом участке овоцита активируется полимеризация актина), и здесь же происходит слияние женской и мужской гамет. Слившиеся участки мембран затем разрушаются, и через образовавшееся отверстие спермий проникает в женскую половую клетку. Его плазмолемма при этом «сползает» и закрывает дефект, образовавшийся в плазмолемме овоцита. Из цитоплазматических структур спермия кроме ядра в овоцит попадают проксимальная центриоль и шейка (хвост остается снаружи и отпадает). Благодаря тому, что участок плазмолеммы, привнесенный в оболочку овоцита спермием, хорошо проницаем для катионов Nа + последние начинают активно поступать внутрь женской половой клетки и изменяют ее мембранный потенциал. В течение очень короткого времени (около 1 минуты) - так называемый быстрый блок полиспермии - мембранный потенциал овоцита резко падает, и женская половая клетка становится невосприимчивой к контактам с другими спермиями. Однако быстрый блок полиспермии продолжается всего лишь около минуты, в то время как оплодотворенной яйцеклетке требуется более надежная защита от воздействия других спермиев (защита от полиспермии). В этой связи и наступает защитная реакция (так называемый медленный блок полиспермии) в виде кортикальной реакции овоцита.

Развитие кортикальной реакции:

9-женский пронуклеус;

8г-спермий.

(схема №5, 3)

Суть реакции в том, что после внедрения в женскую половую клетку спермия в нее начинают активно поступать катионы Са2+.Увеличение концентрации Са 2+ в примембранных зонах цитоплазмы овоцита (где находятся кортикальные гранулы) распространяется волнообразно – от места слияния мембран гамет на периферию, и в этом же направлении инициируется слияние мембран кортикальных гранул (являются производными комплекса Гольджи, в состав которых входят протеолитические ферменты) с плазмолеммой овоцита и экзоцитоз их ферментов в перивителлиновое пространство. Под влиянием ферментов кортикальных гранул прозрачная зона уплотняется, утолщается, стабилизируется, теряет рецепторные белки к сперматозоидам. Так возникает надежная оболочка оплодотворения, припятствующая проникновению других спермиев, которые в дальнейшем погибают и разрушаются макрофагами женской половой системы.

Фаза синкариона:

10-мужской пронуклеус;

15-центромеры.

(схема №5, 4)

Финальная фаза оплодотворения - фаза синкариона. В этой фазе происходит объединение генетического материала отцовской и материнской половых клеток, в результате которого возникает диплоидная зигота, или одноклеточный зародыш. Однако прежде чем это произойдет, «яйцеклетка» должна завершить второе деление созревания мейоза. В момент встречи со спермием овоцит, как известно, находится в блоке метафазы второго мейотического деления. В течение 11 часов после проникновения спермия женская половая клетка активируется его субстратами и возобновляет мейоз – выделяется полярное тельце с «избытком» хромосом и завершается второе деление созревания. В это время в овоците можно наблюдать два редукционных тельца.

Пока овоцит завершает мейоз, пронуклеус спермия округляется, обводняется (что связано с тем, что ядро сперматозоида находится в состоянии гетерохроматина, а яйцеклетка эухроматина) для того, чтобы материал обоих клеток был однороден, ядро спермия подвергается набуханию, и переходу ядра в состояние эухроматина и принимает вид интерфазного. В нем удваивается содержание ДНК, т.е. пронуклеус приобретает гаплоидный набор двойных (репликационных) хромосом (23dXp). Ядро женской половой клетки по завершении мейоза претерпевает точно такие же изменения.

Ядерные оболочки исчезают, хроматин перемешивается, и ядерные геномы объединяются, образуется зигота. Затем оба пронуклеуса переходят в профазу митоза. Центриоль, привнесенная спермием, делится, формируя две центросомы. Последние прикрепляются к веретену, образующемуся между пронуклеусами, и таким образом, хромосомы мужского и женского пронуклеусов оказываются расположенными в экваториальной плоскости – происходит метафаза митоза. Далее следует ана - и телофаза – зигота завершает первое деление дробления, в результате которого образуются две первые дочерние клетки – бластомеры – с диплоидным набором хромосом (схема №5,6).

Изменения внутриклеточного и ионного состава приводят к уменьшению объема зиготы, происходит конец кортикальной реакции. Конец первых суток.

Оплодотворение происходит в маточной трубе.