Женская яйцеклетка

Результаты мониторинга

В первую декаду стандартного менструального цикла на мониторе УЗИ можно увидеть доминантный фолликул, диаметр которого 12-15 мм. Он выделяется на фоне остальных, поскольку значительно больше их в размерах. Исследуют и эндометрий. Его толщина в процессе овуляции может достигать 10-12 мм. Признаки завершенного процесса овуляции:

• присутствие зрелого фолликула перед новой овуляцией;
• постепенное уменьшение или исчезновение доминантного фолликула, с разрушением его стенок;
• вместо зрелого фолликула образуется желтое тело;
• после плановой овуляции в дугласовом пространстве брюшной полости образуется свободная жидкость.

Строение половых клеток

Сперматозоид и яйцеклетка выполняют репродуктивную функцию организма. Внешне клетки сильно отличаются друг от друга. Им характерно особое строение, способствующее правильному функционированию.

Специфическая форма сперматозоида обусловлена трудностями, которые возникают на его пути в процессе перемещения по маточным трубам. Мужская гамета состоит из четырех основных частей:

Головка имеет овальную форму, внутри ядро, в котором находится основная генетическая информация. Над ядром расположена акросома, она помогает проникать сквозь защитную оболочку яйцеклетки.

Шейка соединяет основу и среднюю часть, которая содержит митохондрии. Они, в свою очередь, вырабатывают энергию для подвижности гаметы. Жгутик довольно длинный, у основания гораздо толще, чем на конце. Это позволяет ему совершать активные движения.

По внешним признакам яйцеклетка напоминает куриное яйцо. Она состоит из ядра, оболочки и цитоплазмы. Развитие клетки происходит в фолликулах, расположенных в яичниках. Регулярно в организме может созревать сразу несколько яйцеклеток, но из фолликула, как правило, выходит только одна.

Презигота и зигота

После соединения генетического материала донора спермы и яйцеклетки в лаборатории in vitro, путем ли их непосредственного слияния (ЭКО), или инъекционного внедрения генома сперматозоида в яйцеклетку (ИКСИ), спустя 16-18 ч. наблюдается стадия презиготы. которая представляет собой ооцит, в котором имеются женский и мужской пронуклеусы, но их генетический материал наблюдается по отдельности и еще не прошел слияние.

Врач-эмбриолог в течение первых суток оценивает, насколько адекватно состоялся процесс оплодотворения.

В норме правильно прошедший его ооцит содержит 2 видимых пронуклеуса, прочие варианты являются аномальными отклонениями и исключаются из дальнейшего культивирования.

Фаза дробления отсчитывается от вторых суток эмбриогенеза (т.е. 2-3 день). Дроблением называют синхронное клеточное деление зиготы на одинаковые бластомеры, которые обладают тотипотентностью, т.е. имеют возможности дать начало любой клетке организма.

На стадии дробления пригодность зародыша для ЭКО оценивают по степени одинаковости бластомеров: чем более они равномерны, тем он адекватнее по критериям для имплантации.

Его оценка на этой стадии развития проводится по:

• числу бластомеров (с их цифровой кодификацией);
• другим критериям, к примеру, насколько равномерны бластомеры, имеются ли фрагментации и пр. — записывается с помощью букв a, b, c, d и их сочетаний.

Роль яйцеклетки

Яйцеклетка выходит во время разрыва фолликула в яичнике. Этот процесс называется овуляция и происходит раз в месяц. Как правило, вопрос «что такое яйцеклетка» задают пары, которые планируют стать родителями и ответственно к этому готовятся.

Один из признаков яйцеклетки — ее большой размер по сравнению с другими клетками организма

Как правило, овуляция фиксируется один раз в менструальном цикле. Однако бывают и исключения, когда она наступает повторно. Такая ситуация наблюдается в случае гормонального сбоя, в результате сильных переживаний или бурной половой жизни. Порой случаются и ановуляторные циклы, когда сформированная яйцеклетка не может выйти из доминантного фолликула. Зачастую фолликул разрастается до нужных размеров, но не лопается. В таких случаях медики прибегают к стимулированию овуляции.

Количество

Сколько выходит яйцеклеток при овуляции? В яичнике в период созревания могут образоваться 15—20 половых клеток. Каждая из них развивается в наполненной водой оболочке — фолликуле. Однако только один фолликул становится доминантным и выпускает яйцеклетку. В брюшную полость выходит одна ЯЦ, но иногда возникают ситуации, когда количество достигает 2 или 3.

К слову, если выходят две полноценных ЯЦ, то не исключается появление на свет близнецов.

Это действие сопровождается увеличением уровня гормона эстрогена. Его синтезирует сама яйцеклетка. В это время наружу выбрасывается ЛГ-гормон. Он и приводит к разрыву оболочки.

Фото яйцеклетки под микроскопом

Размер

Размер яйцеклетки в три раза больше сперматозоида. По словам ученых, размер составляет 0,1-0,15 мкм. В ЯЦ содержатся питательные вещества, необходимые для развития плода на первых неделях жизни. Также она обладает набором хромосом. В яичнике у новорожденной девочки содержится до 1,5 миллиона фолликулов, часть из них погибает еще до полового созревания. До сих пор эта взаимосвязь непонятна ученым.

Когда наступает первая менструация, в организме женщины остается не более 400 тысяч ооцитов. Они созревают на протяжении всей жизни.

Продолжительность жизни ЯЦ

Результаты проведенных исследований не могут с точностью сказать, сколько конкретно часов живет ЯЦ. Это время варьируется от 12 до 24 часов. Скорее всего, это зависит от генетики и качества жизни женщины.

Миграция сперматозоидов

Чтобы понять, сколько происходит оплодотворение яйцеклетки, необходимо просчитать время с момента попадания спермы во влагалище до проникновения сперматозоидов в фаллопиевы трубы. Стоит отметить, что оплодотворение яйцеклетки женщины возможно в течение 24 часов после овуляции, поэтому наиболее благоприятными днями для зачатия являются несколько дней до и 1 сутки после овуляции. Это связано с тем, что сперматозоиды – жизнеспособные клетки, сохраняющие свои свойства в течение 3-5 суток. И если они заранее добрались до маточной трубы, но не повстречали яйцеклетку, то они ждут подходящего момента.

Во время незащищенного полового контакта во влагалище попадает более 300 миллионов сперматозоидов, чем больше половых гамет, тем выше вероятность осуществления процесса оплодотворения яйцеклетки. Основная масса сперматозоидов гибнет в агрессивной среде влагалища, некоторые не справляются со слизью цервикального канала, другие застревают в складках, только самые жизнеспособные и активные добираются до полости матки и фаллопиевых труб.

Сколько происходит оплодотворение яйцеклетки с момента полового акта: как правило, сперматозоидам необходимо 3-4 часа для проникновения в маточные трубы, хотя описываются случаи, когда наиболее активные спермии достигали заветного места за полчаса.

Плохо растут фолликулы

Недоразвитость структурных компонентов яичников является одной из основных причин женского бесплодия. При отсутствии доминантного фолликула в кровь не поступают лютеинизирующие гормоны, стимулирующее наступление овуляции. К основным причиной недостаточного развития половых клеток относятся:

• патологии гипоталамуса;
• нарушение генеративной функции яичников;
• злоупотребление противозачаточными средствами;
• последствия инфекции в малых половых органах;
• патологии щитовидной железы;
• эндокринные нарушения;
• депрессия и эмоциональная нестабильность;
• образование опухолей в гипофизе.

Адекватная гормональная терапия позволяет восстановить менструальный цикл и процесс созревания ооцитов. При неэффективности консервативного лечения назначается каутеризация яичников, которая заключается в хирургическом удалении недоразвитых клеток из половых желез.

Активация сперматозоидов

Акросомная реакция на клетку морского ежа

Приближение к яйцеклетке — это довольно сложный, многоступенчатый процесс хемотаксиса, управляемый различными химическими веществами / стимулами на отдельных уровнях филогении. Одним из наиболее важных и распространенных сигнальных признаков этого события является то, что прототип профессиональных рецепторов хемотаксиса, рецептора формилпептида (60000 рецепторов на клетку), а также активаторная способность его лиганда формил Met-Leu-Phe были продемонстрированы в поверхностная мембрана даже в случае спермы человека. Сперматозоиды млекопитающих становятся еще более активными, когда они приближаются к яйцеклетке в процессе, называемом активацией сперматозоидов . Активация спермы была показана, быть вызвано кальцием ионофорами в пробирке , прогестерон выпущен близлежащими кумулюсные клетки и связывание с ZP3 из блестящей оболочки . Эти клетки кумулюса встроены в желеобразное вещество в основном из гиалуроновой кислоты, и разработанные в яичник с яйцом и поддерживать его , как он растет.

Первоначальное изменение называется «гиперактивацией», которое вызывает изменение подвижности сперматозоидов. Они плавают быстрее, а их движения хвоста становятся более резкими и беспорядочными.

Недавнее открытие связывает гиперактивацию с внезапным притоком ионов кальция в хвосты. Хлыстоподобный хвост (жгутик) сперматозоидов усеян ионными каналами, образованными белками CatSper . Эти каналы избирательны, пропускают только ионы кальция. Открытие каналов CatSper отвечает за приток кальция. Внезапное повышение уровня кальция заставляет жгутик образовывать более глубокие изгибы, продвигая сперматозоиды с большей силой через вязкую среду. Гиперактивность сперматозоидов необходима для преодоления двух физических барьеров, защищающих яйцеклетку от оплодотворения.

Второй процесс активации сперматозоидов — это акросомная реакция . Это включает высвобождение содержимого акросомы, которое рассеивается, и воздействие ферментов, прикрепленных к внутренней акросомной мембране сперматозоидов. Это происходит после того, как сперматозоид впервые встречается с яйцеклеткой. Этот механизм типа «замок и ключ» зависит от вида и предотвращает слияние сперматозоидов и яйцеклеток разных видов. Есть некоторые свидетельства того, что это связывание заставляет акросому высвобождать ферменты, которые позволяют сперматозоиду слиться с яйцеклеткой.

ZP3, один из белков, составляющих блестящую оболочку, затем связывается с молекулой-партнером в сперме. Ферменты на внутренней акросомальной мембране переваривают блестящую оболочку. После того, как сперматозоид проникает в блестящую оболочку, часть клеточной мембраны сперматозоида сливается с мембраной яйцеклетки, и содержимое головки диффундирует в яйцеклетку.

Говорят, что после проникновения ооцит активируется . Он подвергается вторичному мейотическому делению, и два гаплоидных ядра (отцовское и материнское) сливаются, образуя зиготу . Чтобы предотвратить полиспермию и свести к минимуму возможность образования триплоидной зиготы, несколько изменений пеллюцида яйца делают их непроницаемыми вскоре после того, как в яйцеклетку попадает первый сперматозоид.

Фазы менструального цикла

Процессы в яичнике в течение менструального цикла:1 Менструация2 Созревающий фолликул3 Граафов фолликул4 Овуляция5 Жёлтое тело6 Жёлтое тело прекращает функционировать

Процессы, происходящие в течение менструального цикла, могут быть описаны как фазы, соответствующие изменениям в яичниках (фолликулярная, овуляторная и лютеиновая), и в эндометрии (менструальная, пролиферативная и секреторные фазы).

Фолликулярная/менструальная фаза

Началом фолликулярной фазы яичника или менструальной фазы матки считается первый день менструации. Длительность фолликулярной фазы, во время которой происходит окончательное созревание доминантного фолликула, индивидуальна для каждой женщины: от 7 до 22 дней, в среднем 14 дней.

Овуляторная

Приблизительно к седьмому дню цикла определяется доминантный фолликул, который продолжает расти и секретирует увеличивающееся количество эстрадиола, в то время как остальные фолликулы подвергаются обратному развитию. Достигнувший зрелости и способный к овуляции фолликул называется граафовым пузырьком. Во время овуляторной фазы, которая длится примерно три дня, происходит выброс лютеинизирующего гормона (ЛГ). В течение 36—48 ч происходит несколько волн высвобождения ЛГ, значительно увеличивается его концентрация в плазме. Выброс ЛГ завершает развитие фолликула, стимулирует продукцию простагландинов и протеолитических ферментов, необходимых для разрыва стенки фолликула и высвобождения зрелой яйцеклетки (собственно овуляция). В то же время снижается уровень эстрадиола, что иногда сопровождается овуляторным синдромом. Овуляция обычно происходит в ближайшие 24 ч после наиболее крупной волны выброса ЛГ (от 16 до 48 ч). Во время овуляции высвобождается 5—10 мл фолликулярной жидкости, в которой содержится яйцеклетка. Определить овуляцию можно путем измерения базальной температуры. Так же определяют пик ЛГ тест-полоски (продаются в аптеке)

Лютеиновая/секреторная фаза

Промежуток времени между овуляцией и началом менструального кровотечения называется лютеиновой фазой цикла (также известна как фаза жёлтого тела). В отличие от фолликулярной фазы, длительность лютеиновой — 13—14 дней (± 2 дня). После разрыва граафова пузырька стенки его спадаются, его клетки накапливают липиды и лютеиновый пигмент, это придает ему жёлтый цвет. Трансформированный граафов фолликул теперь называется жёлтым телом. Продолжительность лютеиновой фазы зависит от периода функционирования (10—12 дней) жёлтого тела, в это время жёлтое тело секретирует прогестерон, эстрадиол и андрогены. Повышенный уровень эстрогена и прогестерона изменяет характеристику двух наружных слоев эндометрия. Железы эндометрия созревают, пролиферируют и начинают секретировать (секреторная фаза), матка готовится к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Уровень прогестерона и эстрогена достигают пика в середине лютеиновой фазы, и в ответ на это снижается уровень ЛГ и ФСГ.

При наступлении беременности жёлтое тело начинает вырабатывать прогестерон до тех пор, пока плацента не разовьется и не станет секретировать эстроген и прогестерон.

Если беременность не появляется, жёлтое тело прекращает функционировать, снижается уровень эстрогенов и прогестерона, что приводит к отечности и некротическим изменениям эндометрия. Снижение уровня прогестерона также усиливает синтез простагландинов. Простагландины (ПГ) вызывают спазм сосудов и сокращение матки, происходит отторжение двух наружных слоев эндометрия. Уменьшение уровня эстрогена и прогестерона также способствует уменьшению ГРФ и возобновлению синтеза ЛГ и ФСГ, начинается новый менструальный цикл.

Фолликул яичника

Фолликул яичника (лат. folliculus ovaricus) — структурный компонент яичника, состоящий из яйцеклетки, окружённой слоем эпителиальных клеток и двумя слоями соединительной ткани.

Третичный фолликул

Ооцит

В фолликуле содержится ооцит 1-го порядка. Ядро ооцита называют «зародышевый пузырёк» germinal vesicle (см. иллюстрацию)

Гранулёзные клетки

Ооцит окружён слоем гликопротеинов, zona pellucida (zona striata). Он, в свою очередь, окружён слоем гранулёзных клеток.

Тека-клетки

Гранулёзные клетки окружены тонким слоем внеклеточного матрикса — базальной мембраной (на рисунке обозначена, как fibro-vascular coat). Вокруг базальной мембраны находятся тека-клетки.

Причины старения (истощения) яичников

В настоящее время причины раннего угасания яичников изучены не до конца. Существует несколько теорий возникновения этого недуга:

1) Генетическая предрасположенность. Согласно статистике, у значительной доли таких пациенток в семье есть нарушения менструального цикла и случаи ранней менопаузы.   

2) Аутоиммунные заболевания тоже могут спровоцировать преждевременное истощение женских органов. Многие ученые сходятся во мнении, что, появляясь в организме, они вырабатывают антитела к ткани яичников.

3) Воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды (радиоактивные соединения, химические соединения). Токсины и тяжелые металлы извне разрушительно действуют на все системы организма.

4) Перенесенные инфекционные заболевания (малярия, оспа, воспаление придатков после перенесенного эпидемического паротита).

5) Неправильный рацион питания. Если женщина  употребляет недостаточное количество белка и полезных жиров в виде рыбы, орехов, то у неё возникает дефицит полезных элементов, необходимых для поддержания репродуктивной функции.

6) Применения противоопухолевой терапии. Среди негативных последствий онкологии отмечают временное или постоянное бесплодие.

7) Оперативные вмешательства на яичниках. После удаления яичника в организме происходит гормональная перестройка, которая ведет к преждевременному старению.

8) Эндокринные заболевания (нарушения гипофиза, а также работы щитовидной железы и надпочечников). Ожирение, сахарный диабет вызывают гормональный дисбаланс, ведущий к дисфункции яичников.

Важно сказать, что даже если у женщины всю жизнь был регулярный  менструальный цикл, это не защищает ее от раннего истощения яичников. Все вышеперечисленные причины снижают овариальный резерв женщины и могут ускорить старение ее репродуктивной системы.

ЧТО ТАКОЕ МЕНСТРУАЛЬНЫЙ ЦИКЛ, И КАК ОН ПРОИСХОДИТ?

Наши предки считали Луну символом женского начала. А всё потому, что женский организм, как и «ночное светило», живет циклами в 28–29 дней. Эти циклы называют месячными, или менструальными. Каждый менструальный цикл состоит из трех фаз:

• фолликулярной;
• овуляторной;
• лютеиновой.

В норме менструальные циклы следуют один за другим. Раз в месяц организм женщины готовится к беременности, вне зависимости от её собственного желания. Обычно первые месячные приходят в 11–16 лет. Они называются менархе.

ФОЛЛИКУЛЯРНАЯ ФАЗА

В первые дни фолликулярной фазы гипофиз – железа, которая находится в головном мозге, – начинает активно вырабатывать два гормона: фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ). Они попадают в кровь и достигают яичников. Под действием гормонов гипофиза в яичниках начинается созревание 15–20 фолликулов (пузырьков с яйцеклетками) и усиливается синтез эстрогенов.

Со временем один из фолликулов становится доминирующим и продолжает созревать, остальные погибают.

Доминантный фолликул продолжает вырабатывать эстрогены. Когда их уровень повышается до определенных значений, они, по принципу обратной связи, подавляют производство фолликулостимулирующего гормона.

Фолликулярная фаза продолжается примерно 14 дней. После этого происходит овуляция.

ОВУЛЯТОРНАЯ ФАЗА

Под действием эстрогенов усиливается выработка лютеинизирующего гормона. Это приводит к тому, что доминирующий фолликул созревает, лопается, и из него выходит яйцеклетка. Сначала она попадает в брюшную полость, оттуда – в маточную трубу. Выход яйцеклетки из яичника называется овуляцией.

Нижняя часть шейки матки начинает вырабатывать много слизи – она нужна для того, чтобы помочь сперматозоидам проникнуть в матку и встретиться с яйцеклеткой.

ЛЮТЕИНОВАЯ ФАЗА

Лютеиновая фаза начинается сразу после менструации и продолжается примерно 2 недели. Фолликул, после того как его покинула яйцеклетка, превращается в структуру, которая называется желтым телом. Оно выделяет гормон прогестерон, который готовит матку к беременности.

Под действием прогестерона слизистая оболочка матки разрастается, набухает, в ней растут кровеносные сосуды.
Далее ситуация может развиваться по одному из двух путей:

• Если яйцеклетка встречается со сперматозоидом и происходит оплодотворение, зародыш закрепляется на стенке матки и начинает развиваться. С этого момента женщина считается беременной.
• Если беременность не наступает, уровень гормонов постепенно падает, на этом фоне слизистая оболочка матки отторгается и выходит через влагалище вместе с кровью. Наступает менструация. После неё начинается фолликулярная фаза нового цикла.

Использование яйцеклеток в клинике и лабораторных исследованиях

Индукция плюрипотентности

В ходе онтогенеза клетки-предшественники делятся и дифференцируются в специализированные клетки. Способность одной клетки-предшественника дать зачаток клеткам разных зародышевых слоев и затем превратиться в специализированную клетку называется потентнистю. Оплодотворенная яйцеклетка, зигота — это тотипотентных клетка, которая дает зачаток всем клеткам организма. Во время эмбриогенеза определенные клетки делятся и дифференцируются в плюрипотентные стволовые клетки — такие, что при деленные дают зачаток многим различным клеткам, но в рамках различных зародышевых слоев (например, мезодермы). В ходе дальнейшей дифференциации клетки становятся унипотентнимы — способными к делению предшественниками только одного вида клеток. Большинство соматических клеток взрослого организма находятся в дифференцированной стадии и приспособлены для выполнения специальных функций.

Соматические клетки в лабораторных условиях могут быть перепрограммированы в плюрипотентные стволовые клетки. Эта процедура имеет очень широкое применение in vitro — от моделирования болезней к тестированию лекарств.

Одним из видов индукции плюрипотентности есть пересадки ядер соматических клеток. При такой процедуре ядро ​​яйцеклетки удаляется, а на замену подсаживается ядро ​​соматической клетки. Таким образом была клонирована овца Долли.

Митохондриальная ДНК

ДНК в клетке организма содержится не только в ядре. Митохондрии — специализированные органеллы, которые производят молекулы АТФ — имеют свою собственную ДНК (мтДНК). Во время оплодотворения в большинстве организмов (но не у всех) эмбрион получает митохондрии только от яйцеклетки и, соответственно, митохондриальную ДНК только от матери. Исключение составляют некоторые виды моллюсков. Этот результат обеспечивается с помощью двух процессов: автофагии митохондрий, которые оплодотворенная яйцеклетка получила от сперматозоида, и деградации родительской мтДНК при сперматогенеза.

Поэтому митохондриальная ДНК организма наследуется от матери (только самки передают мтДНК к следующему поколению). Этот факт используется в генетических анализах для построения генеалогических деревьев, установления эволюционного происхождения видов, и тому подобное.

Женская гамета

Главное отличие яйцеклетки человека от сперматозоида – это набор хромосом. В ее ядре содержится 22 аутосомы, в которые вошли только Х-хромосомы, имеющие более богатый комплект ДНК, чем Y-хромосомы.

Их формирование происходит еще в период внутриутробного развития. Сразу после рождения их насчитывают около 1 млн, в период созревания это число сокращается до 300 тыс. С начала зрелости они сохраняют свои репродуктивные функции от 12 часов до 4 суток, после чего погибают.

Кроме этого, они отличается от спермиев еще рядом параметров:

Мужские и женские половые клетки имеют множество отличий.

1. Митохондрии. Если сравнивать женскую и мужскую гамету, то в первой митохондрий намного меньше, чем во второй. Это объясняется статичностью яйцеклетки, которой не нужна лишняя энергия.
2. Цитоплазмой. У женского пола она присутствует, а у другой половины человечества не наблюдается вовсе. Это объясняется тем, что только яйцеклетке необходимо накапливать очень много питательных веществ, чтобы обеспечить нормальный рост будущего организма после ее оплодотворения.
3. Оболочкой. В отличие от спермиев, оболочка женской гаметы способна вырабатывать вещество, привлекающие спермии. Кроме того, она выполняет роль мембраны, пропускающей самого быстрого и сильного представителя внутрь и оперативно блокирующей доступ другим спермиям.

Кроме этих особенностей, яйцеклетка человека и любого млекопитающего отличается от сперматозоида тем, что она формируется только 1 раз в месяц. Также следует отметить разницу в принципе их передвижения. Женская гамета не может двигаться самостоятельно. Ее перемещение возможно благодаря активности ворсинок, покрывающих поверхность маточных труб.

Размеры

На параметры роста и развития доминантного пузырька можно повлиять гормональной стимуляцией. Также значения у каждой женщины будут незначительно варьироваться в зависимости от длины менструального цикла, возраста. Не существует четких значений какого размера должен быть фолликул для овуляции.

В таблице приведены основные числовые параметры роста доминантного ФЛ:

Метод наблюдения и мониторинга развития фолликулов с помощью УЗИ называется фолликулометрия. Это доступный, простой и информативный способ отслеживания изменений, происходящих в яичниках, не требующий специальной подготовки для женщины. Но исследование требуется проводить несколько раз для определения динамики.