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Oogenese bei Säugetieren

Der Eisprung des Säugetiereies folgt je nach Art einem von zwei Grundmustern. Eine Art des Eisprungs wird durch den Akt der Kopulation stimuliert. Die körperliche Stimulation des Gebärmutterhalses löst die Freisetzung von Gonadotropinen aus der Hypophyse aus. Diese Gonadotropine signalisieren dem Ei, die Meiose wieder aufzunehmen und die Ereignisse auszulösen, die es aus dem Eierstock ausstoßen. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass die meisten Kopulationen zu befruchteten Eizellen führen, und Tiere, die diese Ovulationsmethode anwenden – Kaninchen und Nerze – haben den Ruf, Fortpflanzungserfolg zu erzielen.

Die meisten Säugetiere weisen jedoch ein periodisches Ovulationsmuster auf. bei denen das Weibchen nur zu bestimmten Jahreszeiten Eisprung hat. Diese Ovulationszeit wird als Östrus (oder sein englisches Äquivalent „Wärme“) bezeichnet. In diesen Fällen stimulieren Umgebungsindikatoren, insbesondere die Menge und Art des Lichts während des Tages, den Hypothalamus, um den Gonadotropin freisetzenden Faktor freizusetzen. Dieser Faktor stimuliert den Hypophyse zur Freisetzung ihrer Gonadotropine – Follikel-stimulierendes Hormon (FSH) und Luteinisierendes Hormon (LH) -, die dazu führen, dass sich die Follikelzellen vermehren und Östrogen absondern. Das Östrogen tritt in bestimmte Neuronen ein und ruft das für die Spezies charakteristische Muster des Paarungsverhaltens hervor. Die Gonadotropine stimulieren auch das Follikelwachstum und initiieren den Eisprung. Somit treten Östrus und Eisprung nahe beieinander auf.

Menschen haben eine Variation des Themas des periodischen Eisprungs. Obwohl menschliche Frauen einen zyklischen Eisprung haben (durchschnittlich etwa einmal alle 29,5 Tage) und Kein definitiver jährlicher Östrus, der größte Teil der menschlichen Fortpflanzungsphysiologie wird mit anderen Primaten geteilt. Die charakteristische Periodizität der Primaten bei der Reifung und Freisetzung von Eizellen ist calle d der Menstruationszyklus, weil in regelmäßigen Abständen regelmäßig Blut und Endothelgewebe aus der Gebärmutter vergossen werden. * Der Menstruationszyklus stellt die Integration von drei sehr unterschiedlichen Zyklen dar: (1) den Ovarialzyklus, dessen Funktion darin besteht, zu reifen und Freisetzung einer Eizelle, (2) des Uteruszyklus, dessen Funktion darin besteht, die geeignete Umgebung für die sich entwickelnde Blastozyste bereitzustellen, und (3) des Gebärmutterhalszyklus, dessen Funktion darin besteht, Spermien nur bei in den weiblichen Fortpflanzungstrakt gelangen zu lassen die angemessene Zeit. Diese drei Funktionen werden durch die Hormone Hypophyse, Hypothalamus und Eierstock integriert.

Die Mehrheit der Eizellen im Erwachsenenalter Der menschliche Eierstock wird im verlängerten Diplotenstadium der ersten meiotischen Prophase (oft als diktatischer Zustand bezeichnet) aufrechterhalten. Jede Eizelle ist von einem Urfollikel umgeben, der aus einer einzelnen Schicht epithelialer Granulosazellen und einer weniger organisierten Schicht mesenchymaler Thekalzellen besteht (Abbildung 19.29). In regelmäßigen Abständen tritt eine Gruppe primordialer Follikel in ein Stadium des Follikelwachstums ein. Während dieser Zeit erfährt die Eizelle eine 500-fache Volumenzunahme (entsprechend einer Zunahme des Eizellendurchmessers von 10 & mgr; m in einem Urfollikel auf 80 & mgr; m in einem voll entwickelten Follikel). Mit dem Wachstum der Eizellen geht eine Zunahme der Anzahl follikulärer Granulosazellen einher, die konzentrische Schichten um die Eizelle bilden. Diese Proliferation von Granulosazellen wird durch einen parakrinen Faktor, GDF9, ein Mitglied der TGF-β-Familie, vermittelt (Dong et al. 1996). Während dieser Wachstumsphase bleibt die Eizelle im Diktatstadium. Der ausgewachsene Follikel enthält somit eine große Eizelle, die von mehreren Schichten Granulosazellen umgeben ist. Die innersten dieser Zellen bleiben beim ovulierten Ei und bilden den Cumulus, der das Ei im Eileiter umgibt. Zusätzlich bildet sich während des Wachstums des Follikels ein Antrum (Hohlraum), das mit einer komplexen Mischung aus Proteinen, Hormonen und anderen Molekülen gefüllt wird. So wie die reifende Eizelle parakrine Faktoren synthetisiert, die die Proliferation der Follikelzellen ermöglichen, sezernieren die Follikelzellen Wachstums- und Differenzierungsfaktoren (TGF-β2, VEGF, Leptin, FGF2), die das Wachstum der Eizelle ermöglichen und Blutgefäße in die Follikelregion bringen (Antczak et al. 1997).

Zu jedem Zeitpunkt reift eine kleine Gruppe von Follikeln. Nach Erreichen eines bestimmten Stadiums sterben jedoch die meisten Eizellen und ihre Follikel ab. Um zu überleben, muss der Follikel gonadotropen Hormonen ausgesetzt sein und zum richtigen Zeitpunkt „die Welle fangen“, bis er seinen Höhepunkt erreicht.Damit die Eizellenreifung stattfinden kann, muss sich der Follikel in einem bestimmten Entwicklungsstadium befinden, wenn die Gonadotropinwellen auftreten.

Der erste Tag der Vaginalblutung wird als Tag 1 des Menstruationszyklus angesehen ( Abbildung 19.30). Diese Blutung stellt das Ablösen von Endometriumgewebe und Blutgefäßen dar, das die Implantation der Blastozyste unterstützt hätte. Im ersten Teil des Zyklus (als proliferative oder follikuläre Phase bezeichnet) beginnt die Hypophyse, immer größere Mengen an FSH abzuscheiden. Alle reifenden Follikel, die ein bestimmtes Entwicklungsstadium erreicht haben, reagieren auf dieses Hormon mit weiterem Wachstum und Zellproliferation. FSH induziert auch die Bildung von LH-Rezeptoren auf den Granulosazellen. Kurz nach dieser Phase des anfänglichen Follikelwachstums beginnt die Hypophyse, LH zu sekretieren. In Reaktion auf LH wird der diktierte meiotische Block gebrochen. Die Kernmembranen kompetenter Eizellen brechen zusammen und die Chromosomen bilden die erste meiotische Teilung. Ein Chromosomensatz befindet sich in der Eizelle und der andere landet im kleinen Polkörper. Beide sind von der Zona pellucida umgeben, die von der wachsenden Eizelle synthetisiert wurde. In diesem Stadium wird das Ei ovuliert.

Die beiden zusammenwirkenden Gonadotropine verursachen den Follikel Zellen produzieren zunehmende Mengen an Östrogen, das mindestens fünf Hauptaktivitäten bei der Regulierung des weiteren Fortschreitens des Menstruationszyklus hat:

Es bewirkt, dass das Uterusendometrium seine Proliferation beginnt und sich mit Blutgefäßen anreichert / p>

Es bewirkt, dass der Zervixschleim dünner wird, wodurch Spermien in die inneren Teile des Fortpflanzungstrakts gelangen können.

Es bewirkt eine Erhöhung der Anzahl von FSH-Rezeptoren auf den Granulosazellen des reife Follikel (Kammerman und Ross 1975), während die Hypophyse ihre FSH-Produktion senkt. Es stimuliert auch die Granulosazellen, das Peptidhormon-Inhibin abzuscheiden, das auch die FSH-Sekretion der Hypophyse unterdrückt (Rivier et al. 1986; Woodruff et al. 1988). Bei niedrigen Konzentrationen hemmt es jedoch die LH-Produktion, aber bei hohen Konzentrationen stimuliert es es.

Bei sehr hohen Konzentrationen und über lange Zeiträume interagiert Östrogen mit dem Hypothalamus, wodurch es den Gonadotropin freisetzenden Faktor absondert.

Wenn die Östrogenspiegel ansteigen Infolge der Follikelproduktion sinken die FSH-Spiegel. Die LH-Spiegel steigen jedoch weiter an, wenn mehr Östrogen ausgeschieden wird. Während weiterhin Östrogene gebildet werden (Tage 7–10), wachsen die Granulosazellen weiter. Ab Tag 10 steigt die Östrogensekretion stark an. Diesem Anstieg folgt in der Mitte des Zyklus ein enormer Anstieg von LH und ein kleinerer Ausbruch von FSH. Experimente mit weiblichen Affen haben gezeigt, dass eine Exposition des Hypothalamus gegenüber mehr als 200 pg Östrogen pro Milliliter Blut über mehr als 50 Stunden zur hypothalamischen Sekretion des Gonadotropin-Releasing-Faktors führt. Dieser Faktor bewirkt die anschließende Freisetzung von FSH und LH aus der Hypophyse. Innerhalb von 10 bis 12 Stunden nach dem Gonadotropinpeak wird das Ei ovuliert (Abbildung 19.31; Garcia et al. 1981).

Obwohl der detaillierte Mechanismus des Eisprungs noch nicht bekannt ist, scheint der physikalische Ausstoß der reifen Eizelle aus dem Follikel auf eine zurückzuführen zu sein LH-induzierter Anstieg von Kollagenase, Plasminogenaktivator und Prostaglandin im Follikel (Lemaire et al. 1973). Die mRNA für den Plasminogenaktivator ist im Zytoplasma der Eizelle ruhend. LH bewirkt, dass diese Nachricht polyadenyliert und in diese starke Protease übersetzt wird (Huarte et al. 1987). Prostaglandine können lokalisierte Kontraktionen in den glatten Muskeln des Eierstocks verursachen und auch den Wasserfluss aus den Eierstockkapillaren erhöhen, wodurch der Flüssigkeitsdruck im Antrum erhöht wird (Diaz-Infante et al. 1974; Koos und Clark 1982). Wenn die Prostaglandinsynthese der Eierstöcke gehemmt ist, findet kein Eisprung statt. Zusätzlich lösen und verdauen Kollagenase und die Plasminogenaktivatorprotease die extrazelluläre Matrix des Follikels (Beers et al. 1975; Downs und Longo 1983). Das Ergebnis von LH ist dann ein erhöhter Follikeldruck in Verbindung mit dem Abbau der Follikelwand. Es wird ein Loch verdaut, durch das die Eizelle platzen kann.

Nach dem Eisprung beginnt die Lutealphase des Menstruationszyklus.Die verbleibenden Zellen des gebrochenen Follikels werden unter dem anhaltenden Einfluss von LH zum Corpus luteum. (Sie können auf dieses LH reagieren, weil der Anstieg des FSH sie dazu anregt, noch mehr LH-Rezeptoren zu entwickeln.) Das Corpus luteum sezerniert etwas Östrogen, aber seine vorherrschende Sekretion ist Progesteron. Dieses Steroidhormon zirkuliert in die Gebärmutter, wo es die Vorbereitung des Uterusgewebes für die Blastozystenimplantation abschließt und das Wachstum der Gebärmutterwand und ihrer Blutgefäße stimuliert. Das Blockieren des Progesteronrezeptors mit dem synthetischen Steroid Mifepriston (RU486) verhindert die Verdickung der Uteruswand und verhindert die Implantation einer Blastozyste † (Couzinet et al. 1986; Greb et al. 1999). Progesteron hemmt auch die Produktion von FSH, wodurch die Reifung weiterer Follikel und Eizellen verhindert wird. (Aus diesem Grund wurde in Antibabypillen eine Kombination aus Östrogen und Progesteron verwendet. Das Wachstum und die Reifung neuer Eizellen werden verhindert, solange FSH gehemmt wird.)

Wenn die Eizelle nicht befruchtet wird, Das Corpus luteum degeneriert, die Progesteronsekretion hört auf und die Uteruswand wird abgestreift. Mit dem Rückgang des Serumprogesteronspiegels sezerniert die Hypophyse wieder FSH und der Zyklus wird erneuert. Wenn jedoch eine Befruchtung stattfindet, scheidet der Trophoblast ein neues Hormon, Luteotropin, aus, wodurch das Corpus luteum aktiv bleibt und der Progesteronspiegel im Serum hoch bleibt. Somit ermöglicht der Menstruationszyklus die periodische Reifung und den Eisprung menschlicher Eizellen und ermöglicht es der Gebärmutter, sich periodisch zu einem Organ zu entwickeln, das einen sich entwickelnden Organismus 9 Monate lang ernähren kann.

Das Ei und das Sperma sterben beide, wenn sie sich nicht treffen. Wir sind jetzt wieder da, wo wir begonnen haben: Die Voraussetzungen für die Befruchtung sind geschaffen. Wie F. R. Lillie 1919 erkannte: „Die Elemente, die sich vereinen, sind einzelne Zellen, jede zum Zeitpunkt des Todes; aber durch ihre Vereinigung wird ein verjüngtes Individuum gebildet, das eine Verbindung im ewigen Prozess des Lebens darstellt.“