Boekenplank (Nederlands)

Oogenese bij zoogdieren

Ovulatie van het zoogdiereiwit volgt één van twee basispatronen, afhankelijk van de soort. Eén type ovulatie wordt gestimuleerd door de handeling van copulatie. Fysieke stimulatie van de baarmoederhals veroorzaakt de afgifte van gonadotrofinen uit de hypofyse. Deze gonadotrofinen geven het ei een signaal om de meiose te hervatten en de gebeurtenissen op gang te brengen die het uit de eierstok zullen verdrijven. Dit mechanisme zorgt ervoor dat de meeste copulaties zullen resulteren in bevruchte eicellen, en dieren die deze ovulatiemethode gebruiken – konijnen en nertsen – hebben een reputatie van voortplantingssucces.

De meeste zoogdieren hebben echter een periodiek ovulatiepatroon, waarin het vrouwtje alleen op bepaalde tijden van het jaar ovuleert. Deze ovulatietijd wordt oestrus genoemd (of het Engelse equivalent ervan, ‘warmte’). In deze gevallen stimuleren omgevingsfactoren, met name de hoeveelheid en het type licht gedurende de dag, de hypothalamus om de gonadotropine-afgevende factor vrij te geven. Deze factor stimuleert de hypofyse om zijn gonadotrofinen af te geven – follikelstimulerend hormoon (FSH) en luteïniserend hormoon (LH) – die ervoor zorgen dat de follikelcellen zich vermenigvuldigen en oestrogeen afscheiden. Het oestrogeen dringt bepaalde neuronen binnen en roept het patroon van het paringsgedrag op dat kenmerkend is voor de soort. De gonadotrofinen stimuleren ook de follikelgroei en initiëren ovulatie. Oestrus en ovulatie komen dus dicht bij elkaar voor.

Mensen hebben een variatie op het thema van periodieke ovulatie. Hoewel menselijke vrouwen cyclische ovulatie hebben (gemiddeld ongeveer eens per 29,5 dagen) en geen definitieve jaarlijkse oestrus, het grootste deel van de menselijke voortplantingsfysiologie wordt gedeeld met andere primaten. De kenmerkende periodiciteit van primaten bij het rijpen en vrijgeven van eicellen is calle d de menstruatiecyclus omdat het de periodieke uitscheiding van bloed en endotheelweefsel uit de baarmoeder met maandelijkse tussenpozen met zich meebrengt. * De menstruatiecyclus vertegenwoordigt de integratie van drie zeer verschillende cycli: (1) de ovariumcyclus, waarvan de functie is om te rijpen en een eicel vrijgeven, (2) de baarmoedercyclus, waarvan de functie is om de geschikte omgeving te bieden voor de zich ontwikkelende blastocyst, en (3) de cervicale cyclus, waarvan de functie is om sperma alleen in het vrouwelijke voortplantingsstelsel te laten de juiste tijd. Deze drie functies zijn geïntegreerd via de hormonen van de hypofyse, hypothalamus en eierstok.

De meerderheid van de eicellen in de volwassen menselijke eierstok worden gehandhaafd in de verlengde diplotene-fase van de eerste meiotische profase (vaak aangeduid als de dictaattoestand). Elke eicel wordt omhuld door een primordiale follikel die bestaat uit een enkele laag epitheliale granulosacellen en een minder georganiseerde laag mesenchymale thecale cellen (Figuur 19.29). Periodiek komt een groep primordiale follikels een fase van folliculaire groei binnen. Gedurende deze tijd ondergaat de eicel een 500-voudige toename in volume (overeenkomend met een toename van de eiceldiameter van 10 μm in een oorspronkelijke follikel tot 80 μm in een volledig ontwikkelde follikel). Gelijktijdig met de groei van de eicel is een toename van het aantal folliculaire granulosacellen, die concentrische lagen vormen rond de eicel. Deze proliferatie van granulosacellen wordt gemedieerd door een paracriene factor, GDF9, een lid van de TGF-β-familie (Dong et al. 1996). Gedurende deze groeiperiode blijft de eicel in het dictaatstadium. De volgroeide follikel bevat dus een grote eicel omgeven door verschillende lagen granulosacellen. De binnenste van deze cellen blijft bij het geovuleerde ei en vormt de cumulus die het ei in de eileider omgeeft. Bovendien vormt zich tijdens de groei van de follikel een antrum (holte), die wordt gevuld met een complex mengsel van eiwitten, hormonen en andere moleculen. Net zoals de rijpende eicel paracriene factoren synthetiseert waardoor de follikelcellen zich kunnen vermenigvuldigen, scheiden de follikelcellen groei- en differentiatiefactoren uit (TGF-β2, VEGF, leptine, FGF2) die de eicel laten groeien en die bloedvaten naar het folliculaire gebied brengen. (Antczak et al. 1997).

Op elk moment is een kleine groep follikels aan het rijpen. Na het bereiken van een bepaald stadium sterven de meeste eicellen en hun follikels. Om te overleven, moet de follikel worden blootgesteld aan gonadotrope hormonen en, “de golf opvangen” op het juiste moment, erop berijden tot hij piekt.Om de rijping van de eicel te laten plaatsvinden, moet de follikel zich dus in een bepaald ontwikkelingsstadium bevinden wanneer de golven van gonadotrofine ontstaan.

De eerste dag van vaginale bloeding wordt beschouwd als dag 1 van de menstruatiecyclus ( Figuur 19.30). Deze bloeding vertegenwoordigt het afstoten van endometriumweefsel en bloedvaten die de implantatie van de blastocyst zouden hebben bevorderd. In het eerste deel van de cyclus (de proliferatieve of folliculaire fase genoemd) begint de hypofyse steeds grotere hoeveelheden FSH af te scheiden. Alle volwassen follikels die een bepaald ontwikkelingsstadium hebben bereikt, reageren op dit hormoon met verdere groei en celproliferatie. FSH induceert ook de vorming van LH-receptoren op de granulosacellen. Kort na deze periode van aanvankelijke follikelgroei begint de hypofyse LH af te scheiden. Als reactie op LH wordt het dictaat meiotische blok verbroken. De kernmembranen van competente eicellen worden afgebroken en de chromosomen verzamelen zich om de eerste meiotische deling te ondergaan. De ene set chromosomen wordt in de eicel gehouden en de andere komt terecht in het kleine poollichaam. Beide zijn omhuld door de zona pellucida, die is gesynthetiseerd door de groeiende eicel. In dit stadium zal het ei worden geovuleerd.

De twee gonadotrofinen, die samen werken, veroorzaken de follikel cellen om steeds grotere hoeveelheden oestrogeen te produceren, wat ten minste vijf belangrijke activiteiten heeft bij het reguleren van de verdere voortgang van de menstruatiecyclus:

Het zorgt ervoor dat het baarmoederslijmvlies met zijn proliferatie begint en verrijkt wordt met bloedvaten. / p>

Het zorgt ervoor dat het baarmoederhalsslijm dunner wordt, waardoor sperma de binnenste delen van het voortplantingsstelsel kan binnendringen.

Het veroorzaakt een toename van het aantal FSH-receptoren op de granulosacellen van de rijpe follikels (Kammerman en Ross 1975), terwijl de hypofyse zijn FSH-productie verlaagt. Het stimuleert ook de granulosacellen om het peptidehormoon inhibine uit te scheiden, dat ook de secretie van FSH door de hypofyse onderdrukt (Rivier et al. 1986; Woodruff et al. 1988).

Bij lage concentraties remt het de LH-productie, maar bij hoge concentraties stimuleert het het.

Bij zeer hoge concentraties en gedurende lange perioden interageert oestrogeen met de hypothalamus, waardoor het de gonadotropine-afgevende factor afscheidt.

Naarmate de oestrogeenspiegels toenemen Als gevolg van folliculaire productie nemen de FSH-spiegels af. De LH-waarden blijven echter stijgen naarmate er meer oestrogeen wordt uitgescheiden. Terwijl oestrogenen worden aangemaakt (dagen 7–10), blijven de granulosacellen groeien. Vanaf dag 10 stijgt de oestrogeensecretie sterk. Deze stijging wordt halverwege de cyclus gevolgd door een enorme stijging van LH en een kleinere uitbarsting van FSH. Experimenten met vrouwelijke apen hebben aangetoond dat blootstelling van de hypothalamus aan meer dan 200 pg oestrogeen per milliliter bloed gedurende meer dan 50 uur resulteert in de hypothalamische afscheiding van gonadotropine-afgevende factor. Deze factor veroorzaakt de daaropvolgende afgifte van FSH en LH uit de hypofyse. Binnen 10 tot 12 uur na de gonadotrofinepiek wordt de eicel geovuleerd (Figuur 19.31; Garcia et al. 1981).

Hoewel het gedetailleerde mechanisme van de ovulatie nog niet bekend is, lijkt de fysieke uitdrijving van de rijpe eicel uit de follikel het gevolg te zijn van een Door LH geïnduceerde toename van collagenase, plasminogeenactivator en prostaglandine in de follikel (Lemaire et al. 1973). Het mRNA voor plasminogeenactivator is inactief geweest in het cytoplasma van de eicel. LH zorgt ervoor dat dit bericht wordt gepolyadenyleerd en vertaald in dit krachtige protease (Huarte et al. 1987). Prostaglandinen kunnen plaatselijke samentrekkingen veroorzaken in de gladde spieren in de eierstok en kunnen ook de waterstroom uit de haarvaten van de eierstokken verhogen, waardoor de vloeistofdruk in het antrum toeneemt (Diaz-Infante et al. 1974; Koos en Clark 1982). Als de ovariële prostaglandinesynthese wordt geremd, vindt er geen ovulatie plaats. Bovendien maken collagenase en het plasminogeen-activatorprotease de extracellulaire matrix van de follikel los en verteren deze (Beers et al. 1975; Downs en Longo 1983). Het resultaat van LH is dan een verhoogde folliculaire druk in combinatie met de afbraak van de follikelwand. Er wordt een gat verteerd waardoor de eicel kan barsten.

Na de eisprong begint de luteale fase van de menstruatiecyclus.De resterende cellen van de gescheurde follikel worden, onder voortdurende invloed van LH, het corpus luteum. (Ze kunnen op deze LH reageren omdat de toename van FSH hen stimuleert om nog meer LH-receptoren te ontwikkelen.) Het corpus luteum scheidt wat oestrogeen af, maar de overheersende secretie ervan is progesteron. Dit steroïde hormoon circuleert naar de baarmoeder, waar het de taak voltooit om het baarmoederweefsel voor te bereiden op blastocystimplantatie, waardoor de groei van de baarmoederwand en zijn bloedvaten wordt gestimuleerd. Het blokkeren van de progesteronreceptor met het synthetische steroïde mifepriston (RU486) voorkomt dat de baarmoederwand dikker wordt en voorkomt de implantatie van een blastocyst † (Couzinet et al. 1986; Greb et al. 1999). Progesteron remt ook de productie van FSH, waardoor de rijping van nog meer follikels en eicellen wordt voorkomen. (Om deze reden is een combinatie van oestrogeen en progesteron gebruikt in anticonceptiepillen. De groei en rijping van nieuwe eicellen wordt voorkomen zolang FSH wordt geremd.)

Als de eicel niet wordt bevrucht, het corpus luteum degenereert, de secretie van progesteron stopt en de baarmoederwand wordt afgestoten. Met de afname van de serumspiegels van progesteron, scheidt de hypofyse weer FSH af en wordt de cyclus vernieuwd. Als er echter bevruchting optreedt, scheidt de trofoblast een nieuw hormoon af, luteotropine, waardoor het corpus luteum actief blijft en de serumprogesteronspiegels hoog blijven. De menstruatiecyclus maakt dus de periodieke rijping en ovulatie van menselijke eicellen mogelijk en stelt de baarmoeder in staat zich periodiek te ontwikkelen tot een orgaan dat in staat is om een zich ontwikkelend organisme gedurende 9 maanden te voeden.

Het ei en het sperma zullen beide sterven als ze elkaar niet ontmoeten. We zijn nu terug waar we begonnen: het stadium is klaar voor de bevruchting. Zoals F. R. Lillie in 1919 erkende: “De elementen die zich verenigen zijn enkele cellen, elk op het punt van de dood; maar door hun vereniging wordt een verjongd individu gevormd, dat een schakel vormt in het eeuwige proces van leven.”