Regał (Polski)

Oogeneza u ssaków

Owulacja jaja ssaka przebiega według jednego z dwóch podstawowych wzorców, w zależności od gatunku. Jeden rodzaj owulacji jest stymulowany przez akt kopulacji. Fizyczna stymulacja szyjki macicy wyzwala uwalnianie gonadotropin z przysadki mózgowej. Te gonadotropiny sygnalizują jaju, aby wznowił mejozę i zainicjował zdarzenia, które wyrzucą je z jajnika. Mechanizm ten zapewnia, że większość kopulacji zakończy się zapłodnieniem jajeczek, a zwierzęta, które stosują tę metodę owulacji – króliki i norki – mają reputację sukcesu prokreacyjnego.

Jednak większość ssaków ma okresowe wzorce owulacji, w którym samica owuluje tylko w określonych porach roku. Ten czas owulacji nazywany jest ruią (lub jego angielskim odpowiednikiem „ciepło”). W takich przypadkach sygnały środowiskowe, zwłaszcza ilość i rodzaj światła w ciągu dnia, stymulują podwzgórze do uwalniania czynnika uwalniającego gonadotropiny. Czynnik ten stymuluje przysadka mózgowa, aby uwolnić gonadotropiny – hormon folikulotropowy (FSH) i hormon luteinizujący (LH) – które powodują proliferację komórek pęcherzyka i wydzielanie estrogenu. Estrogen przenika do pewnych neuronów i wywołuje wzór zachowań godowych charakterystyczny dla tego gatunku. Gonadotropiny również stymulują wzrost pęcherzyków i inicjują owulację. W ten sposób ruja i owulacja zachodzą blisko siebie.

Ludzie mają zróżnicowany temat okresowej owulacji. Chociaż kobiety mają cykliczną owulację (średnio raz na 29,5 dnia) i brak ostatecznej rocznej rui, większość fizjologii rozrodu człowieka jest wspólna z innymi naczelnymi. Charakterystyczna okresowość w dojrzewaniu i uwalnianiu komórek jajowych u naczelnych to calle d cykl miesiączkowy, ponieważ pociąga za sobą okresowe krwawienie i wydzielanie tkanki śródbłonka z macicy w odstępach miesięcznych. * Cykl miesiączkowy reprezentuje integrację trzech bardzo różnych cykli: (1) cyklu jajnikowego, którego funkcją jest dojrzewanie i uwolnić oocyt, (2) cykl maciczny, którego funkcją jest zapewnienie odpowiedniego środowiska dla rozwijającej się blastocysty, oraz (3) cykl szyjki macicy, którego funkcją jest wpuszczenie plemników do żeńskiego układu rozrodczego w odpowiednim czasie. Te trzy funkcje są zintegrowane przez hormony przysadki, podwzgórza i jajnika.

Większość oocytów u dorosłych ludzkie jajniki są utrzymywane w przedłużonym stadium diplotenu pierwszej profazy mejotycznej (często określanej jako stan dictyate). Każdy oocyt jest otoczony przez pęcherzyk pierwotny składający się z pojedynczej warstwy komórek nabłonka ziarnistego i mniej zorganizowanej warstwy mezenchymalnych komórek jelita grubego (ryc.19.29). Okresowo grupa pęcherzyków pierwotnych wchodzi w fazę wzrostu pęcherzyków. W tym czasie oocyt ulega 500-krotnemu zwiększeniu objętości (co odpowiada wzrostowi średnicy oocytu z 10 μm w pęcherzyku pierwotnym do 80 μm w całkowicie rozwiniętym pęcherzyku). Wraz ze wzrostem oocytów następuje wzrost liczby komórek ziarnistej warstwy pęcherzykowej, które tworzą koncentryczne warstwy wokół oocytu. W proliferacji komórek warstwy ziarnistej pośredniczy czynnik parakrynny, GDF9, członek rodziny TGF-β (Dong i wsp. 1996). Przez cały ten okres wzrostu oocyt pozostaje w fazie dwurzędowej. W pełni rozwinięty pęcherzyk zawiera zatem dużą oocyt otoczony kilkoma warstwami komórek ziarnistych. Najbardziej wewnętrzna z tych komórek pozostanie w owulowanym jaju, tworząc wzgórek, który otacza jajo w jajowodzie. Ponadto podczas wzrostu pęcherzyka tworzy się antrum (wnęka), która zostaje wypełniona złożoną mieszaniną białek, hormonów i innych cząsteczek. Podobnie jak dojrzewający oocyt syntetyzuje czynniki parakrynowe, które umożliwiają proliferację komórek pęcherzyka, komórki pęcherzyka wydzielają czynniki wzrostu i różnicowania (TGF-β2, VEGF, leptyna, FGF2), które umożliwiają wzrost oocytu i wprowadzają naczynia krwionośne do regionu pęcherzykowego (Antczak i wsp. 1997).

W dowolnym momencie dojrzewa niewielka grupa pęcherzyków. Jednak po przejściu do pewnego etapu większość oocytów i ich pęcherzyków umiera. Aby przeżyć, pęcherzyk musi być wystawiony na działanie hormonów gonadotropowych i „łapiąc falę” we właściwym czasie, musi na nim płynąć, aż osiągnie szczyt.Tak więc, aby doszło do dojrzewania oocytów, pęcherzyk musi znajdować się na pewnym etapie rozwoju, gdy pojawiają się fale gonadotropiny.

Za pierwszy dzień krwawienia z pochwy uważa się pierwszy dzień cyklu miesiączkowego ( Rysunek 19.30). To krwawienie przedstawia złuszczanie się tkanki endometrium i naczyń krwionośnych, które pomogłyby w wszczepieniu blastocysty. W pierwszej części cyklu (nazywanej fazą proliferacyjną lub folikularną) przysadka mózgowa zaczyna wydzielać coraz większe ilości FSH. Wszelkie dojrzewające pęcherzyki, które osiągnęły określony etap rozwoju, reagują na ten hormon dalszym wzrostem i proliferacją komórek. FSH indukuje również tworzenie receptorów LH na komórkach warstwy ziarnistej. Krótko po tym okresie początkowego wzrostu pęcherzyka przysadka mózgowa zaczyna wydzielać LH. W odpowiedzi na LH blok mejotyczny dyktatu zostaje przerwany. Błony jądrowe kompetentnych oocytów rozpadają się, a chromosomy gromadzą się, aby przejść pierwszy podział mejotyczny. Jeden zestaw chromosomów jest trzymany wewnątrz komórki jajowej, a drugi trafia do małego ciała polarnego. Obie są otoczone osłoną przezroczystą, która została zsyntetyzowana przez rosnący oocyt. To na tym etapie jajo ulegnie owulacji.

Dwie gonadotropiny, działając razem, powodują powstawanie pęcherzyka komórki produkują coraz większe ilości estrogenu, który ma co najmniej pięć głównych działań w regulowaniu dalszego postępu cyklu miesiączkowego:

Powoduje, że endometrium macicy zaczyna proliferację i wzbogaca się w naczynia krwionośne.

Powoduje rozrzedzenie śluzu szyjki macicy, umożliwiając plemnikom przedostanie się do wewnętrznych części układu rozrodczego.

Powoduje wzrost liczby receptorów FSH na komórkach ziarnistych dojrzałe pęcherzyki (Kammerman i Ross 1975), powodując, że przysadka mózgowa obniża produkcję FSH. Stymuluje również komórki ziarniste do wydzielania hormonu peptydowego inhibiny, który również hamuje wydzielanie FSH przez przysadkę (Rivier i wsp. 1986; Woodruff i wsp. 1988).

W niskich stężeniach hamuje produkcję LH, ale w wysokich stężeniach stymuluje je.

Przy bardzo wysokich stężeniach i przez długi czas estrogen oddziałuje z podwzgórzem, powodując wydzielanie czynnika uwalniającego gonadotropiny.

Wraz ze wzrostem poziomu estrogenu w wyniku produkcji pęcherzyków poziom FSH spada. Jednak poziomy LH nadal rosną wraz z wydzielaniem większej ilości estrogenu. W miarę wytwarzania estrogenów (dni 7–10) komórki ziarniste nadal rosną. Począwszy od 10. dnia wydzielanie estrogenu gwałtownie wzrasta. Po tym wzroście w połowie cyklu następuje ogromny wzrost LH i mniejszy wyrzut FSH. Eksperymenty z samicami małp wykazały, że ekspozycja podwzgórza na ponad 200 pg estrogenu na mililitr krwi przez ponad 50 godzin skutkuje wydzielaniem czynnika uwalniającego gonadotropiny w podwzgórzu. Czynnik ten powoduje późniejsze uwalnianie FSH i LH z przysadki mózgowej. W ciągu 10 do 12 godzin od szczytu gonadotropin jajo ulega owulacji (Rysunek 19.31; Garcia i wsp. 1981).

Chociaż szczegółowy mechanizm owulacji nie jest jeszcze znany, wydaje się, że fizyczne wydalenie dojrzałej komórki jajowej z pęcherzyka jest spowodowane Indukowany przez LH wzrost kolagenazy, aktywatora plazminogenu i prostaglandyny w pęcherzyku (Lemaire et al. 1973). MRNA dla aktywatora plazminogenu pozostawało uśpione w cytoplazmie oocytów. LH powoduje poliadenylację tej wiadomości i translację do tej potężnej proteazy (Huarte i wsp. 1987). Prostaglandyny mogą powodować miejscowe skurcze mięśni gładkich jajnika, a także mogą zwiększać przepływ wody z naczyń włosowatych jajnika, zwiększając ciśnienie płynu w jamie brzusznej (Diaz-Infante i wsp. 1974; Koos i Clark 1982). Jeśli synteza prostaglandyn jajnikowych jest zahamowana, owulacja nie występuje. Ponadto kolagenaza i proteaza aktywatora plazminogenu rozluźniają i trawią macierz zewnątrzkomórkową pęcherzyka (Beers i wsp. 1975; Downs i Longo 1983). Wynikiem LH jest więc zwiększone ciśnienie pęcherzykowe połączone z degradacją ściany pęcherzyka. Trawiony jest otwór, przez który komórka jajowa może pęknąć.

Po owulacji rozpoczyna się faza lutealna cyklu miesiączkowego.Pozostałe komórki pękniętego pęcherzyka, pod ciągłym wpływem LH, stają się ciałem żółtym. (Są w stanie odpowiedzieć na ten LH, ponieważ gwałtowny wzrost FSH stymuluje ich do rozwoju jeszcze większej liczby receptorów LH). Ciałko żółte wydziela część estrogenu, ale jego głównym wydzielaniem jest progesteron. Ten hormon steroidowy krąży do macicy, gdzie kończy pracę przygotowania tkanki macicy do implantacji blastocysty, stymulując wzrost ściany macicy i jej naczyń krwionośnych. Zablokowanie receptora progesteronowego syntetycznym mifepristonem steroidowym (RU486) powstrzymuje pogrubienie ściany macicy i zapobiega zagnieżdżeniu się blastocysty † (Couzinet i wsp. 1986; Greb i wsp. 1999). Progesteron hamuje również produkcję FSH, zapobiegając w ten sposób dojrzewaniu dalszych pęcherzyków i komórek jajowych. (Z tego powodu w pigułkach antykoncepcyjnych zastosowano połączenie estrogenu i progesteronu. Zapobiega się wzrostowi i dojrzewaniu nowych komórek jajowych pod warunkiem zahamowania FSH).

Jeśli komórka jajowa nie jest zapłodniona, ciałko żółte ulega degeneracji, ustaje wydzielanie progesteronu, a ściana macicy zostaje złuszczona. Wraz ze spadkiem poziomu progesteronu w surowicy przysadka mózgowa ponownie wydziela FSH, a cykl zostaje odnowiony. Jeśli jednak dojdzie do zapłodnienia, trofoblast wydziela nowy hormon, luteotropinę, który powoduje, że ciałko żółte pozostaje aktywne, a poziom progesteronu w surowicy pozostaje wysoki. W ten sposób cykl menstruacyjny umożliwia okresowe dojrzewanie i owulację ludzkich komórek jajowych oraz pozwala macicy okresowo rozwijać się w narząd zdolny do pielęgnowania rozwijającego się organizmu przez 9 miesięcy.

Jajko i nasienie umrą, jeśli się nie spotkają. Jesteśmy teraz z powrotem tam, gdzie zaczęliśmy: scena jest przygotowana do zapłodnienia. Jak zauważył F. R. Lillie w 1919 r., „Elementy, które jednoczą, to pojedyncze komórki, każda w punkcie śmierci; ale przez ich połączenie tworzy się odmłodzona jednostka, która stanowi ogniwo w wiecznym procesie Życia”.