2 курс / Гистология / Основы_гистологии_УЧЕБНО_МЕТОДИЧЕСКОЕ_ПОСОБИЕ_1

Наследственная информация хранится в ядре половых клеток, в хромосомах. Она закодирована в триплетах ДНК — генах. Ядро половых клеток выполняет три основные функции, присущие ему и в других клетках:

1.Хранение и передача наследственной информации.

2.Реализация наследственной информации.

3.Контроль за синтетическими процессами, осуществляемыми в цитоплазме.

Первая функция обеспечивается путем репликации молекул ДНК. Это позволяет при митозе двум дочерним клеткам получать одинаковые объемы генетической информации. Для сохранения генетической информации в неизмененном виде в ядре имеются ферменты, ликвидирующие повреждения молекул ДНК. Генотип половых клеток содержит только половину программы развития, строения и функционирования индивидуума, полная программа создается и реализуется только после оплодотворения.

Вторая и третья функции обеспечиваются процессами транскрипции на молекулах ДНК различных информационных, транспортных и рибосо-мальных РНК. В ядре происходит также образование субъединиц рибосом путем соединения синтезированных в ядрышке рибосомных РНК с рибосомными белками. Эти белки синтезируются в цитоплазме и переносятся в ядро. Субъединицы рибосом выходят в цитоплазму и соединяются с информационной РНК. После этого происходит синтез белков, необходимых для дифференцировки и специализации, а также выполнения клетками функций. Кроме ядра, некоторое количество ДНК содержится в цитоплазме в митохондриях, которые могут самостоятельно синтезировать определенные белки для собственных нужд. В цитоплазме вырабатываются вещества (триггерные белки), способные проникать в ядро и регулировать активность генома клеток. Таким образом, цитоплазма и ядро тесно взаимосвязаны is выполнении функций по хранению и передаче наследственной информации. Итак, программа эмбрионального развития индивидуума заключена в ДНК зиготы и реализуется на основе экспрессии и репрессии генов, дифференцировки клеток под влиянием зпигеномных стимулов и стимулов микроокружения.

ПРОГЕНЕЗ

Прогенезом называется процесс образования половых клеток, или га-метогенез. В свою очередь, гаметогенез делится на сперматогенез (образование сперматозоидов) и овогенез (образование яйцеклеток). Развитие половых клеток в эмбриогенезе человека начинается довольно рано. Они возникают во внезародышевой желточной энтодерме в конце 3-й недели эмбриогенеза. Позднее эти клетки (они называются гонобластами) мигрируют в закладку половых желез на медиальной поверхности первичной почки и принимают участие в образовании половых желез — гонад.

СПЕРМАТОГЕНЕЗ. Процесс развития мужских половых клеток — сперматозоидов — называется сперматогенезом. В сперматогенезе различают 4 фазы: размножения, роста, созревания и формирования (рис 5.5).

На протяжении периода размножения мужские половые клетки представлены сперматогониями. Это мелкие округлые клетки, делящиеся митозом. Они подразделяются на темные и светлые сперматогонии. Темные сперматогонии являются истинными стволовыми клетками, устойчивы к действию вредных факторов и способны совершать редкие митотические деления. Светлые сперматогонии подразделяются на А и В-сперматогонии. А-снерматогонии являются

https://t.me/medicina_free

полустволовыми клетками, способными к частым митотическим делениям. При делении каждой такой сперматогонии могут возникать либо две А-сиерматогонии, либо одна А- и одна В-спер- матогопия. В-снерматогонии также способны митотически делиться, но при этом не происходит цитотомии, и клетки оказываются связанными между собой цитоилазматическими мостиками. При этом возникают клоны (ассоциации) клеток.

После некоторой паузы В-сперматогонии вступают в период роста, в течение которого превращаются в сперматоциты первого порядка. Для периода роста характерен значительный рост ядра и цитоплазмы развивающихся клеток, их размеры увеличиваются в четыре и более раз.

Сперматоциты I порядка митотически не делятся, но вступают в период созревания, который состоит из двух последовательных делений мейоза (мейоз I и мейоз II).

Мейоз I называется редукционным делением, так как в ходе его происходит уменьшение в два раза количества хромосом с формированием гаплоидного генома. Мейоз I имеет сложную профазу, состоящую из 5 стадий: лептотены, зиготены, пахитены, диплотены и диакинеза

Встадию лептотены хромосомы спирализуются и становятся видны в виде длинных тонких нитей.

Встадию зиготены гомологичные хромосомы тесно сливаются друг с другом. В это время в них происходит кросинговер — обмен генами. В стадию пахитены хромосомы сильно спирализуются

https://t.me/medicina_free

и укорачиваются. Диплотена характеризуется расщеплением хромосом на хроматиды и образованием тетрад. В диакинезе хромосомы еще более утолщаются и несколько отходят друг от друга. Таким образом, в профазу мейоза 1 происходит подготовка к редукции

числа хромосом.

Вметафазу гомологичные нары хромосом располагаются в экваторе клетки. Это ключевой момент подготовки к редукции хромосом.

Ванафазу к полюсам отходят целые гомологичные хромосомы, и этот момент является началом редукции генома.

Втелофазу происходит цитотомия, в результате чего образуются два сперматоцита II порядка с гаплоидным набором хромосом. Их хромосомы состоят из двух хроматид.

Второе деление мейоза (мейоз II) называется эквационным, или уравнительным. Оно начинается сразу после мейоза I и протекает по типу обычного митоза. В анафазу мейоза II к полюсам отходят хроматиды, а в результате телофазы образуются сперматиды, содержащие вместо хромосом хроматиды. Сперматиды, как и сперматоциты второго порядка, содержат гаплоидный набор хромосом, каждая из которых представлена одной

хроматидой.

Все образующиеся в процессе сперматогенеза клетки (В-сперматого-нии, сперматоциты I и II порядка, а также сперматиды) остаются связанными между собой цитоплазматическими мостиками в клеточные ассоциации, или клоны. Окончательное разделение клеток происходит в фазу формирования. Сохранение цитоплазматических мостиков между клетками имеет очень большой биологический смысл. Оказывается, что для полноценной дифференцировки сперматозоидов необходим весь диплоидный геном и продукты его деятельности. Во-первых, потому, что в исходном диплоидном геноме могут содержаться дефектные, летальные аллели генов, и клетка, получившая их, погибнет, если не будет обеспечена продуктами нормального аллеля, находящегося в ядрах клеток, его получивших. Во-вторых, как известно, одни мужские половые клетки получают Х-, другие — Y- половую хромосому. Каждая из них содержит много важных генов, необходимых для развития сперматозоидов. Поэтому благодаря цитоплазматическим мостикам развивающиеся мужские половые клетки получают продукты деятельности диплоидного генома.

Фаза формирования является самой продолжительной фазой сперматогенеза. В процессе ее из сперматид образуются сперматозоиды. Часто эту фазу называют спермиогенезом. Она длится дольше всех остальных фаз (около 50 суток). Процесс спермиогенеза начинается с образованием из комплекса Гольджи вначале акробласта, а затем акросомы, которая содержит ферменты для разрушения яйцевых оболочек. Центросома, состоящая из двух центриолей, перемещается в противоположный полюс. Проксимальная центриоль прилежит к ядру, а дистальная делится на две части. Из одной части образуется жгутик, который превращается в осевую нить хвостика. Вторая часть играет роль базального тельца. Образуются эле-менты нитоскелета: сегментир<| ванные колонны, плотные волок на, продольные столбы с ребрами. Цитоплазма сперматозоид.! сильно редуцируется, а ядро ста новится вытянутым, компактным и гипербазофильным. На заключительных этапах формирования сперматозоиды отделяются от соединяющей их друг с другом общей цитоплазмы и становятся свободными. Оставшийся после отделения объем цитоплазмы (остаточные тельца) подвергается фагоцитозу.

https://t.me/medicina_free

рождения девочки одни овогонии превращаются в овоцит I порядка, другие же продолжают делиться. После рождения размножение овогонии прекращается, все они превращаются в овоциты I порядка, которые блокируются на стадии диплотены первого мейотического деления.

Далее овоциты I порядка вступают в длительный период роста. Период роста делится на две части: период малого, или медленного, роста (длится от рождения до полового созревания), и период большого, или быстрого, роста (происходит циклически на протяжении каждого менструального цикла). В период быстрого роста идет подготовка к мейозу. Таким образом, период роста может составлять 12—50 лет. Третья фаза овогенеза — созревание — начинается перед овуляцией. Происходит первое мейотическое деление, образуется овоцит II порядка, который вступает во второе мейотическое деление, но блокируется в метафазе, а также редукционное тельце. Завершение созревания инициируется оплодотворением. В отличие от сперматогенеза возникающие в результате двух делений мейоза клетки не равны по размерам. Из овоцита I порядка образуется крупный овоцит II порядка и очень мелкое редукционное тельце, которое может делиться на два редукционных тельца. Из овоцита II порядка образуется оотида и третье редукционное тельце. Следовательно, в результате двух делений образуется одна яйцеклетка и три редукционных тельца, которые вскоре погибают и фагоцитируются другими клетками. Яйцеклетка теряет центриоли.

ОПЛОДОТВОРЕНИЕ. Оплодотворение — это процесс слияния мужской и женской половых клеток, который приводит к образованию одноклеточного зародыша — зиготы. Происходит в ампулярной части яйцевода. Перед оплодотворением сперматозоиды активируются под влиянием слизистого секрета яйцевода. Это явление называется капацита-цией. Во время капацитации происходят существенные изменения белковых компонентов цитолеммы спермиев: некоторые вещества удаляются, други белки существенно модифицируются. Эти изменения играют важную ро.ь для последующей акросомной реакции. Одновременно сперматозоиды ги перактивируются, их двигательная способность резко возрастает, что способ ствует их проникновению через лучистый венец и блестящую оболочку.

https://t.me/medicina_free

Для оплодотворения необходимо около 200 миллионов сперматозоидов. В эякуляте человека содержится около 300 млн сперматозоидов, которые сохраняют способность к оплодотворению в течение 2 суток. Из них только около 200 достигают воронковой части яйцеводов, где происходи! оплодотворение. При низком содержании сперматозоидов в эякуляте (так называемая олигозооспермия) из-за недостаточной литической активности оплодотворения не просходит.

Очевидно, определенную роль в сближении сперматозоидов и яйцеклетки имеет хемотаксис. По предложению М. Гартмана (1940), вещества, продуцируемые яйцеклеткой и сперматозоидом или содержащиеся в поверхностных слоях цитоплазмы и влияющие на подвижность сперматозоидов, названы гамонами (гормонами гамет). При этом сперматозоиды вырабатывают хемотаксические вещества адрогамоны, а яйцеклетка — гинога-моны. Яйцеклетка содержит гиногамоны 1 и 2. Гиногамон 1 активирует движение спермиев, а гиногамон 2, или фертилизин, агглютинирует их. Андрогамон 1 спермиев блокирует их движение, а андрогамон 2 растворяет оболочку яйца. В последнее время, однако, путем наблюдения за половыми клетками при экстракорпоральном оплодотворении установлено, что никакого хемотаксиса при оплодотворении не существует. Встреча сперматозоида и яйцеклетки происходит случайно, но возникшее кратковременное взаимодействие между ними приводит к очень прочным межклеточным контактам.

Сперматозоиды достигают яйцеклетки через 2 часа после осеменения и окружают ее. За счет синхронного движения жгутиков сперматозоидов яйцеклетка начинает совершать вращательные движения. После вступления в контакт с фолликулярными клетками лучистого венца наступает акросомная реакция — выделение из акросом сперматозоидов ферментов. Морфологическим проявлением акросомной реакции является слияние акросомной мембраны с цитолеммой спермия в передней части головки. Для акросомной реакции большую роль играет быстрое поступление внутрь головки спермия ионов кальция, который запускает синтез циклических нуклеотидов и повышает активность АТФазы. Это приводит к увеличению внутриклеточного рН и включению акросомной реакции.

Из ферментов акросомы наибольшее значение имеют гиалуропидаза и трипсиноподобный фермент акрозин. Они воздействуют на лучистый венец и разрыхляют его: расщепляют связи между клетками, в результате чего последние диссоциируют, создавая возможность проникновения спер-миев к блестящей зоне. Важную |«>.н. играет также денудация яйцеклетки и яйцеводах — частичное или даже полное освобождение яйцеклетки от кле-iок лучистого венца. При полной денудации епермии сразу взаимодействуют с блестящей зоной.

Блестящая зона является более существенным барьером на пути сперматозоидов. Вначале спермин связываются со специфическими рецепторами на блестящей зоне. Наиболее известным рецепторным белком для сперматозоидов является гликопротеид ZP3 (аббревиатура от zona pellucida — блестящая зона, оболочка). Дополнительнм рецептором является ZP2. Прикрепление сперматозоидов к блестящей оболочке является видоспецифическим. После прикрепления к блестящей оболочке спермия ферменты, связанные с внутренней акросомной мембраной, растворяют тот небольшой участок зоны, к которому прикрепился спермий. Активные движения хвостика позволяют сперматозоиду мигрировать через блестящую оболочку за 5-10 мин. Касание одного из сперматозоидов оолеммы яйцеклетки приводит к образованию на поверхности воспринимающего бугорка. Оолемма содержит систему рецепторов для взаимодействия с рецепторами спермия. После взаимодействия и слияния плазматических мембран спермия и яйцеклетки мембраны спермия включаются в состав ооплазматической мембраны, а головка спермия внедряется в ооплазму.

https://t.me/medicina_free

МЕХАНИЗМЫ БЛОКАДЫ ПОЛИСПЕРМИИ. Несмотря на прикрепление к яйцеклетке одновременно большого числа спермиев, только один из них вносит в нее свой геном. В случае проникновения ядер нескольких сперматозоидов (полиспермия) формировались бы дополнительные веретена деления, что привело бы к аномальному расхождению хромосом при дроблении, формированию недиплоидных зигот и прекращению дальнейшего развития зародыша. Для предотвращения полиспермии существует несколько механизмов.

1.Одновременно с началом взаимодействия двух гамет в яйцеклетке происходит кортикальная реакция, запускаемая быстрым повышением в яйцеклетке концентрации ионов кальция. При этом кортикальные гранулы быстро перемещаются под цитолемму и их содержимое выделяется в перивителлиновое пространство под блестящую оболочку. В результате из блестящей оболочки формируется твердая оболочка оплодотворения, непреодолимая для спермиев.

2.Кортикальные гранулы содержат ферменты, в том числе различные гидролазы. Эти ферменты расщепляют рецепторы ZP2 и модифицируют ZP3 блестящей оболочки, которая при этом теряет способность связывать другие спермин. Это препятствует развитию полиспермии. Одновременно содержимое кортикальных гранул блокирует акросомную реакцию в других спермиях. Все эти опосредованные через блестящую оболочку изменения обеспечивают позднюю блокаду полиспермии. 3. Кроме вышеизложенного, кортикальные гранулы изменяют молеку лярную организацию оолеммы, которая приобретает новые свойства, в том числе и отрицательный заряд, отталкивающий отрицательно заряженныг спермин (ранний блок полиспермии).

СИНКАРИОН. Ядра сперматозоида и яйцеклетки (с этого момент;! они называются мужским и женским пронуклеусами) набухают, в них об наруживаются ядрышки (рис. 5.7). Набухание мужского пронуклеуса про

исходит вследствие замены и хроматине протаминов на гис-тоны. Пронуклеусы приближа ются друг к другу, терякл ядерные оболочки и сливаются. Процесс слияния пронукле-усов называется синкарионом. При этом их геномы перемешиваются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом. В результате образуется новый организм — зигота.

ИЗМЕНЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ЯЙЦЕКЛЕТКЕ ПОСЛЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ. 1. В первые 10 мин. после оплодотворения в зиготе усиливается углеводный обмен, активируется распад гликогена, что свидетельствует о потреблении энергии. 2. В большинстве случаев резко повышается потребление кислорода. 3. В первые минуты увеличивается содержание нуклеиновых кислот, что является признаком усиления диссимиляционных процессов. 4. Резко (в 100 и более раз) возрастает обмен фосфатов, в 10 и более раз — калиевый и кальциевый обмен. 5. Резко возрастает проницаемость мембраны для фосфатов, изменяются ее электрические свой-ства. 6. Повышается активность протеолитических ферментов. 7. Запускается синтез ДНК, и-РНК и белка.

После короткого периода покоя зигота вступает в новый период эмбриогенеза — дробление.

https://t.me/medicina_free

создаются банки спермы. Экстракорпоральное оплодотворение, или оплодлотворение in vitro, применяют: 1. При женском бесплодии, не связанном с нарушением образования ■[ женских гамет (нарушении проходимости маточных труб). 2. После менопаузы. Применяется тогда, когда в яичнике женщины еще имеются примордиаль-ные фолликулы, но развитие их до уровня зрелых яйцеклеток и оплодотворение последних в естественных условиях невозможно. 3. Может быть использована имплантация зародыша, полученного из родительских половых клеток, в матку приемной матери (так называемое "суррогат-материнство", которое необходимо тогда, когда у "генетической" матери отсутствует или недоразвита собственная матка при полноценной функции яичников).

Экстракорпоральное оплодотворение включает следующие этапы: 1. Гормональная стимуляция фолликулогенеза. Применяют препараты, представляющие смесь фоллитропина и лютропина. Их введение позволяет получить в яичнике большое число синхронно развивающихся зрелых фолликулов. 2. Извлечение из яичника (под контролем ультразвукового исследования) яйцеклеток путем пункции фолликулов. 3. Оплодотворение яйцеклеток специально подготовленными сперматозоидами (размороженными или свежими). Для этого сперматозоиды отделяют от семенной жидкости путем центрифугирования, отмывания, а затем вызывают капацита-цию инкубацией в атмосфере углекислого газа. 4. Имплантация зародыша в матку женщины. Для этого зародыш вначале выращивают на питательных средах до стадии 4—8 бластомеров. Для повышения эффективности метода имплантируют не один, а несколько

https://t.me/medicina_free