Возникновение многоклеточного организма из зиготы – продукта слияния яйцеклетки и сперматозоида – это самое чудесное, что можно увидеть из всего содержимого медицинских наук. И во многих аспектах, этот процесс остаётся загадкой, поскольку очень много моментов и нюансов непонятны и по сей день. Но кое – что всё - таки известно, и на кое – какие вопросы у нас всё - таки есть ответы.
Так, известно, почему при наличии одинакового генома (по наличию геномов, аллелей), мы имеем более двух сотен клеток с самым разным фенотипом и очень разными функциями. Известны зачатки всех органов и тканей и основные варианты нарушения их развития. Известны и закономерности гисто – и органогенеза, хотя и не во всех тонкостях. Я собираюсь познакомить тебя с тем, что известно по эмбриологии на сегодняшний день, с учётом того, что тебе сдавать экзамен по этой е*булде. Надеюсь ты готов.
1.1. До зачатия
Мы будем говорить о процессах, которые охватывают очень большой промежуток времени – от оплодотворения до завершения, в общих чертах, гисто – и органогенеза (хотя он не завершается никогда). Здесь не обойтись без вводной информации.
Всё начинается даже не с оплодотворения. А с формирования гамет в мужских и женских половых железах. Их формирование подчиняется законам эндокринологии и здравому смыслу, напомню тебе их в двух словах.
Мужские половые клетки – сперматозоиды – претерпевают своё развития в тестикулах (иначе яйцах), которые у обычного мужика располагаются в мошонке.Формирование сперматозоида проходит несколько стадий. (см. рис 1)
https://menquestions.ru/urologiya/fertilnost/stadii-spermatogeneza.html
Здесь мы имеем дело с двумя популяциями сперматозоидов. Одна из них делится митотически (2n), поддерживая пул сперматозоидов. Вторая – уходит в мейоз и даёт на выходе гаплоидный набор (23) хромосом. Всё это дело происходит в канальцах тестикулах. Сперматозоиды находятся под защитой клеток Сертоли – своеобразных мамок, которые кормят развивающиеся сперматозоиды, окутывают их цитоподиями своих клеток и составляют важную часть гистогематического барьера. Клетки Сертоли имеют эпителиальную природу. А значит, у них есть структуры, обеспечивающие межклеточные взаимодействия друг с другом (форум молодых мам или кадгерины). Они контачат друг с другом и с базальной мембраной – важным элементом любой уважающей себя эпителиальной ткани.
Сперматозоиды чувствительны к андрогенам (тестостерон), которые вырабатываются интерстициальными клетками Лейдига. В свою очередь, запуск созревания сперматозоидов запускается лютеинизирующем гормоном (ЛГ) гипофиза, так как он усиливает развитие и функционирование клеток Лейдига. Развитие клеток Сертоли, в свою очередь, поддерживается фолликуло – стимулирующим гормоном (ФСГ) того же гипофиза. И здесь функционируют принципы отрицательной обратной связи: чем больше тестостерона, тем меньше вырабатывается ЛГ. Чем больше клеток Сертоли, тем больше ингибина клеток Сертоли, тем меньше ФСГ. (см. рис 2).
Часто на экзаменах по физиологии можно встретить даунов (нет, синдром Дауна – это заболевание, лучше сказать «дибилов»), которые искренне верят в то, что ФСГ и ЛГ (как и эстрогены) – это чисто «женские» гормоны, и в мужском организме их нет. Хочется их спросить: у мужчин и женщин разный гипофиз?? Гормоны все те же самые, просто схемы и точки приложение у них ощутимо различаются. И настолько, что формируется абсолютно разный фенотип.
(рис. 2)
В отношении женской половой системы всё сложнее. Существует понятие об овариально – менструальном цикле, который лежит в основе созревания фолликулов яичников. И о котором не знает только аутсайдер. Разберёмся, в чём тут дело.
В яичнике женщины существует пул овоцитов первого порядка, которые ждут своего часа (и принца на белом коне). Раз в месяц некоторые из них смелеют и начинают продолжать мейотическую фазу, формируя пул клеток с гаплоидным набором хромосом. Но, как и в макромире, удача улыбается лишь одной.
Созревание овоцитов (потенциальных яйцеклеток) немыслимо без пролиферации и активности фолликулоцитов (они то и составляют основу фолликула). Они поддерживают оптимальные условия для протекания мейотического процесса путём трофической помощи овоциту. Один фолликул всегда является доминирующим. Его фолликулоциты функционируют и продуцируют эстрогены. Это не остаётся бесследным для всего организма.
В пубертате до гипофиза доходит идея о роли женщины в этом мире, и он начинает продуцировать ФСГ. ФСГ стимулирует фолликулоциты яичника (на кого – то он действует более успешно), приводя к созданию первичного, а потом и вторичного фолликула. Фолликулоциты вырабатывают эстрогены, но те, нарушают все мыслимые и немыслимые правила. Достигая пиковой концентрации, они заставляют гипофиз вырабатывать ЛГ. Лютеиновый пик индуцирует овуляцию – высвобождение овоцита второго порядка в полость маточной трубы и начало её длинного путешествия. Это овуляция.
На месте разорвавшегося фолликула формируется жёлтое тело (всё под тем же ЛГ), которое поддерживает концентрацию гестагенов (прогестерона). Эстрогены, кстати, после овуляции, снижаются до миниморума. Жёлтое тело редуцируется, если ты не залетела. (это срок около двух недель).
Как это отражается на эндометрии?
В эстрогеновую (пролиферативную/ предовуляторную) фазу эстрогены, нарастая в своей концентрации, приводит к пролиферации эндометрия – эпителиальной выстилки полости матки – и формированию функционального слоя со своей сосудистой сетью. В овуляцию выраженность этого функционального слоя достигает максимума. Но постепенно, по прошествии двух недель, сосуды этого функционального слоя, не испытывая эстрогеновой стимуляции, редуцируются. И функциональный слой эндометрия отторгается. Это составляет суть менструальной фазы и знаменует начало нового цикла.
1.2. Оплодотворение.
Здесь совершенно в двух словах. Зигота – продукт слияния овоцита второго порядка и сперматозиода. Механизм занесения сперматозоидов во влагалище, думаю, тебе известен. Но не всё так просто: сперматозоиду нужно добраться до полости маточной трубы. Этому мешает кислая среда влагалища, слизь, узкая шейка матки и ещё куча факторов. Но всегда найдётся парочка целеустремлённых пацанов, которые братзабратадояйцеклетки – так за основу взято – добираются до овоцита. Здесь, по разным, данным, имеет место дистантное взаимодействие. Овоциты выделяют гамоны, которые действуют на сперматозоиды словно хемоаттрактанты и направляют движение его цитоскелета и микротрубочек до источника этих самых гамонов. (фаза дистантного взаимодействия).
Достигнув яйцеклетки, сперматозоид разочаровывается в увиденном, но обратного пути (и в прямом, и в переносном смысле) уже просто нет. И тут начинается фаза контактного взаимодействия.
Подводные камни:
- при взамодействии сперматозоида с овоцитом второго порядка происходит акросомальная реакция – высвобождение энзимов сперматозоида и растворение zonapellucida, которая, как чокер на шее куртизанки, окружает овоцит. Контактное взаимодействие приводит к активации последних стадий мейоза, в которой застыла овоцит второго порядка. И после взаимодействия со сперматозоидом она становится яйцеклеткой. Но чтобы добраться до яйцеклетки, нужно преодолеть слой фолликулоцитов, которые устремились за овоцитом после овуляции. Они также уничтожаются посредством ферментов сперматозоидов.
Дальнейшие изменение в яйцеклетке будут заключаться в сегрегации её цитоплазмы и формировании презумптивных участков. В этих участков будут разные факторы генной экспрессии, что лежит в основе фенотипического разнообразия клеток.