Зміст теми

Людина підлягає усім біологічним законам розмноження вищих ссавців, тобто здатна до самовідтворення, збереження і продовження свого роду. Але функція розмноження людини, на відміну від тварин підлягає ще й соціальним законам, які дозволяють розглядати кожну конкретну людину як повноцінну соціальну істоту і сприяють формуванню здорового, гармонійно розвиненого потомства.

Органи розмноження людини, або чоловічі і жіночі статеві органи, забезпечують її відтворення, чи продовження роду. Статеві органи складаються із статевих залоз, у яких формуються гамети (статеві клітини); статевих шляхів – каналів, по яких гамети надходять до місця запліднення; і зовнішніх статевих органів, що забезпечують зустріч гамет і їхнє з’єднання. Функцію статевих органів регулюють підкіркові центри великого мозку, поперековий і крижовий відділи спинного мозку, гіпоталамус і передня частка гіпофіза.

Статеві клітини (гамети), на відміну від соматичних, містять гаплоїдний набір хромосом. Чоловічі статеві клі­тини мають хромосоми Х або У, жіночі — тільки хромосоми X.

Гаметогенез. У плодовому періоді первинні статеві клітини диференціюються в овогонії у яєчниках або в сперматогонії — в яєчках. На шляху від ово- або сперматогоніїв до гамет розрізняють кілька стадій, протягом яких здійснюється мейоз: 1) поділ (розмноження); 2) ріст; 3) дозрівання; 4) формування (цієї стадії в овогенезі немає). Сперматогенез (утворення чоловічих статевих клітин — сперматозоонів, або сперміїв) починається з періоду статевого дозрівання і триває до старості. Тривалість розвитку зрілих сперматозоонів із початкових клітин, сперматогоніїв, становить близько 72 днів.

У яєчниках, які диференціюються, овогоній проходить стадію розмноження, утворюючи первинні овоцити. До 7 місяців внутрішньоутробного розвитку стадія поділу припиняється і первинні овоцити у профазі І (мейотичного поділу І) набувають оболонок, які складаються з фолікулярних епітеліоцитів, тобто утворюються примордіальні фолікули. Для цих примордіальних фолікулів настає період спокою, який триває до пубертатного періоду. Кількість примордіальних фолікулів у новонародженої дівчинки становить близько 2 млн.

Протягом мейозу послідовно здійснюються 2 поділи. Під час мейотичного поділу І відбувається низка важливих процесів: генетична рекомбінація шляхом кросинговеру між материнськими й батьківськими гомологічними хромосомами; зменшення кількості хромосом, вмісту ДНК, плоїдності клітинних нащадків; значний синтез РНК. Після досягнення піку лютропіну мейотичний поділ І завершується. Сигналом для завершення мейотичного поділу II є запліднення. Вторинний овоцит поділяється з утворенням зрілої яйцеклітини (гаплоїдний набір хромосом X) і другого полярного тіла. У процесі мейозу утворюються сперматозоони з різними статевими хромосомами: або X, або У.

Шлях гамет, запліднення та імплантація

Шлях сперматозоона. Лужне середовище сперматозоонів тимчасово захищає їх від кислого середовища піхви. Протягом 2 год більшість сперматозоонів є нерухомими. Найрухливіші з них пенетрують слизову пробку шийки матки (протягом 90 с після сім`явиверження). Скорочення матки сприяють просуванню сперматозоонів догори — до верхніх відділів репродуктивного шляху. Після обсіменіння сперматозоони потрапляють до маткових труб через 5 хв., де вони можуть перебувати до 85 год. після статевого акту. З 200— 300 млн. сперматозоонів, що надходять до піхви, тільки близько 100 досягають яйцеклітини. Втрата більшості сперматозоонів відбувається у піхві, і, крім того, внаслідок фагоцитозу в усіх від­ділах репродуктивного шляху, а також частково під час просування їх по маткових трубах до черевної порожнини.

Процес трансформації сперматозоонів, набуття ними гіперактивних властивостей для пенетрації яйцеклітини, називають капацитацією. Крім посилення рухливості сперматозоонів процес капацитації охоплює також зміну їх поверхневих характеристик (усунення плазматичних сім`яних антигенів, модифікація їх поверхневого заряду, зменшення рецепторної мобільності). Цей процес пов`язаний зі зменшенням стабільності навкологоловкової цитоплазми і зовнішньої акросомної мембрани. Подальша модифікація мембран капацитованих сперматозоонів відбувається поблизу яйцеклітини або протягом їх інкубації у фолікулярній рідині. Відбувається розпад або злиття цитоплазматичної та зовнішньої акросомної мембран (акросомна реакція). Акросомна реакція характеризується надходженням іонів кальцію (Са²⁺) і є залежною від кальційзв`язувального протеїну — кальмодуліну. Акросомна реакція може бути індукованою глікопротеїдом прозорої зони яйцеклітини —який є спермальним рецептором і спричинює до виходу акросомних ферментів (гіалуронідази, нейрамінідазоподібного фактора, акрозину тощо), які сприяють пенетрації яйцеклітини сперматозооном. Таким чином, капацитація готує сперматозоони до акросомної реакції і далі до пенетрації прозорої зони.

Шлях яйцеклітини охоплює інтервал від овуляції до проникнення яйце­клітини в матку. Яйцеклітина може бути заплідненою (фертилізованою) тільки протягом ранньої стадії її перебування у матковій трубі. Торочки маткової труби безперервно рухаються над яєчником, щоб ухопити яйцеклітину. Проникнення яйцеклітини в черевний отвір маткової труби забезпечується скороченням м`язових волокон торочок, які сприяють контакту з поверхнею яєчника. Підтвердженням можливих варіацій цього механізму є випадки запліднення у жінок, які мають лише один яєчник і одну маткову трубу, розміщені з протилежних боків. Порушення шляху яйцеклітини може бути пов`язано з природженим дефіцитом торочок маткових труб (синдром Картагенера). М`язові скорочення маткових труб відбуваються більшою мірою в напрямку вперед — назад. У більшості випадків проходження яйцеклітини через маткову трубу триває близько 3 днів.

Запліднення. Шлях яйцеклітини через ампулу до перешийка маткової труби триває близько 3О год. У перешийку яйцеклітина затримується протягом такого самого часу, а потім починає швидко пересуватися далі через трубу. Її рух забезпечується перистальтичним скоро­ченням маткової труби, миготінням вінок її епітелію, а також пересуванням секреторної рідини. Перший клітинний поділ зиготи — клітини, що утворюється внаслідок запліднення яйцеклітини сперматозооном, — відбувається приблизно через 24 год, наступний — через 12 год. У зиготі починається синтез ДНК і білка. Зародок потрапляє до матки в стадії морули (від 16 до 32 клітин-бластомерів). Коли морула досягає матки, в ній формується порожнина, заповнена рідиною, і морула перетворюється на бластоцисту. Бластоциста диференціюється на внутрішню клітинну масу (ембріобласт), що дає початок ембріону (через низку стадій), і трофобласт — попередник хоріона плацен­ти. Після завершення ембріонального періоду (8 тижнів) ембріон вважається плодом.

Важливою умовою для настання вагітності є синхронність у змінах ендометрія і розвитку заплідненої яйцеклітини. Під час кожного менструального циклу в слизовій оболонці матки відбуваються морфологічні зміни, сприятливі для успішної імплантації бластоцисти. Якщо циклічні зміни ендометрія випереджають розвиток яйцеклітини, то за­пліднення може порушуватись. Експериментальне запліднення і розвиток заплідненої яйцеклітини (плодового яйця) у людини можуть відбуватись у порожнині матки до необхідних змін ендометрія. Цей факт спростовує спекулятивні концепції, згідно з якими контрацептивний ефект лікарських засобів, які прискорюють проходження яйцеклітини через маткову трубу, пов`язаний з тим, що яйцеклітина потрапляє в матку в період, коли ендометрій ще не готовий до її імплантації. Складність проблеми репродукції людини експериментальне підтверджується і тим фактом, що ектопічна вагітність (рідко спостерігається у тварин) не настає після закриття маткових отворів труби у жінки безпосередньо після запліднення; ембріон досягає стадії бластоцисти і потім дегенерує.

Оптимальний час, протягом якого яйцеклітина може бути заплідненою до її загибелі, приблизно становить 12— 24 год. У програмах запліднення in vitro овоцити культивують протягом не більше 36 год. Період здатності сперматозоонів до запліднення, як правило, не перевищує 48 год. Рухливість їх може зберігатися навіть після втрати здатності до запліднення.

Прозора зона навколо яйцеклітини від моменту овуляції до імплантації продукує три глікопротеїди. Акросома інтактного сперматозоона має специфічний зв`язувальний протеїн. Іншими словами, прозора зона містить специфічні рецептори для сперматозоонів. Пенетрація прозорої зони відбувається швидко і може бути прискореною протеазою акрозином, що міститься на внутрішній акросомній мембрані спер­матозоона. Існує точка зору, згідно з якою найбільш вагомим чинником, що впливає на пенетрацію, є рухливість сперматозоонів.

Завдяки дії специфічних ферментів відбуваються дисоціація, вилучення клітин променистого вінця, які оточують яйцеклітину, і розчинення прозорої зони. Оволема яйцеклітини в місці прикріплення сперматозоона утворює горбок, куди він потрапляє. При цьому за рахунок кортикальної зони яйцеклітини утворюється щільна оболонка — оболонка запліднення, яка перешкоджає проникненню інших спер­матозоонів і є захисним механізмом проти поліспермії та поліплоїдії. Ядра чоловічої і жіночої гамет перетво­рюються на пронуклеуси, зближуються і зливаються. Виникає зигота, і до кінця першої доби після запліднення починається дроблення.

Дроблення. Зигота дробиться на клітини — бластомери. Дроблення зи­готи повне, асинхронне, відбувається зі швидкістю, яка становить в серед­ньому один поділ на добу. Перший поділ здійснюється через ЗО год після запліднення, внаслідок чого утворюю­ться дві клітини — бластомери, потім — три, і через 4 год настає стадія чотирьох бластомерів. На цій стадії синтезуються всі основні типи РИК. Протягом 1—2 діб поділ іде повільно, надалі — швидко, і на четверту добу зародок складається з 16—32 бласто­мерів. Через 50-60 год він має вигляд щільного утворення — морули, а на 3—4-ту добу розпочинається форму­вання бластоцисти, яка протягом трьох діб перебуває у матковій трубі, а через 4—4,5 доби вона складається вже з 32—64 клітин, має добре розви­нений трофобласт і розміщену всере­дині внутрішню клітинну масу (ем-бріобласт). Через 5,5 діб бластоциста збільшується завдяки зростанню кіль­кості бластомерів до 128 і посиленому вбиранню трофобластом секрету мат­кових залоз, а також активному про­дукуванню рідини самим трофоблас­том. Через 5—5,5 діб бластоциста по­трапляє до матки, а на б—7-му добу відбувається її імплантація (нідація) в стінку матки за інтерстиціальним типом.

Передімплантаційні порушення. Аномалії каріотипу у плода виникають внаслідок нерозходження в анафазі ста­тевих хромосом у процесі мейозу жіно­чих статевих клітин. Через це до однієї статевої клітини потрапляють дві Х-хро-мосоми (XX), а в другій немає жодної (00). Під час запліднення таких яйце­клітин можуть сформуватися патологіч­ні каріотипи: ХХУ (синдром Клайнфелтера); ХО (синдром Тернера); XXX (су-пержіночий); ОУ (нежиттєздатний).

Використання чутливих гормональ­них тестів для визначення вагітності дозволяє зробити висновок, що 25— 40 % передембріонів (концептів) втра­чаються до моменту, коли їх можна діа­гностувати клінічними методами. Вижи­ваність ембріона після запліднення іп уііго завжди є меншою, ніж іп уіуо, і лише 10 % ембріонів імплантуються в матці. Така висока частота втрати ва­гітності може бути варіантом біологіч­ної селекції проти аномальних гамет протягом репродуктивного процесу. На­приклад, сперматозоони з морфологіч­ними порушеннями є менш здатними пе-нетрувати слиз шийки матки.

Після клінічного підтвердження ва­гітності частота її спонтанного перери­вання у постімплантаційний період становить близько 15 %. Приблизно в 50— 60 % цих випадків констатують хромо­сомні аномалії, тобто 7,5 % концептів людини є аномальними. В той самий час серед новонароджених хромосомні ано­малії має лише 1 з 200, що підтверджує існування визначеного механізму се­лекції на ранніх стадіях вагітності лю­дини.

Захисних механізмів проти аномаль­ного каріотипу, які є іп уіуо, немає при заплідненні іп уітго. Наприклад, штуч­ний фільтруючий ефект слизу шийки матки і маткового отвору труби з`єд­нання іп уііго не здатний видаляти ано­мальні сперматозоони. Крім того, зрос­тає ризик пенетрації яйцеклітини більш ніж одним сперматозооном (4 % проти 1—3 % іп уіуо).

Під імплантацією розу­міють процес прикріплення бластоцис­ти до стінки матки. Процес сприйнят­ливості матки до прикріплення блас­тоцисти є обмеженим за місцем і ча­сом (кілька год). Імплантація почи­нається в період між б—7-м днями піс­ля запліднення і через 2—3 дні після того, як запліднена яйцеклітина дося­гає матки (близько 21-го дня менстру­ального циклу). Гіпертрофія і гіпере­мія слизової оболонки матки сприяють імплантації. Безпосередньо після ім­плантації прозора зона зникає, і блас­тоциста, що в цей час містить від 107 (8 зародкових і 99 трофобластичних) до 256 клітин, прикріплюється шля­хом адгезії та інвазії до епітелію ендо-метрія. Найчастіше імплантація відбу­вається у верхній частині і рідше — на задній стінці матки.

Розрізняють 2 стадії імплантації`. адгезію (прилипання) й інвазію (про­никнення). На стадії адгезії трофобласт прикріплюється до стінки матки і по­чинає диференціюватися в цитотрофобласт і синцитіотрофобласт (симпласто-, або плазмодіотрофобласт). Під час інвазії синцитіотрофобласт, виробля­ючи протеолітичні ферменти, руйнуєслизову оболонку матки. При цьому формуються ворсини трофобласта, які занурюються в ендометрій, послідовно руйнуючи епітелій, сполучну тканину і стінки судин, внаслідок чого трофобласт отримує безпосередній контакт з кров`ю материнських судин, забезпечує гемо-трофний тип живлення (утворюється справжній міжворсинчастий простір, що містить материнську кров). Навколо за­родка виникають ділянки крововиливів. Трофобласт живиться поживними речо­винами і киснем із материнської крові. Водночас посилюється утворення з клі­тин сполучної тканини матки багатих на глікоген децидуальних клітин.

Після того як преембріон повністю занурюється в імплантаційну ямку, вона заповнюється продуктами руйнування материнських тканин. Період імплан­тації є першим критичним періодом розвит­ку преембріона. Гемотрофний тип жив­лення супроводжується переходом до нового етапу ембріогенезу — інтенсив­ного розвитку зовнішньозародкових ор­ганів і другої фази — морфогенезу (гас­труляції).

Гаструляція розпочинається напри­кінці 2-го тижня вагітності і полягає в розшаруванні зародка, морфогенетич-них переміщеннях. Одношарова блас­тоциста перетворюється послідовно на дво-, тришарову бластулу ц,елоблас-тулу, гаструлу. Різкої часової межі між бластоцистою і гаструлою немає. Клітинна маса одношарової бластоцис­ти, що оточена клітинами трофоблас­та, диференціюється в зародкову масу. потім — в зародковий диск. Наприкін­ці другого тижня вагітності на стадії тришарової бластоцисти нижня части­на зародкового диска диференціюється в зародкову ендодерму, а верхня — в зародкову ектодерму. Два шари трофоб­ласта — цитотрофобласт і синцитіотро-фобласт — є джерелом утворення май­бутньої плаценти. Серед усіх плацен­тарних компонентів трофобласт є най­більш варіабельним за структурою. функцією і розвитком. Інвазивність тро­фобласта сприяє прилипанню бласто­цисти до стінки матки, його роль у пос­тачанні плода поживними речовинамипідтверджується назвою, а функція як ендокринного органа під час вагітності відбивається в адаптаційних фізіологіч­них змінах материнського організму протягом періоду вагітності. Протягом гаструляції збільшується краніока-удальний розмір ембріона, у краніаль­ному відділі зародковий диск розрос­тається і формується хорда. З почат­ком гаструляції активуються перші тка-ниноспецифічні гени. Надалі, протягом третього тижня вагітності, на місці дво­шарового зародкового диска відокрем­люється третій шар зародкових клі­тин — мезобласт (спинна струна і ла­теральна мезодерма). Шляхом склад­них процесів перетворення (інвагінації, імміграції, інволюції тощо) клітин роз­виваються первинні зародкові листки: ектодерма, мезодерма й ендодерма. Із зовнішнього шару, ектодерми, утво­рюється нейроектодерма, з якої беруть свій початок нервова тканина й епідер­міс; із середнього, зародкової мезодерми, розвиваються скелет, м`язи, спо­лучна тканина, система крові і крово­обігу; похідними внутрішнього шару, зародкової ендодерми, є травні зало­зи, епітелій травного каналу й дихаль­них шляхів.

Важливим результатом гаструляції є виникнення осьового комплексу за­чатків: 1) нейроектодерми, потім смуж­ки, що пізніше перетворюється на нер­вову пластинку, нервову борозну і нер­вову трубку — зачаток нервової систе­ми; 2) хордомезодерми (спинна струна, хорда), що розташована під нейроекто-дермою; 3) мезодерми, що розміщуєть­ся латеральне по обидва боки.

Два тижні пренатального розвитку людини — термін формування первин­ної смужки зародкового диска — роз­глядають як своєрідну критичну точку для наступної нейруляції (від 16-ї до 23-ї доби) — формування нервової сис­теми. Ось чому ембріологи вважають за доцільне, з етичної точки зору, обме­жити цим періодом використання науко­вих досліджень щодо ембріонів люди­ни, які були отримані шляхом екстра-корпорального запліднення. Репродук­тивна технологія зазнала численних мо­ральних і юридичних проблем, вирішен­ням яких займаються спеціальні групи експертів з етики екстракорпорального запліднення і трансплантації ембріонів людини.

Таким чином, ембріональний період починається з 3-го тижня після овуля­ції і запліднення. Більшість клінічних тестів на вагітність, в основі яких є ви­значення рівня хоріонічного гонадотропіну людини (ХГЛ), в цей період да­ють позитивний результат. Зародковий диск чітко визначається, з мезодерми формуються соміти і нефротом, тобто починається диференціація тіла зарод­ка і його відокремлення від зовнішньо-зародкових органів. Хоріонічний мішок (хоріонічний пухирець) цього часу має діаметр близько 1 см. Наприкінці 4-го тижня після овуляції діаметр хоріоніч­ного мішка становить 2—3 см, а дов­жина ембріона —4—5 мм.

Зародкова ектодерма,зовнішній за­родковий листок, дає початок епідер­місу, з якого розвиваються: епітелій шкіри та його похідні (волосся, нігті, молочні, сальні, потові залози), части­на епітелію і залози ротової порожни­ни, емаль зубів, багатошаровий епіте­лій анальної ямки, епітелій сечових і сім`явиносних шляхів.

З епітелію нервової трубки (нейро­ектодерми) утворюються всі частини центральної та периферичної нервової системи, скоротливий епітелій (міоепіте-лій, м`язи — звужувач і розширювач зіниці), залозистий пігментний епітелій тощо.

Ендодерма,внутрішній зародковий листок, не є однорідним: передня його частина є частиною ектодерми, що ут­ворює прехордальну пластинку, а за­лишкова частина — кишковою ендодер­мою. З прехордальної пластинки роз­виваються епітелій дихальних шляхів і легень, значна частина слизової оболон­ки ротової порожнини і глотки, зало­зисті тканини гіпофіза, тимуса, щито­подібної та паращитоподібних залоз, атакож епітелій і залози стравоходу. З кишкової ендодерми утворюються епі­телій і залози шлунка, кишок і жовч­них шляхів, печінка, залозистий епіте­лій підшлункової залози.

Мезодерма, середній зародковий листок, спочатку є приосьовою — ме-тамерно розміщеними по обидва боки хорди семітами, які за допомогою сег­ментних ніжок (нефротомів) пов`яза­ні з вентральними несегментованими відділами мезодерми — мезодермою біч­ної пластинки. Наприкінці 5-го тижня розвитку, коли довжина ембріона ста­новить 11 мм, утворюються 43—44 па­ри сомітів. Кожний соміт, за винятком перших двох, диференціюється на три частини: 1) дерматом — дорсолате-ральну, яка є мезенхімним зачатком сполучної тканини шкіри; 2) склеротом — медіовентральну, що дає початок хрящовій і кістковій тканинам скелета (з нього з часом утворюються хрящі, ребра, лопатки); 3) містом — зачаток скелетної мускулатури, що розміщуєть­ся між дерматомом і склеротомом. Нефротоми — зачатки сечової і ста­тевої систем — розташовуються від головного до хвостового кінця тіла за­родка. В їх ембріональному розвитку чітко простежується історичний шлях еволюції видільних органів у хребетних тварин. Мезодерма бічної пластинки (несегментована частина мезодерми) утворює вторинну порожнину тіла (целом) і з обох боків поділяється на два листки: 1) соматичну (парієтальну) мезодер­му, що прилягає до ектодерми (з боку черевної порожнини), і мезодерму нутрощів (вісцеральну), що утворює серозну оболонку внутрішніх органів. Целом дає початок перикардіальній, плевральній та очеревинній порожни­нам. З обох листків мезодерми бічної пластинки вистеляються відростчасті клітини, що заповнюють усі проміжки між зародковими листками, ембріо­нальними зачатками і позаембріональ-ними його частинами, утворюючи мезен­хіму. Мезенхіма спочатку виконує тро­фічну функцію —проводить поживні речовини до різних частин зародка. З часом з неї розвивається кров, крово­творні тканини, лімфа, лімфатичні вуз­ли, селезінка. З проміжної мезодерми утворюють­ся серце, кора надниркових залоз, стро­ма гонад, сполучна і гладком`язова тка­нини внутрішніх органів і кровоносних судин. З мезенхіми також походять во­локнисті сполучні тканини, що розріз­няються за характером і кількістю між­клітинної речовини і клітин (зв`язки, суглобові сумки, сухожилки, фасції, хрящі, кістки).