Оплодотворение и дробление яйца; имплантация

          Оплодотворение — сложный процесс слияния ядер мужской и женской половых клеток, в результате которого происходит развитие нового организма.

Во время полового сношения сперма скопляется преимущественно в заднем своде влагалища (receptaculum seminis). Моторная активность матки при сношении особенно сильно выражена во время оргазма, когда отмечается сокращение всего полового аппарата от m. constrictor cunni до фаллопиевых труб. В результате этих сокращений происходит выделение секрета вестибулярных желез и выталкивание слизистой пробки из зева матки. Последний при этом раскрывается и становится на некоторое время зияющим. По прекращении оргазма мускулатура тела матки расслабляется, вследствие чего слизистая пробка и сперматозоиды втягиваются в шейку.

Сперматозоиды обладают способностью активного передвижения, но только незначительная часть сперматозоидов достигает полости матки и фаллопиевых труб. Остальные погибают в неблагоприятной для них кислой среде содержимого влагалища. Местом встречи сперматозоидов с женской яйцевой клеткой большинство исследователей считает ампулярный конец трубы.

Детали вопроса о транспорте яйца из яичника в трубу и далее в матку разработаны А. И. Осякиной-Рождественской, Б. П. Хватовым и др. Яйцо, не обладающее способностью к передвижению, транспортируется в воронку трубы благодаря особому «механизму восприятия яйца», когда одна из фимбрий воронки, fimbria ovarica, в момент овуляции сближает воронку трубы с яичником, образуя короткий мостик, по которому яйцо проскальзывает в ампулу трубы.

           Рисунок: Нормальные женские половые органы.

М – мезосальпинкс; А – ампулярная часть трубы; Fo– fimbriaovarica; Ov – яичник.

            Маятникоподобные колебания ампулы трубы обеспечивают контакт яйцевой клетки со сперматозоидом, помогая оплодотворению. Дальнейшее передвижение яйца через трубу осуществляется преимущественно сокращением мускулатуры трубы. Передвижение яйца из яичника в трубу и по трубе зависит не только от полноценности мускулатуры трубы и ее подвижности, но от гормональных воздействий (эстрогенного гормона и прогестерона). Следует также полагать, что психическое состояние женщины также определяет функцию ее полового аппарата. Выпадение иного из указанных компонентов может привести к недостаточному образованию «механизма восприятия яйца» или задержке последнего в трубе, что приводит к внематочной беременности (А. И. Осякина-Рождественская).

Согласно наблюдениям последнего времени (Б. П. Хватов, 1958— 1960 гг.), после овуляции, вследствие сокращений маточных труб, яйцевая клетка быстро проходит широкий ампулярный отдел яйцевода и медленно перемещается в сравнительно узком маточном отделе трубы. Оплодотворенные и неоплодотворенные яйца находятся в трубах в течение 3—4 дней, а затем поступают в матку.

Выше говорилось, что мужская и женская половые клетки подготовлены к оплодотворению после завершения процесса созревания. Этот редукционный процесс приводит к уменьшению до половины числа хромосом зрелой яйцеклетки и зрелого сперматозоида, т. е. до 24 вместо 48. Во время процесса оплодотворения, в результате слияния двух полуядер, образуется полное число хромосом (48).

Самый процесс соединения сперматозоида с яйцевой клеткой изучен недостаточно. В последнее время наблюдения над оплодотворением яйца in vitro произведены на материале, полученном у человека. Из граафовых пузырьков яичника женщины (сразу после операции эксцизии яичников или во время ее) извлекались яйцевые клетки и с каплей фолликулярной жидкости помещались в стеклянную камеру. После прибавления капли семенной жидкости производились наблюдения над проникновением сперматозоида в яйцо.

Сквозь лучистый венец (corona rаdiata) и прозрачную оболочку (zona pellucida) в яйцо проникает значительное число сперматозоидов, но, по-видимому, головка лишь одного из них превращается в мужское ядро, сливающееся с женским (Шетлс, 1953). По наблюдениям Г. Н. Петрова (1958), в условиях оплодотворения in vitro в ооплазму яйцеклетки человека проникают несколько спермиев, которые принимают участие в оплодотворении. В яйцах человека, извлеченных из труб, также удавалось наблюдать проникшие в них сперматозоиды. Есть указание, что оплодотворение яйца в фаллопиевой трубе женщины совершается приблизительно через 12 часов после полового акта. Однако следует подчеркнуть, что оплодотворение у человека изучено еще далеко не достаточно.

Таким образом, оплодотворение сводится к тому, что из многих сперматозоидов, проникших глубоко в слой клеток лучистого венца яйцевой клетки, только нескольким удается преодолеть прозрачную оболочку (благодаря выделяемому ими секрету — гиалуронидазе, растворяющему эту оболочку) и проникнуть в протоплазму яйцеклетки. На поверхности последней навстречу сперматозоиду образуется «воспринимающий бугорок».

   

Рисунок: Проникновение сперматозоидов в яйцо.

а – образование «воспринимающего бугорка»; б – сперматозоиды проникают в щель (1) между желтком (2) и zona pellucida (3) (кролик); 4 – полярные клетки.

           После внедрения головки в протоплазму яйца сперматозоид теряет свою хвостовую нить, а головка его, называемая теперь семенным, или мужским, ядром (pronucleus masculinus) окружается лучистым венцом протоплазмы и продвигается навстречу яйцевому, или женскому, ядру (pronucleus femininus); через короткое время оба ядра сливаются (копуляция). Благодаря новому методу — серийное микроскопическое исследование яйцеводов, свернутых в улитку, Б. П. Хватов (1958, 1960) обнаружил в трубе женщины яйцеклетку в стадии оплодотворения. На рисунке в клетке видны пронуклеусы на стадии сближения.

Рисунок: Оплодотворение. Сближение пронуклеусов (по Б. П. Хватову).

Одновременно со сближением ядер в каждом из них происходит подготовка к делению, т. е. ядерная оболочка постепенно растворяется и образуется кариокинетическая фигура — веретено — первого деления яйцеклетки. Далее происходит процесс дробления яйца, который состоит из быстро следующих друг за другом кариокинетических делений шаров дробления, или бластомеров. 

   

Рисунок: Оплодотворение и дробление яйца.

1 – мертвые сперматозоиды; 2-3 – начало первого деления; 4-5 – начало второго деления; 6 – начало образования кучки клеток – морулы.

Деление бластомеров происходит в строго определенных направлениях по отношению к оси яйца, причем с ходом дробления бластомеры постепенно мельчают, так как они после каждого митоза не растут, и общие размеры яйца не увеличиваются.

В результате дробления яйца наступает стадия, называемая морулой.

   

Рисунок: Дробление яйца млекопитающего с образованием морулы (схема).

z- zona pellucida; p– полярные клетки. Светлые клетки образуют наружный, темные – внутренний зародышевый листок.

Это комплекс редко расположенных клеток, не примыкающих плотно друг к другу. Вскоре в центральной части морулы возникает полость, а клетки оттесняются на периферию и плотно прижимаются друг к другу, принимая эпителоидный характер. Эта стадия развития имеет некоторое сходство со стадией бластулы низших животных, но, чтобы оттенить глубокое своеобразие этой стадии млекопитающих и человека, ее теперь стали называть бластоцистой.

   

Рисунок: Бластоциста кролика.

1 – полость бластоцисты; 2 – зародышевый узелок; 3 - zona pellucida; 4 – первичная эктодерма.

Полость бластоцисты увеличивается, растягиваемая жидкостью, выделяемой клетками ее стенки. В силу этого объем яйца возрастает, его оболочка (zona pellucida) лопается и зародыш свободно плавает в окружающей его жидкости. С этого момента зародыш млекопитающих и человека уже нельзя называть яйцом. Оболочки, которые на нем впоследствии образуются, являются уже не яйцевыми, а зародышевыми оболочками. Бластоциста, постепенно увеличиваясь в размерах, попадает в полость матки.

Далее имеется пробел в познании эмбрионального развития не только в отношении человека, но и в отношении обезьян. Известна лишь стадия развития, на которой зародыш уже прикреплен к стенке матки. При этом он обладает чертами строения, отличающими его от соответствующих стадий развития низших млекопитающих. Как совершается переход к этой стадии от описанной стадии ранней бластоцисты, до сего времени точно не известно. Предполагают, что на одном из полюсов бластоцисты образуется утолщение ее стенки в виде узелка, в котором клетки располагаются во много слоев.

В этом узелке образуются две полости: в проксимальной части узелка, т. е. расположенной ближе к центру бластоцисты — полость будущего желточного мешка и кишечного тракта эмбриона с окружающим ее внутренним зародышевым листком, или энтодермой, в периферической (дистальной) части узелка образуется полость амниона, окруженная клетками эктодермы.

 

Рисунок: Схема яйца (Брайс-Тичер). Место прививки яйца с кровяным сгустком:

1 – цитотрофобласт; 2 – некротическая децидуальная камера; 3 – железа; 4 – капилляры. Цитотрофобластом охвачено содержимое мезенхимы; в нем лежат 2 пузырька: большой – эктобластный, меньший – энтобластный.

Зародыш, описанный в отечественной литературе А. Г. Кнорре (1956), раскрывает особенности раннего развития. На этой стадии развития обе указанные выше полости отделены друг от друга двуслойной перегородкой: эктодермальный ее слой прилегает к полости амниона, эндодермальный — к полости желточного мешка. Эта перегородка может быть названа эмбриобластом, так как из нее возникает все тело будущего эмбриона (впоследствие плода). Все остальные части бластоцисты идут на образование оболочек плода и органов, обеспечивающих его связь с материнским организмом во время внутриутробной жизни. Между указанными двумя слоями эмбриобласта образуется третий — мезодерма, который непосредственно переходит в ткань, заполняющую полость — бластоцисты, т. е. мезенхиму. Последняя состоит из изолированных клеток вытянутой или звездчатой формы, промежутки между которыми заняты бесструктурным основным веществом.

   

Рисунок: Имплантация бластоцисты у человека.

1 – полость яйца; 2 – зародыш; 3 – эпителий, отсутствующий на месте имплантации; 4 – отверстие железы; 5 – строма; 6 – трофобласт; 7 – мезобласт; 8 – капилляры; 9 – железы; 10 – мышечный слой; 11 – фибринозная пробка; 12 – место, где пробилось яйцо.

Наружная стенка бластоцисты превращается в трофобласт, т. е. орган, обеспечивающий передачу питательных веществ от организма матери зародышу. Клетки стенки бластоцисты начинают функционировать в этом направлении сразу после имплантации ее в матку; выделяя ферменты, они растворяют прилегающие к ним клетки слизистой оболочки матки и поглощают получающиеся таким образом питательные растворы. Не исключена возможность и фагоцитоза как способа питания клеток трофобласта. Этим путем осуществляется так называемое гистиотрофное питание зародыша, которое впоследствии сменяется гематотрофным. Трофобласт составляет на более поздних стадиях развития наружный слой хориона и сохраняет свою трофогенную функцию почти до конца беременности.

В дальнейшем эмбриобласт превращается в зародышевый щиток, а его два пузырька, увеличиваясь, располагаются: амниотический со стороны спинки, а желточный со стороны брюшной поверхности. Обособляясь от остальной части бластоцисты, эмбриобласт остается в связи с ее стенкой благодаря наличию прикрепительной ножки. Желточный пузырь на первых порах обгоняет рост амниотического и превращается в довольно объемистое образование. Очень рано в стенках желточного пузыря образуются желточные сосуды — 2 вены и 2 артерии. Они переносят зародышу питательные вещества, поступающие из трофобласта.

Рисунок: Схема развития яйца и оболочек (К. К. Скробанский).

1 – наиболее ранний период развития человеческого яйца, соответствующий яйцу Брайс-Тичера; 2 – обособленный зачаток плода; 3 и 4 – последующее развитие: образование прикрепляющей ножки; 5 – дальнейшее развитие яйца; 6 – амниотическая полость быстро растет, желточная уменьшается; 7 – почти полное исчезновение полости магмы; рост амниотической полости; уменьшение желточного пузыря; образование из ножки пуповины; а – амниотическая (эктобластическая) полость; ж – желточная (энтобластическая) полость; м – магма; н – ножка; э – embrio; с – желточный сосуд; ал – аллантоис; се – сердце.

Полость амниона, увеличиваясь, охватывает зародыш со всех сторон. Таким образом, зародыш оказывается постепенно заключенным в две оболочки (два мешка): наружную, о которой мы уже говорили,— трофобласт и внутреннюю — водную, или амнион. Трофобласт впоследствии образует на всей поверхности бластоцисты ветвящиеся ворсины, которые в первое время не содержат сосудов.

На третьей неделе развития зародыша в задней части его кишечника возникает полый эпителиальный вырост, носящий название аллантоиса.

   

Рисунок: Сосудистая система зародыша и его оболочки (К. К. Скробанский).

1 – сердце плода; 2 – пупочные сосуды; 3 – allantois; 4 – ворсинки хориона; 5 – желточный пузырь; 6 – амниотическая полость.

Аллантоис окружен эмбриональной соединительной тканью (мезодермальная часть аллантоиса), из которой впоследствии образуется густая сеть сосудов, сообщающихся с аортой и нижней полой веной зародыша. По мере своего роста, аллантоис достигает трофобласта, и его сосуды, распространившись по всей оболочке циркулярно, проникают в каждую из его ворсин. Таким образом, возникает хорион как результат слияния трофобласта с мезодермальными производными аллантоиса. Первоначально бессосудистый хорион (chorion primitivum) после васкуляризации ворсин становится богатым сосудами (chorion verum). В дальнейшем часть ворсин хориона, обращенная в сторону миометрия, составляет материнскую часть плаценты, а в противоположную сторону — детскую часть (placenta foetalis); последняя снабжает питанием зародыш — это вторая система кровообращения его—аллантоидное кровообращение, или гематотрофное питание зародыша. Водная оболочка, амнион, наполненная жидкостью, растет и сближается вплотную с ворсистой оболочкой. По мере развития эмбрион все более и более обособляется от стенок бластоцисты, которая становился плодным пузырем. Прикрепительная ножка в силу этого становится все длиннее и превращается в пупочный канатик, содержащий, кроме пупочной вены и двух пупочных артерий, проток желтого пузыря и энтодермальный тяж аллантоиса. Водная оболочка окутывает эмбрион со всех сторон и одевает снаружи пупочный канатик.

   

Рисунок: Нормальная плацента.

1 – плодная сторона плаценты; 2 – материнская сторона плаценты.

          Бластоциста, попав в матку, погружается в толщу ее слизистой, находящейся в это время в прегравидной фазе своего развития.

Процесс прививки яйца в матке — имплантация, или нидация, происходит при активном участии как слизистой матки, так и трофобласта. Последний, обладая протеолитическим (ферментативным) действием, расплавляет эпителиальный покров измененной слизистой матки, врастает в него и проникает между соседними железами матки в строму этой оболочки. Дефект эпителия, разрушенного на месте имплантации, быстро закрывается фибринозной пробкой. Капилляры, окружающие трофобласт, также разрушаются под действием фермента и изливают свою кровь в межворсинчатые пространства трофобласта. Эта энергичная ферментативная деятельность трофобласта тормозится антиферментами, образующимися в слизистой матки, поэтому яйцо остается в поверхностном компактном слое, не проникая глубже в губчатый слой слизистой.