Человеческие репродуктивные клетки
Создание нового человека включает множество сложных процессов. Главные «строительные блоки» — это человеческие репродуктивные клетки, называемые гаметами. Женские гаметы — это яйцеклетки, а мужские — сперматозоиды.
У млекопитающих зигота (или оплодотворённая клетка) формируется при слиянии яйцеклетки матери и сперматозоида отца, что позволяет их генетическому материалу объединиться. Когда зигота благополучно внедряется в слизистую оболочку матки, она в течение девяти месяцев развивается в полностью сформированного ребёнка.
Яичники и яйцеклетки
Яичники — это органы в форме миндалин, входящие в состав женской репродуктивной системы. У каждой женщины их два, и располагаются они по обе стороны матки на концах фаллопиевых труб.
Яичники вырабатывают женские половые гормоны — прогестерон и эстроген. Эти гормоны обеспечивают развитие вторичных половых признаков, таких как увеличение груди, расширение бёдер, появление лобковых и подмышечных волос. Они определяют работу женского менструального цикла, овуляцию и менструацию с момента полового созревания и до менопаузы.
В яичниках находится множество фолликулов, в каждом из которых содержится незрелая яйцеклетка, или ооцит (зрелая яйцеклетка называется овумом). Большинство клеток невидимы невооружённым глазом. Яйцеклетки — исключение: в среднем они имеют диаметр 100 микрон, почти как толщина волоса.
Яйцеклетки состоят из:
- гаплоидного ядра, содержащего одну копию каждой хромосомы
- митохондрий, обеспечивающих клетку энергией для деления и размножения, а также содержащих митохондриальную ДНК
- цитоплазмы — густого раствора, в основном состоящего из воды, солей и белков
- прозрачной оболочки (зоны пеллюцида) — желеобразного барьера из гликопротеинов, окружающего клеточную мембрану и защищающего содержимое клетки
- кортикальных гранул, которые уплотняют внешнюю оболочку яйцеклетки после оплодотворения
Яйцеклетка также состоит из короны радиата — самого внешнего слоя, и первого полярного тельца — небольшой гаплоидной клетки, побочного продукта деления.
Яйцеклетка устроена так, чтобы предотвращать полиспермии (оплодотворение более чем одним сперматозоидом). Зигота должна содержать две копии каждой хромосомы — если их будет больше (при оплодотворении несколькими сперматозоидами), такая зигота обычно нежизнеспособна.
С возрастом клетки стареют, и женские яйцеклетки не являются исключением. Несмотря на то, что женщины рождаются с большим запасом яйцеклеток, их число со временем уменьшается. К 40 годам у женщины остаётся всего 3% от первоначального резерва яйцеклеток. Это количество может варьироваться в зависимости от образа жизни — курение, например, ускоряет их потерю.
Качество яйцеклеток также снижается с возрастом. За некоторое время до овуляции яйцеклетки делятся. Старые клетки чаще подвергаются ошибкам в процессе деления, что снижает их жизнеспособность и увеличивает риск развития патологий у плода.
Широко распространено заблуждение, что некоторые гормональные процессы (например, гормональная контрацепция или беременность) могут остановить естественное старение яйцеклеток. Это не так. Гормоны влияют на многие процессы в организме человека, но именно этот процесс больше зависит от старения митохондрий.
Яйцеклетки можно сдавать для донорства. Потенциальная донорша проходит тщательное обследование, и если она здорова и готова к процедуре, ей назначают препараты для стимуляции созревания фолликулов. Через 8–14 дней зрелые яйцеклетки извлекаются из организма донорши лапароскопически и хранятся до использования.
Во многих странах донорство яйцеклеток является предметом постоянного обсуждения — как с точки зрения здоровья донорши, так и с этической стороны, например, приемлемо ли получение оплаты за донорство яйцеклеток.
Овуляция
Во время овуляции менструального цикла один из яичников доводит до зрелости несколько фолликулов и выпускает зрелую яйцеклетку, овум — остальные зрелые фолликулы рассасываются организмом. Это происходит независимо от того, ведёт женщина половую жизнь или нет. Яйцеклетка выбрасывается в сторону фаллопиевой трубы и далее перемещается по ней к матке. Именно здесь женская яйцеклетка может быть оплодотворена сперматозоидом (если был незащищённый половой акт).
После овуляции выпущенная яйцеклетка очень быстро стареет, и так называемое окно фертильности начинает закрываться. Если яйцеклетка оплодотворяется, она продолжает движение по фаллопиевым трубам в сторону матки, где внедряется в её стенку и начинает развитие в эмбрион. Если оплодотворения не происходит, яйцеклетка погибает и выводится из организма вместе с эндометрием во время менструации.
В отличие от яйцеклетки, сперматозоиды более устойчивы и могут сохраняться в женской репродуктивной системе до пяти суток (но вне её, скорее всего, погибнут быстро). Выживаемость сперматозоидов зависит от благоприятных условий, например, консистенции цервикальной слизи. Правильное планирование полового акта относительно овуляции — важнейший момент при планировании беременности.
Гормональная контрацепция работает за счёт подавления овуляции. Если во время обычного менструального цикла овуляция не происходит, такой цикл называют ановуляторным. Ановуляторные циклы довольно распространены, и большинство женщин сталкиваются с ними время от времени.
Образование близнецов
У некоторых женщин может созревать две яйцеклетки за цикл, что может привести к зачатию близнецов.
- Монозиготные, или идентичные близнецы появляются, когда оплодотворённая яйцеклетка делится пополам. Такие близнецы развиваются в одном и том же амниотическом мешке (он же — «плодный пузырь») и имеют одинаковый генетический код, в отличие от дизиготных. Большинство монозиготных близнецов появляются случайно.
- Дизиготные близнецы возникают, когда две отдельные яйцеклетки оплодотворяются двумя разными сперматозоидами. При этом близнецы не полностью идентичны — их сходство друг с другом не больше, чем среди обычных братьев и сестёр. Дизиготные близнецы могут встречаться в семье из поколения в поколение.
- Многоплодие может быть как монозиготным, так и дизиготным или комбинированным. При применении методов вспомогательных репродуктивных технологий чаще встречается дизиготное многоплодие.
Для учёных и медиков-бирефёров близнецы предоставляют уникальную возможность разграничить влияние генетики и окружающей среды («природа против воспитания»). Поскольку идентичные близнецы произошли от одной клетки, их генетический код совпадает. Все различия между такими близнецами (например, если у одной кожа выглядит моложе) объясняются условиями внешней среды (например, разным временем, проведённым на солнце).
Сравнивая опыт монозиготных и дизиготных близнецов, можно оценить степень влияния наследственности в жизни человека.
Яички и сперматозоиды
Сперматозоид — мужская репродуктивная клетка, или гамета.
Семенная жидкость вырабатывается в яичках. Яички также производят тестостерон — половой гормон, ответственный за развитие вторичных половых признаков у мужчин: оволосение лица и груди, мужское строение таза (отсутствие округлых бёдер), мощное телосложение и способность формировать мышцы быстрее, чем женщины.
Сперматогенез — процесс образования сперматозоидов. Он начинается в семенных канальцах яичек. Именно в них образуются сперматоциты, которые проходят несколько этапов деления, превращаясь в сперматиды. Сперматиды — это молодые сперматозоиды, которые постепенно созревают и превращаются во взрослые сперматозоиды (весь процесс занимает примерно 64 дня).
У сперматозоидов различают три части:
- Головка содержит ядро с генетическим материалом (ДНК). Головку покрывает своеобразная «шапочка» — акросома с ферментами, необходимыми для проникновения через мембрану яйцеклетки.
- Средняя часть содержит энергообразующие митохондрии. Благодаря им сперматозоид двигается к своей цели.
- Хвост (флагеллума) — обеспечивает движение сперматозоида вперёд по пути из влагалища к фаллопиевым трубам. За час сперматозоид способен пройти около 76 см (30 дюймов).
[quote] В отличие от женщин, мужчины не рождаются с запасом репродуктивных клеток. Они начинают производить сперматозоиды лишь с началом полового созревания — примерно с 12 лет, ежедневно образуются миллионы новых клеток. В среднем каждый мужчина вырабатывает около 73 миллионов сперматозоидов в одном миллилитре эякулята.
На женскую и мужскую фертильность оказывают влияние два ключевых показателя: концентрация сперматозоидов и подвижность сперматозоидов.
Концентрация сперматозоидов — это среднее количество сперматозоидов в образце спермы. Врачи могут оценить этот показатель при обычном анализе на фертильность.
Считается, что нормальная концентрация сперматозоидов — примерно 15 миллионов в одном миллилитре или как минимум 39 миллионов в эякуляте. Если концентрация ниже 15 миллионов на мл, это свидетельствует о низкой фертильности. На количество и качество влияет уровень тестостерона. Некоторые медицинские состояния — генетические нарушения, инфекции, опухоли — также могут снижать концентрацию сперматозоидов.
Некоторые особенности образа жизни и народные методы могут благоприятно повлиять на уровни гормонов, регулирующих сперматогенез, что способствует развитию и поддержанию фертильности.
Подвижность сперматозоидов — это их способность эффективно двигаться. Сперматозоиды должны пройти через женскую репродуктивную систему, чтобы достичь и оплодотворить яйцеклетку. Снижение подвижности может стать причиной бесплодия.
Существуют два типа подвижности:
- Прогрессивная подвижность — сперматозоиды двигаются в прямой линии или по крупным кругам, что способствует их продвижению к яйцеклетке.
- Непрогрессивная подвижность — сперматозоиды либо двигаются по очень тесным кругам, либо не способны двигаться по прямой, и это не помогает им добраться до цели.
Чтобы сперматозоиды прошли цервикальную слизь и смогли оплодотворить яйцеклетку, показатель прогрессивной подвижности должен быть не ниже 25 мкм/сек. Диагноз астенозооспермия ставится при эффективной подвижности менее 32% сперматозоидов.
Учёные до сих пор изучают механизмы, по которым сперматозоиды находят яйцеклетку. Известно, что важную роль играет гормон прогестерон — считается, что сперматозоиды реагируют на его концентрацию (яйцеклетка выделяет прогестерон, его уровень максимально рядом с ней).
Банки спермы
Возможно собрать сперму для искусственного оплодотворения как с помощью внутриматочной инсеминации (ВМИ, IUI), так и посредством экстракорпорального оплодотворения (ЭКО, IVF).
При ВМИ обработанную сперму вводят непосредственно в полость матки с целью оплодотворения; при ЭКО сперматозоид смешивается с яйцеклеткой в лаборатории, а затем жизнеспособные эмбрионы переносятся в матку.
Для сбора спермы мужчина эякулирует в стерильную ёмкость. Затем специалист лаборатории использует образец спермы либо сразу для ЭКО или ВМИ, либо замораживает для хранения.
Сперма также может быть предметом донорства. Донорская сперма проходит тщательное тестирование на инфекционные и генетические заболевания.
Вы можете отслеживать свои циклы с приложением WomanLog. Скачайте WomanLog сейчас:
