Как происходит оплодотворение

Во время полового акта в процессе эякуляции во влагалище женщине попадает около 250 миллионов спермиев. Для чего это нужно? Ведь это огромное количество! Так предусмотрено потому, что далеко не каждый сперматозоид пройдет все барьеры и препятствия на пути к яйцеклетке, и в итоге в процессе оплодотворения будет участвовать самый быстрый и здоровый. Сразу же после попадания во влагалище сперматозоиды оказываются в губительной среде: кислотность вагинальной среды составляет около 4, то есть очень высокая. Именно поэтому уже через два часа большая часть спермиев погибнет. Но сохранившиеся подвижные клетки продолжат свой путь.

Следующее препятствие находится в области шейки матки. Большую часть дней менструального цикла шейка матки заполнена густой слизью, которая является естественным препятствием на пути микроорганизмов. Но в период овуляции шеечная слизь становится менее густой, и сперматозоиды могут проникнуть через нее в полость матки. При ряде состояний цервикальная слизь даже в период овуляции слишком густая, и это препятствует ходу спермиев; в таких случаях идет речь о шеечном бесплодии. Считается, что для успешного завершения процесса оплодотворения в полость матки должно попасть как минимум 10 миллионов спермиев.

Попавшие в полость матки сперматозоиды продолжают движение к яйцеклетке, двигаясь в сторону яичников через маточные трубы. В фаллопиевых трубах ток жидкости направлен в сторону от яичников к матке, следовательно, сперматозоиды встречают еще одну преграду – они вынуждены двигаться против течения.

К этому времени сама яйцеклетка также прошла сложный и долгий путь подготовки. Все яйцеклетки у женщин закладываются в яичниках уже к моменту рождения, и их количество больше не увеличивается. Каждый менструальный цикл одна яйцеклетка проходит определенные фазы созревания и роста. Когда яйцеклетка готова к оплодотворению, происходит разрыв фолликула, и она оказывается в брюшной полости возле маточной трубы. В норме под действием направленных движений ворсинок и тока жидкости яйцеклетка сразу попадает с фаллопиеву трубу, где и будет происходить оплодотворение. В некоторых случаях (например, при наличии спаек или поствоспалительных изменений) яйцеклетка не попадает в маточную трубу, и тогда ее оплодотворение может произойти непосредственно в брюшной полости; в результате этого формируется внематочная беременность.

Процесс оплодотворения

Сам процесс оплодотворения в норме происходит в маточной трубе, а точнее – ее ампулярном отделе (часть маточной трубы, которая находится ближе к матке). Но и здесь сперматозоид встречает преграды. Яйцеклетка снаружи покрыта плотными оболочками, которые ему необходимо преодолеть, - лучистый венец и блестящая оболочка. Процесс разрушения спермием оболочек яйцеклетки в зоне проникновения называется пенетрацией. Для разрушения участка оболочек на головке сперматозоида имеется гиалуронидаза – вещество, при помощи которого расщепляется внеклеточный матрикс между клетками лучистого венца. Для достаточного разрушения межклеточного матрикса требуется несколько сперматозоидов, один с этим не справится. Именно тот сперматозоид, который первым проникнет до блестящей оболочки, и осуществит процесс оплодотворения.

После проникновения под слой первой оболочки сперматозоид при помощи акросомальных ферментов разрушает клетки блестящей оболочки. Акросома – это измененная лизосома, пузырек, внутри которого находятся необходимые ферменты. Она находится на головке спермия в ее переднем отделе. Когда сперматозоид достигает блестящей оболочки, рецепторы на его головке, взаимодействуют с расположенными на второй оболочке лигандами. Происходит процесс «узнавания», после чего акросома соединяется с оболочкой, а ее содержимое оказывается непосредственно на оболочке, разрушая ее локально. Местное истончение блестящей оболочки позволяет сперматозоиду при активных движениях проникнуть внутрь и оказаться вплотную к цитоплазматической мембране яйцеклетки.

На поверхности половых клеток (яйцеклетки и сперматозоида) имеются специфические рецепторы, которые позволяют осуществить процесс слияния. После того, как головка спермия проникнет в яйцеклетку, его митохондрия и центриоль оказываются непосредственно у цели. С этого момента в течение предельно короткого времени происходит кортикальная реакция яйцеклетки: в находящихся на ее поверхности везикулах имеются специальные ферментативные вещества, которые при слиянии с наружной оболочкой яйцеклетки модифицируют ее так, что другие сперматозоиды больше не смогут проникнуть внутрь. Благодаря этому происходит блок полиспермии – предотвращение проникновения генетического материала более чем одного сперматозоида. Эта реакция развивается в течение нескольких минут. Крайне редко все же происходит проникновение двух спермиев, что приводит к образованию триплоидного эмбриона (имеющего набор хромосом от трех клеток, а не от двух, как в норме). При дальнейшем развитии такого эмбриона происходят аномалии расхождения хромосом, такие эмбрионы нежизнеспособны и в течение нескольких дней погибают. Следует правильно понимать, что, если в яйцеклетку попало два спермия, это не дает начало развитию однояйцевых близнецов, а приводит к формированию нежизнеспособной зиготы.

После оплодотворения

В результате слияния яйцеклетки и сперматозоида образуется зигота – это одноклеточная фаза развития эмбриона. На таком уровне развития она находится в течение 24-30 часов, в этот период происходит формирование пронуклеусов – ядер половых клеток. Генетический материал каждой половой клетки – мужской и женской – имеет гаплоидный набор хромосом. Сформировавшиеся пронуклеусы сближаются, затем их оболочки растворяются, и их генетический материал объединяется.

Уже оплодотворенная яйцеклетка продолжает свое движение по маточной трубе, чему способствуют движения ворсинок и сокращения стенок трубы. В этот период происходит дробление зиготы – ее деление с образованием многоклеточного эмбриона; общий размер зиготы при этом пока не увеличивается. Период дробления длится около трех дней, и клетки зиготы в это время называются бластомерами. Изначально все бластомеры одинаковые – и по размеру, и по детерминации. Они еще друг с другом не взаимодействуют и сохраняются вместе исключительно благодаря блестящей оболочке. В случае, если по какой-либо причине эта оболочка будет повреждена, зародыш просто рассыплется на отдельные клеточки.

С четвертого дня развития эмбриона начинается процесс дифференциации бластомеров – формируются два слоя клеток. На пятый день развития уже образуется бластоциста – стадия развития, имеющая около 30 клеток, имеющая вид полого шара с группой клеток, прикрепленных внутри к одной из стенок. Если внутри эмбриона на этом периоде образуются две такие группы клеток, это даст начало однояйцевым близнецам.

После попадания в полость матки эмбрион должен прикрепиться к ее стенке. В этот период его клетки уже плотно взаимодействуют, и для лучшего контакта со слизистой матки происходит хэтчинг – эмбрион освобождается от оболочки. Клетки его верхнего слоя выбрасывают отростки, которые плотно погружаются в железы эндометрия и обеспечивают трофику. Под влияние прогестерона эндометрий увеличивается, плотно окружая эмбрион со всех сторон. Выделяемый клетками эмбриона хорионический гонадотропин (именно тот гормон, повышенное содержание которого выявляют тесты на беременность) влияет на яичники, стимулируя выработку ими прогестерона для предотвращения наступления менструации.

В эмбриологии срок развития эмбриона всегда отсчитывают именно с момента оплодотворения. В отличие от этого, в акушерстве принято считать срок беременности от первого дня последней перед беременностью менструации. Это связано с тем, что у каждой женщины овуляция происходит в индивидуальное время (примерно в середине цикла), и точно узнать этот день без проведения специальной диагностики нельзя.

Таким образом и происходит самый удивительный и сложный процесс – оплодотворение. Слаженная работа всех систем организма, преодоление сложных преград для попадания лучшего сперматозоида, тончайшее взаимодействие физиологических и биохимических уровней – все это приводит к началу новой жизни, к началу беременности.