EMBRIOLOGIA


EMBRIOLOGIA

Przepisane z wykładów dr Żuryń

WYKŁAD 1 RYS HISTORYCZNY

Rozwój zarodkowy człowieka i zwierząt intrygował ludzi od zarania dziejów. Ze starożytnego Egiptu, Babilonii, Indii, Chin i Meksyku pochodzą opisy narządów rozrodczych kobiety i metod postępowania przy porodzie.

  1. Z I w. p.n.e. z Indii pochodzi opis rozwoju dziecka w łonie matki, różnicowania się narządów.

  1. Zapiski Greckie filozofa Anaksagorasa (500-428 r p.n.e.) mówią, że pierwsze zwierzęta powstają z ciepła, wilgoci i ziemi, a następnie jedne z drugich, z gotowego ukształtowanego zarodka.

  1. Hipokrates z wyspy Kos (460-377 r p.n.e.) zalecał obserwować rozwój jaja kurzego i na podstawie rozwoju tego ptaka wnioskować o rozwoju człowieka.

  1. Twórcą embriologii uznano Arystotelesa (384-322 r p.n.e.). Twierdził on błędnie, że muchy powstają z psującego się mięsa, małże lęgną się z mułu, pszczoły rodzą się samorodnie.

  1. Lekarz rzymski Galen (230-200 r p.n.e.) w dziele pt. :”O kształtowaniu się płodu” zamieścił szczegółowy opis płodu ludzkiego. Jako pierwszy opisał łożysko, owodnię i omocznię.

  1. Leonardo da Vinci pozostawił po sobie rysunki płodów ludzkich w macicy, robił pomiary zarodków.

  1. Znaczący wpływ na rozwój embriologii miało wynalezienie mikroskopu ( ?? 1611 r)

  1. William Harvey (1578-1657) twierdził, że wszystko co żywe powstaje z jaja, zaprzeczył teorii samorództwa, uważał że jajo to nie komórka jajowa, z zarodek w początkowej fazie rozwoju.

  1. Lekarz włoski Marcello Malpighi uważał, że do powstania nowego organizmu potrzebne są narządy męskie i żeńskie. Opisał rozwój zarodka kurczęcia.

  1. W 1672 r anatom R. De Graaf opisał pęcherzyk jajnikowy u królika sądząc, że odkrył komórkę jajową ( stąd pęcherzyk jajnikowy).

  1. W 1677 r holender A. Van Leeuwenhoek wykrył plemniki, obserwując nasienie stwierdził, że plemniki mają główkę i ogonek, myślał że są to pasożyty narządów płciowych.

  1. Jan Swammerdam (VII wiek)- wprowadził pojęcie bruzdkowania, opisał rozwój zarodkowy różnych gatunków, jest twórcą teorii preformacji.

  1. Teoria preformacji- w jaju znajduje się zminiaturyzowany zarodek, zawierający wszystkie narządy, a rozwój polega na wzroście tych narządów.

  1. Preformiści dzielili się na owistów którzy zakładali że zarodek jest performowany w jaju i animalkulistów, którzy lokalizowali miniaturowy organizm w plemniku. Hartsoeker twierdził, że za błonką pokrywającą główkę plemnika ukryty jest miniaturowy człowiek.

  2. K.F. Wolff na podstawie obserwacji zarodka sformułował teorię rozwoju embrionalnego ( epigeneza ), udowodnił że organizm powstaje stopniowo z warstwowo ułożonego materiału.

  1. Ojcem współczesnej embriologii nazwano K.E. von Baera, w 1827 r , 150 lat po opisaniu plemników odkrył komórkę jajową w pęcherzyku jajnikowym człowieka i ssaków, opisał zygotę i blastocystę, ugruntował teorię listków zarodkowych, zapoczątkował embriologię porównawczą. Jest także twórcą praw rozwoju wg których wczesne zarodki różnych zwierząt są do siebie podobne.

  1. O. Hertwig w 1875 r dowiódł, że zapłodnienie polega na zlaniu się główki plemnika z jądrem komórki jajowej.

  1. W. Roux w 1888 r zapoczątkował embriologię doświadczalną.

  1. J. Loeb pobudził mechanicznie do rozwoju niezapłodnione jajo żaby, odkrył sztuczną partenogenezę.

  1. W latach 40-tych ubiegłego stulecia rozpoczęto doświadczenia nad sztucznym zapłodnieniem i hodowlą zarodków ssaków. W 1978 r dokonano pierwszego zapłonienia in vitro ludzkiej komórki jajowej przez plemnik.

  1. W Polsce pierwsze dziecko urodzone zostało tą metodą w Klinice Poł. -Ginekologicznej w Białymstoku w 1987 r.

  1. W 1983 r metodą inżynierii genetycznej uzyskano transgeniczną mysz gigantyczną.

  1. W lutym 1997 r Wilmut i Campbell ogłosili, że uzyskali jagnię Dolly po skolonowaniu dorosłej owcy.

Gametogeneza- proces powstawania oraz rozwoju komórek rozrodczych (gamet)

Oogeneza- proces wytwarzania komórek jajowych, rozpoczyna się w życiu embrionalnym a kończy wytworzeniem dojrzałej komórki jajowej.

PODZIAŁ KOMÓREK JAJOWYCH ZE WZGLĘDU NA ILOŚĆ ŻÓŁTKA

Polilecytalne- z dużą zawartością żółtka, np. u ryb, gadów czy płazów

Mezolecytalne- ze średnią zawartością żółtka, np. u ptaków

Oligolecytalne- z małą zawartością żółtka, np. u łożyskowców (człowiek)

Alecytalne- brak żółtka, np. u strzykw

OOGENEZA

Gonocyty- pierwotne komórki płciowe pojawiają się w zarodku ludzkim w ścianie pęcherzyka żółtkowego w okolicy omoczni, wędrują do jelita tylnego i dalej po krezce osiągają zawiązek niezróżnicowanej gonady. Wnikają do części korowej gonady i decydują o jej dalszym zróżnicowaniu się w jajnik (gonocyty stają się oogoniami, oocytami, owocytami )

Między 8 a 30-tym tygodniem życia płodowego oogonie namnażają się przez podział mitotyczny. Pod koniec okresu płodowego lub pod koniec pierwszego trymestru oogonia rozpoczynają podział mejotyczny przechodząc przez kolejne stadia profazy pierwszego podziału od leptotenu przez zygoten, pachyten i diploten. W diplotenie zahamowany zostaje podział mejotyczny i w tym stanie komórka- oocyt I rzędu może pozostać do ostatniej owulacji w okresie przekwitania (ponad 40 lat). ?? ?? ?? dojrzewania mejozy następuje dopiero przed każdą owulacją.

Oocyt I rzędu w trakcie cykli jajnikowych wznawia swój podział mejotyczny- w efekcie powstaje oocyt II rzędu, który zostaje zahamowany w stadium metafazy II. W tym stadium zostaje on uwolniony w czasie owulacji, kontynuowanie mejozy uzależnione jest od aktu zapłonienia.

Oocyt II rzędu zahamowany w metafazie mejozy jest zdolny do zapłodnienia?? ?? .

W czasie zapłodnienia i tuż po nim ?? mejozy II, oocyt przeprowadza anafazę i telofazę, a następnie cytokinezę. W wyniku mejozy II powstaje ??. Ma ona dwa jądra nazywane ?? żeńskie i męskie (mają one po 23 chromosomy i 3 pg DNA).

W wyniku mejozy II powstaje także ??

Oocyt II rzędu otoczony jest osłonką przejrzystą pod którą znajdują się dwa ciałka kierunkowe I i II. Średni czas życia wydalonego z jajnika oocytu II rzędu wynosi 24 h. W korze obu jajników kobiety znajduje się ok. 400 tys. pęcherzyków jajnikowych?

Wyróżniamy:?????

Pęcherzyk jajnikowy pierwotny- zawiera oocyt I rzędu (zahamowany w diktiotenie) o średnicy ok. 40 m. Dookoła oocytu leżą płaskie komórki, ułożone w jedną warstwę, mogą one przekształcić się w komórki ziarniste. Spośród ok. 400 tys. Pęcherzyków pierwotnych w okresie rozrodczym wzrasta tylko ok. 400 pęcherzyków jajnikowych wzrastających. W nich dopełnia się oogeneza, pęcherzyki zanikają.

Pęcherzyk wzrastający-zwiększa objętość, a jego średnica wzrasta z 40 do 80 m. W zewnętrznej części cytoplazmy znajdują się liczne pęcherzyki wydzielnicze nazywane ziarnami wydzielniczymi, nazywane ziarnami korowymi. Ich zawartość wydzielana jest na zewnątrz wkrótce po zapłodnieniu, otacza powierzchnię oocytu i zapobiega ponownemu zapłodnieniu przez inne plemniki, czyli polispermii. W błonie oocytu znajdują się liczne receptory glikoproteinowe np. integryny i CD9. Oocyt pęcherzyka jajnikowego wzrastającego wytwarza homogenną błonę, która oddziela go od komórek ziarnistych- osłonka przejrzysta ZP (zona pellucida). Błona ta składa się z glikoprotein ZP1, ZP2 i ZP3. ZP2 i ZP3 są receptorami wiążącymi odpowiednie receptory główki plemnika. Kiedy liczba warstw pęcherzyka jest większa od 6, powstają między nimi wolne przestrzenie, które się zlewają i powiększają wytwarzając jamę pęcherzyka.

Pęcherzyk jajnikowy dojrzały (Graafa)- zwykle ma średnicę ponad 1 cm. Jego środkową część zajmuje jama pęcherzyka, wypełniona płynem pęcherzykowym. Jamę otacza ściana pęcherzyka która zbudowana jest z 3 warstw:

SPERMATOGENEZA

Spermatogeneza- proces wytwarzania plemników (3 etapy):

Plemniki powstają w ścianie kanalików plemnikotwórczych z komórek macierzystych. Komórki macierzyste wywodzą się z komórek ektodermy, wędrujących przez ścianę pęcherzyka żółtkowego oraz ścianę tylnego i środkowego jelita do grzebienia płciowego śródnercza z którego rozwija się jądro. W czasie wędrówki komórki te rozmnażają się i nazywane są gonocytami.

W zawiązkach kanalików nasiennych płodu pod koniec ciąży i w kanalikach plemnikotwórczych dzieci gonocyty przestają się dzielić i trwają w takiej postaci jako prespermatogonie. Proces wytwarzania plemników ze spermatogonii jest końcowym różnicowaniem komórek nazywanym spermatogenezą. Proces ten rozpoczyna się u chłopców miedzy 10 a 13 rż, kiedy prespermatogonie przekształcają się w dzielące się komórki macierzyste i spermatogonie.

Spermatogeneza zachodzi w kilku etapach, w których komórki dzielą się mitotycznie i mejotycznie oraz się różnicują. Komórki spermatogenezy układają się w ścianie kanalika plemnikotwórczego w 4-8 warstw. Niezróżnicowane i mniej zróżnicowane komórki leżą w pobliżu błony podstawnej, przesuwając się ku światłu kanalika w miarę różnicowania.

Spermatocytogeneza- prekursorami plemników są spermatogonie, które dzielą się na 3 typy:

Spermatogonie Ad (dark- ciemny), mają ciemne jądra i są uważane za komórki rezerwowe.

Mitoza Ad może być pełna lub niepełna, kiedy powstają dwie komórki połączone mostkiem cytoplazmatycznym, zaczynają różnicować i są rozpoznawane jako spermatogonie Ap (pale- jasny, mają jasne jądra). Spermatogonie B, mają jądra z grudkowatą chromatyną, dzielą się z niedokończoną cytokinezą, powstają zespólnie, czyli syncytia, komórek połączonych mostkami cytoplazmatycznymi. Po kilku podziałach spermatogonie Ap i B powstaje zespólnia spermatogonii B przekształcających się w spermatocyty I rzędu.

Mejoza: składa się z podziału mitotycznego i redukcyjnego. Chromosomy homologiczne wymieniają między sobą fragmenty swoich ramion, a komórki redukują liczbę chromosomów z 2n do 1n. W komórkach kanalików plemnikotwórczych mejoza rozpoczyna się w czasie pokwitania, a więc znacznie później niż w komórkach jajników (6 miesiąc). W jądrach i jajnikach mejoza jest inicjowana przez retinol. Opóźnienie występowania mejozy w jądrach powoduje enzym: cytochrom P4? Unieczynniający retinol. W wuniku podziału redukcyjnego powstają dwa spermatocyty II rzędu, z których każdy ma po 23 chromosomy. Spermatocyty I rzędu nie kończą cytokinezy, są połączone mostkami cytoplazmatycznymi i tworzą zespólnie spermatocytów II rzędu. Spermatocyty II rzędu wchodzą w podział ekwakacyjny( mejozę II) równoznaczny z podziałem mitotycznym, każdy chromosom rozszczepia się na dwie chromatydy, powstają 4spermatydy połączone mostkiem cytoplazmatycznym, każda z nich ma 1n ? chromosomów, 3pg DNA.

Spermiogeneza- z jednej spermatogonii B powstają 4 spermatydy tworząc zespólnię. Spermatydy przez ok. 3 tygodnie (spermiogeneza) przekształcają się w plemniki. Wynikiem spermiogenezy jest:

Akrosom- powstaje z aparatu Golgiego spermatydy i jest swoistą odmianą lizosomu. Akrosom zawiera węglowodany oraz białka enzymatyczne( hialuronidazę, akrozynę, fosfatazę kwaśną). Po zetknięciu się plemnika z oocytem II rzędu następuje reakcja akrosomalna tj. :uwolnienie enzymów hydrolitycznych. Hialuronidaza rozdziela komórki pęcherzykowe oocytu II rzędu, a akrozyna trawi osłonkę przejrzystą umożliwiając zetknięcie się błon komórkowych plemnika i oocytu.

Formowanie witki- z centrosfery bliższej powstaje ciałko podstawne witki a z centrioli centrosfery dalszej pierścień wstawki plemnika. Ciałko podstawne organizuje aksonemę (1 para mikrotubul środ. i 9 par obwodowych). Nadmiar cytoplazmy oddziela się od plemników w postaci ciałek resztkowych. Ciała resztkowe ulegają autolizie a ich pozostałości są fagocytowane i trawione przez komórki Sertolego.

Plemnik- zróżnicowana komórka, pozbawiona zdolności dzielenia się, dojrzały i aktywny posiada zdolność ruchu. Ma długość ok. 60 m i składa się z główki, szyjki, wstawki i witki.

W drogach rodnych kobiety plemniki pozostają żywe do 7 dni. Plemniki X i Y: połowa plemników ma chromosomy płciowe X a połowa Y. Pierwsze są nazywane plemnikami X, a drugie Y. Przypuszcza się, że plemniki Y poruszają się szybciej, ale żyją krócej nież plemniki X. Zaplemnienie w czasie owulacji daje większe prawdopodobieństwo zapłodnienia plemnikami Y i urodzenia chłopca.

WYKŁAD 3 ZAPLEMNIENIE I ZAPŁODNIENIE

Zapłodnienie jest procesem łączenia się komórek płciowych żeńskiej- oocuty II rzędu i męskiej- plemnika.

Zaplemnienie- zachodzi w trakcie aktu płciowego, w czasie którego plemniki zawarte w ejakulacie złożone zostaną w sklepieniu pochwy, blisko ujścia zewnętrznego szyjki macicy.

Zaplemnienie wyróżniamy:

Po ejakulacji plemniki wędrują w kierunku komórki jajowej. Niskie pH pochwy nie sprzyja ruchom własnym plemników dlatego przechodzą one szybko do kanału szyjki macicy. Zasadowa wydzielina gruczołów szyjki macicy tworząca czop śluzowy ułatwia ruchy i przedłuża żywotność plemników. Plemnik jest zdolny do zapłodnienia od 48- 72 godzin. Plemniki pokonują kanał szyjki macicy dzięki ruchom własnym witki, a wędrówka przez jamę macicy odbywa się dzięki skurczom mięśni gładkich tych narządów. Prostaglandyny nasienia działają stymulująco na błonę mięśniową macicy i jajowodów. Plemniki poruszają się ruchem wężowym i obrotowym, po torze prostym, z szybkością ok. 100 m/s i osiągają komórkę jajową w bańce jajowodu już w ciągu 1 godziny po stosunku płciowym. Po ejakulacji plemniki nie są zdolne do zapłodnienia. Zdolność tę ( kapacytację) uzyskują w trakcie wędrówki poprzez drogi rodne kobiety. W procesie dojrzewania plemnika glikoproteidy: (??glikoproteiny, sulfoglicerolipidy) powlekają błonę komórkową główki plemnika. Pod wpływem enzymów hydrolitycznych zawartych w wydzielinie śluzowej szyjki i trzonu macicy substancje glikoproteidowe zostają usunięte, co przyczynia się do odsłonięcia enzymów i rozpoczęcia reakcji reakcji akrosomalnej. Podczas kapacytacji dochodzi też do zmian strukturalnych i biochemicznych w błonie komórkowej plemnika. Zwiększa się przepuszczalność błony komórkowej plemnika dla jonów Ca, co jest jednym z warunków zapoczątkowania i przebiegu reakcji akrosomalnej. Kapacytacja trwa u człowieka od 3 do 7 godzin. Jest to proces swoisty gatunkowo, plemniki wprowadzone do dróg rodnych innego gatunku nie ulegają kapacytacji. Komórka jajowa uwolniona z jajnika jest oocytem II rzędu zahamowanym w metafazie drugiego podziału mejotycznego. Otoczona jest osłonką przejrzystą i komórkami warstwy ziarnistej tworzącymi wieniec promienisty ( całość średnica: 70-190 m ). W takiej formie komórka jajowa zostaje czynnie wychwycona przez strzępki jajowodu i wciągnięta do światła jajowodu, co zapobiega wypadaniu komórki jajowej do jamy otrzewnej.

Etapy zapłonienia:

  1. Penetracja wzgórka jajonośnego

  2. Interakcja plemnika z osłonką przejrzystą

  3. Fuzja gamet

Białka powierzchowne gamet. Glikoproteiny plemnikowe (łączą się z receptorami osłony błony komórki jajowej):

Białka gamety żeńskiej

Plemnik musi pokonać wzgórek jajonośny. W substancji międzykomórkowej wzgórka występują mukopilisacharydy kwaśne, kwas hialuronowy i Białka??. Do pokonania tej bariery konieczna jest wysoka ruchliwość plemnika, aktywność trawienna hialuronidazy, -glikuronidazy i -galaktozydazy

4 etapy penetracji osłony:

  1. Reakcja akrosomalna- akrosom pęcznieje i następuje fuzja błony komórkowej główki plemnika z zewnętrzną błoną akrosomu. W sfuzowanej błonie powstają otwory przez które enzymy akrosomu wydostają się na zewnątrz. Enzymy rozpraszają komórki wieńca promienistego i trawią osłonkę przejrzystą.

  2. Przenikanie osłony (skrozyna)- w czasie tej reakcji plemnik wytwarza w osłonie szczelinę grubości plemnika i wnika do przestrzeni okołożółtkowej. Agregacja -galaktozylotransferazy na główce plemnika przez ZP3 aktywuje kompleks białka ? co indukuje reakcję akrosomalną. Zwiększenie jonów Ca indukuje reakcję korową.

  3. Reakcja korowa- ziarna korowe zawierają enzymy i glikozylowane substancje, które modyfikują glikoproteiny ZP i czynią osłony nieprzepuszczalne dla następnego plemnika( blok przeciw polispermii)- utwardzona (spolimeryzowana osłonka nie może być trawiona przez kolejny plemnik. Po osiągnięciu przestrzeni okołożółtkowej plemnik zbliża się do błony komórkowej oocytu i łączy się z nią. Okolica zespolenia obejmuje region w którym pojawia się płytka podziałowa metafazy i ciałko kierunkowe, a w plemniku błonę komórkową regionu pozaakrosomalnego. Plemnik zostaje sfagocytowany przez komórkę jajową

Białka adhezyjne gamet