BIOMEDYCZNE PODSTAWY
ROZWOJU CZA
OWIEKA
Wykład dla studentów I roku
na kierunku Pedagogika
Dr Andrzej Kędziorski
Katedra Fizjologii ZwierzÄ…t i Ekotoksykologii
WYKA
AD 2
Pojęcie rozwoju, ontogeneza człowieka
przejawy i cele rozwoju
Czynniki rozwoju - ogólna klasyfikacja
determinanty
stymulatory
modyfikatory
Początek życia
kontekst historyczny
układ rozrodczy i gametogeneza
zapłodnienie
kontrola poczęć
ciąża bliz
niacza
Techniki wspomaganej reprodukcji
PODSTAWY ONTOGENEZY CZA
OWIEKA
Rozwój ontogenetyczny  zespół uporządkowanych procesów, które
prowadzą do wykształcenia się budowy ciała i  dzięki dojrzewaniu
struktur wewnętrznych  do doskonalenia się organizmu pod względem
funkcjonalnym (zwiększenia zdolności przystosowawczych).
R. biologiczny: somatyczny, motoryczny
R. psychiczny: emocjonalny, intelektualny, społeczny i in.
R. duchowy
Cel rozwoju:
biologicznego: osiągnięcie zdolności do zrodzenia potomstwa
i zapewnienia mu opieki (kontynuacja linii życia)
psychicznego: odkrycie własnego potencjału i jego realizacja
w konkretnych warunkach (znalezienie własnego miejsca
w świecie)
duchowego: zbudowanie osobowej relacji z Bogiem (zbawienie)
CZYNNIKI WPA
YWAJ
CE NA PRZEBIEG ROZWOJU
Determinanty
- genotyp zarodka
- efekty epigenetyczne (piętno genomowe)
Stymulatory
 czynniki matczyne  środowisko metaboliczne
organizmu matki
Modyfikatory
czynniki środowiska zewnętrznego
- psychospołeczne
- geograficzno-klimatyczne
- cywilizacyjno-kulturowe
Początek życia  Kontekst historyczny
Hipokrates (480-380 p.n.e.) - zarodek powstaje w wyniku wymieszania siÄ™
nasienia ojcowskiego z matczynym. Nasienia powstajÄ… w postaci
wyciągów z tkanek ciała, a szczególnie mózgu.
Arystoteles (384-322 p.n.e.) - zarodek powstaje z krwi wydalanej w czasie
menstruacji. Matka dostarcza niezorganizowanÄ… materiÄ™,
natomiast ojciec właściwą  formę kierującą rozwojem.
Kartezjusz, 1677  Traktat o człowieku i powstawaniu zarodka. - początkiem
nowego osobnika jest  skomplikowana mieszanina dwóch
płynów, stanowiących wzajemnie dla siebie zaczyn.
Harvey, 1661 -  Ex ovo omnia.
De Graff, 1672 - w jajniku kobiety znajdują się pęcherzyki. Jaja są
zapładniane przez opary uwalniane z nasienia ( aura seminalis ).
Van Ham i Leeuvenhoek, 1677  w męskim nasieniu występuje mnóstwo
drobnych żywych tworów  animalculi. koncepcje preformistyczne
(spór  owistów i  animalkulistów )
Kontekst historyczny
 animalkuliści - w plemnikach znajdują się już
uformowane małe homonkulusy wszystkich przyszłych
pokoleń
 owiści - w komórce jajowej zawarte są wszystkie
przyszłe pokolenia ludzi
Wniosek: cała ludzka rasa istniała w jajnikach Ewy;
Kerkring, 1692  kobieta wydala jajo podczas miesiÄ…czki
lub kiedy jest wściekle zła.
XVIII w.  dominujÄ…ca rola matki w formowaniu zarodka.
Składniki nasienia odpowiadają jedynie za
modelowanie zarodka i podobieństwo do ojca.
Ludzki plemnik według koncepcji preformistów
(ryc. Nicholasa Hartsoekera z 1694).
za: Hopkins, 2005 (przedruk z J. Needham, 1959. A History of Embryology. N.Y.)
Kontekst historyczny
Wolff (1759) - Organy ciała nie istnieją
w momencie zapłodnienia, lecz powstają
stopniowo z niezróżnicowanego materiału
(epigeneza).
XVIII XIX w.  ostateczne odrzucenie
preformizmu, powrót i rozwój koncepcji
epigenezy.
1827  odkrycie komórki jajowej w
pęcherzyku Graffa (Von Baer)
1875  opis przebiegu zapłodnienia
1873-82  opis kariokinezy; odkrycie mejozy
Do pocz. XX w. powszechne uznanie
owulacyjnej teorii menstruacji
1924 i 1929  owulacja zachodzi w połowie
cyklu miesiÄ…czkowego (Ogino, Knauss)
XVI-wieczne wyobrażenia rozwoju człowieka
według koncepcji epigenezy Arystotelesa.
za: Hopkins, 2005 (przedruk z J. Needham, 1959. A History of Embryology.)
MEJOZA
Kariokineza - porównanie
organizacja chromosomów w
profazie
liczba podziałów
liczba chromosomów w komórkach
potomnych
zawartość DNA w komórkach
potomnych
integralność informacji genetycznej
przed i po podziale
Gamety powstajÄ… po mejozie
Odmienna rola plemnika i jaja
w procesie zapłodnienia
determinuje różnice
w ich powstawaniu.
MITOZA
Gametogeneza - spermatogeneza
Męski układ rozrodczy:
wyprodukowanie plemników
kanaliki nasieniotwórcze jąder
magazynowanie plemników
przewody najÄ…drza
przeniesienie plemników
do układu rozrodczego kobiety
członek zbudowany z:
- ciał jamistych
- ciała gąbczastego
gruczoły dodatkowe  płyn nasienny
wykształcenie męskich cech
budowy ciała i zachowania
tkanka jÄ…dra produkujÄ…ca sterydy
- androgeny
y
ródło: Czyba, Montella, 1994
Spermatogeneza
- Spermatydogeneza (ok. 51 dni)
różnicowanie Spermatogonia
Spermatocyty I rzędu
mejoza I
Spermatocyty
mejoza II II rzędu
Sperma-
tydy
- Spermiogeneza (ok. 23 dni)
spermatyda
Faza
Faza Golgiego Fazy dojrzewania
akrosomu
wczesna i pośrednia
Spermiogeneza:
" wytworzenie akrosomu
" wytworzenie szyjki,
wstawki (mitochondria)
oraz witki
" utrata większości
cytoplazmy
część
część główna
" kondensacja jądra końcowa
witki
wstawka
szyjka
głowa
Spermatogeneza
Światło
kanalika
Lokalizacja etapów
nasiennego
procesu w kanaliku
Póz
na
nasiennym
spermiogeneza
Produkcja plemników
Spermatyda
zachodzi acyklicznie
od okresu dojrzewania
Spermatocyt
do starości!
II rzędu
Spermatocyt
I rzędu
NajÄ…drze
j. komórki
magazynowanie plemników
Sertoliego
uzdatnianie plemników do
zapłodnienia
Spermatogonia
- uzyskanie ruchliwości
- kondensacja chromatyny
- zmiany składu błony kom.
Błona własna
rozpoznanie osłony
przejrzystej
Strefa
przykanalikowa
Strefa
podstawna
Gametogeneza - owogeneza
Żeński układ rozrodczy:
wyprodukowanie kom. jajowych
(jajniki)
zapewnienie warunków do
zapłodnienia
(pochwa, macica, jajowody 
przyjęcie i kierowanie ruchu
plemników; transport kom. jajowej)
zapewnienie warunków rozwoju
dziecka w poczÄ…tkowych
etapach życia
(macica wysłana błoną śluzową (
łożysko)  zapewnia zagnieżdżenie
i rozwój zarodka)
wydanie dziecka na świat
(macica  skurcze ściany mięśniowej;
pochwa  kanał rodny)
wykształcenie kobiecej budowy
ciała i zachowania
y
ródło: Czyba, Montella, 1994
(hormony płciowe jajników)
Gametogeneza - owogeneza
pierwotne kom. płciowe
owogonium
w okresie płodowym
owocyt I rzędu
spoczynek
mejoza I
w okresie dojrzałości płciowej
owocyt II rzędu polocyt I rzędu
mejoza II
polocyt II rzędu
ootyda
kom. jajowa
Owocyty I rzędu - nieodnawialna pula komórek
 potencjalny wpływ babki na wnuczkę!!!
Wykorzystanie: ok. 0,1% owocytów obecnych
w jajnikach na początku okresu dojrzałości
http://faculty.sunydutchess.edu/scala/Bio102/default.htm
kom. pęcherzykowe
pęcherzyk jajnikowy
owogeneza owocyt I rzędu
pierwotny
błona podstawna
pęcherzyk
15 t.  7 m-c życia płodowego
pierwotny
kom. pęcherzykowe
- namnażanie owogonii (mitoza)
- tworzenie pęcherzyków jajnikowych
pęcherzyk osłonka pęcherzyka
pierwotnych
osłona przejrzysta
wtórny
kom. pęcherzykowe
Okres dojrzałości płciowej
osłonka pęcherzyka
kom. ziarniste
- rozrost i namnażanie kom.
osłona przejrzysta
młody pęcherzyk
błona podstawna
pÄ™cherzykowych (102  5×107)
jajnikowy
w. ziarnista
wzgórek jajonośny
wieniec promienisty
w. zewn. osłonki p.
pęcherzyk dojrzały
światło pęcherzyka
w. wewn. osłonki p.
(Graffa)
w. ziarnista
wieniec promienisty
- wytworzenie osłonki pęcherzyka
- dokończenie mejozy I owocyt II rz.
światło pęchrzyka
owocyt I rz. na
- wytworzenie osłony przejrzystej wokół
wzgórku
jajonośnym
owocytu
osłonka
przezroczysta
- zablokowanie owocytu II rz. w metafazie
owogeneza
Owulacja
dojrzewanie owocytu II rz. pod wpływem FSH i LH
rozluz
nienie wieńca promienistego owocyt II rz. w jamie pęcherzyka
pęknięcie pęcherzyka  owocyt otoczony warstwą komórek
wydostaje się z pęcherzyka
pęcherzyk jajnikowy ciałko żółte
ciałko żółte
owocyt I rz.
pęknięty p.
p.p.j.
jajnik
owocyt II rz.
dojrzały pęcherzyk
owulacja
http://faculty.sunydutchess.edu/scala/Bio102/default.htm
Cykliczność
funkcjonowania
Zapłodnienie
Selekcja plemników
Aktywacja plemników
Zetknięcie się gamet
Aktywacja owocytu
Dokończenie mejozy II w owocycie
Powstanie przedjÄ…drzy
Synteza DNA
Wędrówka plemników
w układzie rozrodczym
kobiety
" selekcja plemników w drodze
do owocytu
- śluz szyjkowy (reotaksja ujemna):
200  2 mln
- macica, jajowody:
2 mln  2 × kilka tysiÄ™cy
- śluz cieśni jajowodu:
fale po kilkadziesiÄ…t kom.
Czyba, Montella, 1994
"  aktywacja plemników w drogach rodnych
(kapacytacja)
- eliminacja płynu nasiennego w śluzie szyjkowym
-  oczyszczenie główki plemnika przez śluz
- przekształcenia błony powierzchniowej
" zetknięcie się gamet
- upłynnienie subst. międzykomórkowej
- przylgnięcie do osłony przejrzystej
- reakcja akrosomalna
- zespolenie się błon kom. gamet
- aktywacja owocytu
- szybka fagocytoza całego plemnika
- reakcja korowa owocytu monospermia
Czyba, Montella, 1994
Zapłodnienie zarodek
" dokończenie mejozy II owocytu
- powstanie przedjÄ…drza i polocytu II
" powstanie przedjÄ…drza plemnika
" replikacja DNA w przedjÄ…drzach
" poczÄ…tek bruzdkowania
- kariogamia przedjÄ…drzy (profaza)
- metafaza pierwszego podziału
Czyba, Montella, 1994
y
ródło: Mader, 2004
Implantacja
Prawidłowa  99%
Nieprawidłowa (ektopowa)  1%
macica  przy ujściu wewnętrznym szyjki
jajowód  ciąża jajowodowa (najczęstsza)
zaburzenie transportu zarodka (jaja płodowego)
jajnik  brak wychwycenia owocytu
otrzewna  brak wychwycenia owocytu
Brak implantacji
poronienie spontaniczne
częstość  ok. 30%? (stała?, wzrastająca?)
Kontrola poczęć
Naturalne metody kontroli poczęć
XVIII w. p.n.e.  pierwsze 12-14 dni cyklu to dni płodne (intuicja)
rozpoznanie fazy płodnej w cyklu
m. kalkulacyjna
m. termiczna
m. objawowe (śluz, szyjka)
m. testowe (hormony w moczu, krystalizacja śluzu)
wstrzemięz
liwość seks. w fazie płodnej/niepłodnej
Brak ingerencji w naturalny rytm płodności i przebieg
stosunków płciowych
Antykoncepcja
- celowe działanie zapobiegające poczęciu
(anty- + łac. conceptio  poczęcie )
- celowe działanie zapobiegające zajściu w ciążę
Znana i okazjonalnie stosowana od starożytności
bariera dla gamet
(mechaniczna, chemiczna, chirurgiczna)
hormonalna blokada cyklu płciowego
(częściowa, całkowita)
blokada produkcji plemników lub ich zdolności do zapłodnienia
Do metod a. zalicza się także metody wczesnoporonne
mechaniczne
chemiczne
Ingerencja w naturalny rytm płodności, funkcje układu rozrodczego
bÄ…dz
przebieg stosunku płciowego
Kontrola
rozrodu
u kobiet
Czyba, Montella, 1994
Kontrola
rozrodu
u mężczyzn
Czyba, Montella, 1994
y
ródło: Solomon i wsp., 1996 - Biologia
Założenie:
Zapłodnienie poza okresem płodnym prowadzi 2-krotnie częściej do poronienia niż
do rozwoju dziecka  chodzi o dni graniczne żywotności gamet.
Zasadność założenia: wątpliwa, choć teoretycznie niewykluczona
Dowody: brak
Prawdziwość tezy: nie dowiedziona
Antykoncepcja a demografia
7
6
5
4
3
2
1
0
0 20 40 60 80 100
% kobiet stosujÄ…cych antykoncepcjÄ™
Antykoncepcja a płodność w różnych
regionach świata w 2000 r.
Ilustracja: Wawrzek Święcicki
(dane UNICEF:
Częstość stosowania nowoczesnych metod http://www.childinfo.org/eddb/fertility/index.htm#
planowania rodziny (z
ródło: United Nations, 2004) progress)
wska
z

nik płodno
Å›
ci
CI
ŻE MNOGIE
< 4 dnia
< 8 dnia
8-13 dni
Czyba, Montella, 1994
Bliz
nięta dizygotyczne (Częstość: 1/90 urodzeń)
z jednego ojca
rodzeństwo
Typowe przypadki
(fraternal tweens)
w jednym cyklu
WyjÄ…tkowo rzadkie; nieco
rodzeństwo
z różnych cykli
(superfetation)
częstsze w praktyce ART
z różnych ojców
 semi-rodzeństwo
Dane literaturowe z XX w.
(superfecondation)
w jednego cyklu
Częstość naturalnych ciąż mnogich (> 2 zarodków) określa tzw. reguła Hellina
1 : 80n 1 ciąż, gdzie n  liczba zarodków
Stosowanie technik ART spowodowało w ostatnich dekadach
wzrost częstości ciąż mnogich.
Częstość występowania ciąż bliz
niaczych różnych typów:
Dwie owodnie
Dwie owodnie Dwie owodnie Jedna owodnia
Dwie kosmówki Jedna kosmówka Jedna kosmówka
Dwie kosmówki
oddzielne łożyska wspólne łożysko wspólne łożysko
wspólne łożysko
częstość: 35% 27% 36% 2%
śmiertelność: 13% 11% 32% 44%
mono- mono- mono-
Di-/mono-
Zrośnięcie zarodków dolną, środkową
lub górną częścią ciała
Romero, R., i wsp., 1988: Prenatal Diagnosis of Congenital
Anomalies, p 405. (za: Philippe Jeanty - www.thefetus.net )
Techniki wspomaganego
rozrodu
In Vitro
Narzuta zrobiona przez artystę dla przyjaciół, którzy poddali się zapłodnieniu
in-vitro, z okazji narodzin ich córki.
http://www.healthytexas.org/images/art/Jenison/th500InVitro01.jpg
Równolegle z rozpowszechnianiem stosowania technik zapobiegania ciąży
w krajach rozwiniętych narasta problem niepłodności
Czy istnieje bezpośredni związek???
ART obejmuje techniki medyczne leczenia bezpłodności,
pozwalające na uzyskanie ciąży
1959  pierwsza udana próba zapłodnienia  in vitro
kom. jajowej ssaka
1978  pierwsza ciąża z zapłodnienia  in vitro u człowieka
(Luiza Brown, Anglia)
do 2007  ok. 1 mln. dzieci na świecie poczęło się w probówce
L. Brown
w dniu 25 urodzin
/z
ródło: wikipedia/
Zapłodnienie:
Homogeniczne  gamety od małżonków - rodziców
Heterogeniczne  jedna lub obie gamety od dawców (rodziców tylko
biologicznych).
Różne formy zapłodnienia:
DI  unasiennienie przez dawcÄ™
AID  sztuczne unasiennienie przez dawcę (już w 1884 r.),
AIH  sztuczne unasiennienie przez męża
IVF  zapłodnienie w probówce (pozaustrojowe),
SM  macierzyństwo zastępcze.
Zapłodnienie in vitro
Czyba, Montella, 1994
Zapłodnienie wspomagane
Czyba, Montella, 1994
ICSI - zabieg wprowadzenia pojedynczego plemnika do wnętrza komórki jajowej
W USA ta technika stanowi obecnie (2007 r.) ok. 40% wszystkich procedur ART.
Transfer ooplazmy  przeniesienie cytoplazmy z kom. jajowej dawczyni (wraz z
plemnikiem) do kom. jajowej potencjalnej matki.
Problem: zarodek zawiera mitochondria zarówno dawczyni ooplazmy jak i matki
(heteroplazmia).
Brak powszechnej aprobaty, jednak w USA na świat przyszło z jej
pomocÄ… kilkadziesiÄ…t dzieci (dane z 2007 r.)
http://www.ivfdallas.com/images/icsi_lg.jpg
Korzyści stosowania ART
Setki tysięcy niepłodnych par uzyskało możliwość posiadania własnych dzieci
Możliwość badania zarodka przed implantacją na obecność wad genetycznych
i uniknięcie takiej ciąży
Możliwość wykorzystania zamrożonego nasienia i zapewnienie ojcostwa
mężczyz
nie, który utracił zdolność do wytwarzania żywotnych plemników (lub
nasienia w ogóle).
Możliwość zamrożenia nadliczbowych zarodków i użycia ich w póz
niejszym
czasie w razie niepowodzenia pierwszej próby IVF (powodzenie zabiegu
implantacji odmrażanych zarodków jest mniejsze)
Jeśli prawo na to zezwala nadliczbowe zarodki mogą być wykorzystane jako
z
ródło zarodkowych komórek macierzystych
Wady stosowania ART
Wciąż niski procent powodzenia zabiegów (~30%) i częsta konieczność ich
powtarzania
Częste ciąże bliz
niacze (~40%) z powodu implantacji kilku moruli do macicy.
Pociąga to za sobą mniejszą masę ciała noworodków. Ograniczenie liczby
zarodków dokonuje się albo przez implantację jednego zarodka (często w
póz
niejszym stadium blastocysty), albo wybiórczą eliminację nadliczbowych.
Ryzyko wad wrodzonych u dzieci poczętych za pomocą ART jest dwukrotnie
większe w porównaniu z ciążami naturalnymi (~8%).
Procedury ART u zwierząt doświadczalnych często prowadzą do zaburzenia
prawidłowego piętnowania genów. Nie wiadomo w jakim stopniu dotyczy to
również człowieka.
Odległe negatywne skutki stosowania ART
Nasilające się z upływem czasu u dzieci problemy z jedzeniem i spaniem
oraz problemy w relacji z matkÄ…;
Częstsza depresja i większy niż w populacji ogólnej stres u rodziców, choć
jednocześnie zdają się oni być bardziej zaangażowani w relację z dzieckiem;
Trudności rodziców w relacjach społecznych oraz poczuciu adekwatności roli
rodzicielskiej;
Poważna trudność dotycząca powiedzenia dziecku prawdy o jego pochodzeniu:
25% rodziców pozostaje niepewnych, czy powiedzieć dziecku prawdę, czy nie,
a 57% chcących poinformować swojego potomka o sposobie poczęcia nie
potrafi zdecydować o odpowiednim wieku, sytuując go w przedziale 2-21 lat.
Pogłębienie powyższych trudności gdy zapłodnienie miało charakter
heterogeniczny  konsekwencje psychiczne i społeczne dla dziecka ???
 otwartość dewastuje, a sekret podminowuje
H. Holmes, Opennes, fatherhood. and responsibility: a feminist analysis. Politics and Life Sciences
12(1993) nr 2, s. 180-182
Czyba, Montella, 1994
Miejsce medycyny rozrodu w życiu społecznym i kulturowym
Piśmiennictwo:
Czyba J.-C., Montella A., 1994  Biologia rozrodu człowieka. PAN W-wa.
Hopkins, 2005  The Cambridge Encyclopedia of Child Development. Cambridge Univ. Press.
Strona UNICEF - http://www.childinfo.org/index.htm
Wolański, N.  Rozwój biologiczny człowieka. WN PWN 1983, 2006