WYKŁAD 2

Pojęcie rozwoju, ontogeneza człowieka

przejawy i cele rozwoju

1. Czynniki rozwoju - ogólna klasyfikacja

• determinanty

• stymulatory

• modyfikatory

Początek życia

• kontekst historyczny

• układ rozrodczy i gametogeneza

• zapłodnienie

• kontrola poczęć

• ciąża bliźniacza

• Techniki wspomaganej reprodukcji

PODSTAWY ONTOGENEZY CZŁOWIEKA

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).

Rozwój biologiczny: somatyczny, motoryczny

Rozwój psychiczny: emocjonalny, intelektualna 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 WPŁYWAJĄCE 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 się nasienia ojcowskiego z matczynym. Nasienia powstają 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 niezorganizowaną materią, natomiast ojciec właściwą „formą 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.”( Wszystko z jaja)

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 miesiączki lub kiedy jest wściekle zła.

→ XVIII w. - dominująca rola matki w formowaniu zarodka. Składniki nasienia odpowiadają jedynie za modelowanie zarodka i podobieństwo do ojca.

→ 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 miesiączkowego (Ogino, Knauss)

Kariokineza - porównanie


Kariokineza - powszechny typ podziału jądra komórkowego, z wyróżnicowaniem się chromosomów. Rozróżnia się dwa rodzaje: kariokineza somatyczna (mitoza) oraz kariokineza redukcyjna (mejoza).

• 
  
  organizacja chromosomów w profazie

• liczba podziałów

• liczba chromosomów w komórkach potomnych

• zawartość DNA w komórkach potomnych

• integralność informacji genetycznej przed i po podziale

Gamety powstają po mejozie

Odmienna rola plemnika i jaja w procesie zapłodnienia determinuje różnice

w ich powstawaniu.

Gametogeneza - spermatogeneza

Męski układ rozrodczy:

• wyprodukowanie plemników (kanaliki nasieniotwórcze jąder)

• magazynowanie plemników (przewody najądrza)

• 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 jądra produkująca sterydy: androgeny)

Spermatogeneza












Spermiogeneza:

• wytworzenie akrosomu

• wytworzenie szyjki, wstawki (mitochondria) oraz witki

• utrata większości

cytoplazmy

• kondensacja jądra

Spermatogeneza:

→Lokalizacja etapów procesu w kanaliku nasiennym

→Produkcja plemników zachodzi acyklicznie od okresu dojrzewania do starości!

Najądrze

• magazynowanie plemników

• uzdatnianie plemników do zapłodnienia

- uzyskanie ruchliwości

- kondensacja chromatyny

- zmiany składu błony kom.

• rozpoznanie osłony przejrzystej



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 początkowych 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 (hormony płciowe jajników)



Owocyty I rzędu - nieodnawialna pula komórek





- potencjalny wpływ babki na wnuczkę!

Wykorzystanie: ok. 0,1% owocytów obecnych

w jajnikach na początku okresu dojrzałości


owogeneza

15 t. - 7 m-c życia płodowego

- namnażanie owogonii (mitoza)

- tworzenie pęcherzyków jajnikowych pierwotnych

Okres dojrzałożci płciowej

- rozrost i namnażanie kom.

pęcherzykowych (102 - 5×107)

→w. ziarnista

→wzgórek jajonośny

→wieniec promienisty

→światło pęcherzyka

- wytworzenie osłonki pęcherzyka

- dokończenie mejozy I →owocyt II rz.

- wytworzenie osłony przejrzystej wokół owocytu

- zablokowanie owocytu II rz. w metafazie






Owulacja

• 
  dojrzewanie owocytu II rz. pod wpływem FSH i LH

• 
  rozluźnienie wieńca promienistego →owocyt II rz. w jamie pęcherzyka

• pęknięcie pęcherzyka - owocyt otoczony warstwą komórek wydostaje się z pęcherzyka

• 
  
  
  
  pęcherzyk jajnikowy → ciałko żółte




Zapłodnienie

• 
  Selekcja plemników

• Aktywacja plemników

• Zetknięcie się gamet

• Aktywacja owocytu

• Dokończenie mejozy II w owocycie

• Powstanie przedjądrzy

• 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 tysięcy

- śluz cieśni jajowodu: fale po kilkadziesiąt kom.

• „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



Zapłodnienie → zarodek

• dokończenie mejozy II owocytu

- powstanie przedjądrza i polocytu II

• powstanie przedjądrza plemnika

• replikacja DNA w przedjądrzach

• początek bruzdkowania

- kariogamia przedjądrzy (profaza)

- metafaza pierwszego podziału

Implantacja- zagnieżdżenie jaja płodowego. Następuje w 5-6 dni po zapłodnieniu. Zapłodnione jajo wnika w błonę śluzową macicy doczesnowo zmienioną (doczesna), zagłębiając się aż do granicy między warstwą zbitą i gąbczastą. Zbyt głębokie zagnieżdżenie jaja płodowego staje się przyczyną łożyska wrośniętego. Implantacja to także etap w przeszczepianiu tkanek i narządów.

Prawidłowa - 99%

Nieprawidłowa (ektopowa) - 1%

macica - przy ujęciu wewnętrznym szyjki

jajowód - ciąża jajowodowa (najczęstsza)

zaburzenie transportu zarodka (jaja płodowego)

jajnik - brak wychwycenia owocytu

otrzewna - brak wychwycenia oocytu

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 _luzu)

_→wstrzemięźliwość seksualna 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.







Ciąże mnogie







Bliźnięta dizygotyczne (Częstość: 1/90 urodzeń)

rodzeństwo (fraternal tweens)	z jednego ojca w jednym cyklu	Typowe przypadki
rodzeństwo (superfetation)	z różnych cykli	Wyjątkowo rzadkie; nieco częstsze w praktyce ART
„semi-rodzeństwo” (superfecondation)	z różnych ojców z jednego cyklu	Dane literaturowe z XX w.

Częstość naturalnych ciąż mnogich (> 2 zarodków) określa tzw. reguła Hellina 1 : 80 n-1 ciaż, gdzie n - liczba zarodków

Stosowanie technik ART spowodowało w ostatnich dekadach wzrost częstości ciąż mnogich.

Zapłodnienie:

Homogeniczne - gamety od małżonków - rodziców

Heterogeniczne - jedna lub obie gamety od dawców (rodziców tylko biologicznych).

Różne formy zapłodnienia:

DI - unasiennienie przez dawcę

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 Zapłodnienie wspomagane





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 pomocą kilkadziesiąt dzieci (dane z 2007 r.)

Korzyści stosowania ART

• Setki tysięcy niepłodnych par uzyskało możliwość posiadania własnych dzieci

• badania zarodka przed implantacją na obecność wad genetycznych i uniknięcie takiej ciąży

• Możliwość wykorzystania zamrożonego nasienia i zapewnienie ojcostwa mężczyźnie, który utracił zdolność do wytwarzania żywotnych plemników (lub nasienia w ogóle).

• Możliwość zamrożenia nadliczbowych zarodków i użycia ich w późniejszym czasie w razie niepowodzenia pierwszej próby IVF (powodzenie zabiegu implantacji odmrażanych zarodków jest mniejsze)

• Jeżeli prawo na to zezwala nadliczbowe zarodki mogą być wykorzystane jako źródło zarodkowych komórek macierzystych

Wady stosowania ART

• Wciąż niski procent powodzenia zabiegów (~30%) i częsta konieczność ich powtarzania

• Częste ciąże bliźniacze (~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 późniejszym stadium blastocysty), albo wybiórczą eliminacją 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 matką;

• 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 ???

mitoza

mejoza

Spermiogeneza (ok. 23 dni)

Spermatydogeneza (ok. 51 dni)

różnicowanie

Mejoza I

Mejoza II

Pierwotne komórki płciowe

owogonium

Polocyt I rzędu

owocyt II rzędu

Mejoza I

Komórka jajowa

polocyt II rzędu

ootyda

Owocyt I rzędu

Mejoza II

spoczynek

Dojrzały pęcherzyk

Pęknięty pęcherzyk

Owocyt I rz

Owocyt II rz

owulacja

jajnik

Jama pecherzyka

Ciałko żółte

Kontrola rozrodu u kobiet

Kontrola rozrodu u mężczyzn

Powyżej 4 dnia

Powyżej 8 dnia

Powyżej 16 dnia

---