Акт оплодотворения (зачатие) — слияние сперматозоида и яйцеклетки (мужских и женских пронуклеарных элементов).
В норме акт оплодотворения происходит в фаллопиевой трубе, потом оплодотворенная яйцеклетка продвигается к матке, где происходит имплантация и продолжается развитие зародыша.
Для осуществления акта оплодотворения необходимо образование сперматозоидов. Сперматогенез продолжается около 74 дней. До момента извержения спермы (вместе с транспортировкой) обычно проходит около 3 мес. Сперматозоон приобретает подвижность во время прохождения через придаток яичка, но капацитация сперматозоидов, которая делает их способными к акту оплодотворения in vivo, не происходит, пока они не будут удалены из семенной жидкости после эякуляции. Интересно, что сперматозоид, полученный из придатка и собственно яичка, можно использовать для оплодотворения in vitro с помощью внутрицитоплазматических технологий его введения непосредственно внутрь ооплазмы.
Этапы акта оплодотворения
Во время овуляции повышается концентрация эстрогенов, что приводит к увеличению объема, снижению вязкости и улучшению электролитного состава шеечной слизи, т.е. формируются идеальные условия для проникновения сперматозоидов. Эякулят в среднем содержит от 2 до 5 мл семенной жидкости. Во влагалище попадают от 40 до 300 млн сперматозоидов, из них морфологически нормальны от 50 до 90%. Менее двухсот сперматозоидов достигают яйцеклетки и лишь один из них оплодотворяет одну яйцеклетку, выделенную при овуляции.
Основная потеря сперматозоидов после полового акта происходит во влагалище, важную роль играет выделение семенной жидкости из входа во влагалище. Кроме того, количество сперматозоидов, способных к оплодотворению, ограничено их переработкой ферментами влагалища, разрушением под действием кислой среды последнего, фагоцитозом при движении по половым путям и дальнейшей потерей при прохождении через фаллопиеву трубу в полость брюшины.
Сперматозооны, мигрирующие из щелочной среды семенной жидкости в щелочную среду шеечной слизи, выделяются из зева шейки матки и направляются со слизью с низкой вязкостью в крипты шейки матки, где и хранятся. Возможны два пути прохождения сперматозоидов до фаллопиевых труб. Сокращения матки, вероятно, стимулируемые ПГ семенной жидкости, продвигают сперматозоид к трубам в течение 5 мин. По некоторым данным, такой сперматозоон может и не быть способен к оплодотворению, в отличие от того, который позднее достиг яйцеклетки преимущественно благодаря собственной силе. Сперматозоиды обнаруживают в полости брюшины в течение долгого времени, но неизвестно, способны ли они к оплодотворению. Акт оплодотворения яйцеклетки обычно происходит в течение 12 ч после овуляции.
Капацитация — физиологическое превращение, которому до акта оплодотворения подвергается сперматозоид в женском репродуктивном тракте. Сперматозоид человека также может пройти капацитацию после короткой инкубации в определенной питательной среде без пребывания в женском репродуктивном тракте, на чем основано оплодотворение in vitro.
Реакция акросомы — один из основных компонентов капацитации. Акросома (модифицированная лизосома) расположена на головке сперматозоида и представлена «химическим буровым сверлом». Она предназначена для того, чтобы сперматозоон «пробивал» дорогу к ооциту. Расположенная выше плазматическая мембрана становится нестабильной и разрушается, выделяя гиалуронидазу, нейраминидазу и фермент, рассеивающийклетки лучистого венца. Акрозин, связанный с оставшейся внутренней мембраной акросомы, может играть роль в конечном проникновении сперматозоида в блестящую оболочку, которая содержит видоспецифические рецепторы для плазматической мембраны. После прохождения этой зоны постакросомальная область головки живчика сливается с мембраной ооцита и ядро сперматозоида включается в ооплазму. Этим процессом индуцируется выделение содержимого кортикальных желез, расположенных на периферии ооцита. Указанная кортикальная реакция приводит к изменениям в мембране ооцита и блестящей оболочке, что предотвращает проникновение в ооцит другого сперматозоида.
Фактор семенной жидкости может угнетать процесс капацитации и, следовательно, способствовать максимальному выделению фермента для обеспечения эффективного проникновения в лучистый венец и блестящую оболочку, окружающую ооцит. Клеточное окружение последнего может активировать сперматозоид и ускорять его проникновение в мембрану ооцита. Для нормального оплодотворения венец не требуется, и его удаление не влияет на частоту или качество оплодотворения in vitro. Основная функция окружающих гранулезных клеток и их внутриклеточного матрикса заключается в сохранении качества вязкой массы, приводящей к слипанию с поверхностью яичника и слизистой оболочкой трубы.
После проникновения в ооцит ядро сперматозоида деконденсируется, что приводит к образованию мужского пронуклеуса. Последний сливается с женским пронуклеусом для формирования зиготы. При акте оплодотворения женщины восстанавливается диплоидный набор хромосом и формируется пол зиготы. У пар с бесплодием, связанным с аномалиями сперматозоида, акта оплодотворения и последующей беременности можно успешно достичь после инъекции одного сперматозоида с хвостом или без него в цитоплазму ооцита.