Как происходит оплодотворение человека. В фаллопиевых трубах. Общие принципы проведения искусственного оплодотворения методом эко-икси
Оплодотворение - это процесс, который представляет собой слияние мужских и женских половых клеток. Казалось бы, ничего такого сложного в нём нет, однако в реальности положение дел несколько иное. Оплодотворение - это не одномоментный процесс.
Какие существуют особенности половых клеток, и зачем они нужны?
Женские гаметы называются яйцеклетками. Они достаточно велики по размеру, если сравнивать с прочими клетками. При этом, как ни странно, но по количеству генетического материала такая клетка вдвое проигрывает обычным аутосомам (не половым клеткам). Связано это с тем, что образуются яйцеклетки благодаря мейозу, а не митозу, как остальные. Подобный механизм создания гамет просто необходим, так как это позволяет при слиянии мужской и женской половых клеток обеспечить нормальный диплоидный (двойной) набор хромосом. Так будущий малыш получает признаки как от отца, так и от матери.
Как "встречаются" яйцеклетка и сперматозоид?
Мужские и женские достаточно малы. Чаще всего они находят друг друга в ампулярной части маточных труб. Дело это не такое простое, как может показаться на первый взгляд. Связано это с тем, что в сравнении с просветом маточных половых клеток ничтожно малы. Именно по этой причине необходим механизм для того, чтобы яйцеклетка и сперматозоид смогли бы найти друг друга. Он носит название "хемотаксис" (направленное движение). Благодаря ему оплодотворение клетки мужской гаметой происходит относительно просто.
Что происходит после оплодотворения?
После того, как сперматозоид и яйцеклетка сливаются в зиготу, начинается развитие эмбриона. В дальнейшем зигота постепенно перемещается по и через 7-10 дней попадает в полость матки. Там эмбрион внедряется в ее стенку и начинает получать питание от материнского организма. В течение следующих нескольких недель он остаётся ещё неоформленным и увеличивается в размерах достаточно медленно. Постепенно организм разделяется на 3 основные ткани - мезодерму, эктодерму и энтодерму. Каждая из них участвует в формировании различных систем органов эмбриона. В этот период очень важно ничем не навредить развивающемуся организму, так как это может привести к значительным дефектам в его формировании. Так что оплодотворение - это хоть и весьма непростой процесс, однако всё то, что происходит в дальнейшем, обладает ещё большим значением.
Когда затруднено?
Необходимо соблюдение нескольких условий, чтобы произошло успешное оплодотворение. Это очень важно знать. Сегодня одной из наиболее распространённых проблем является При этой патологии невозможным становится оплодотворение. Это связано с тем, что сперматозоид попросту не способен добраться к яйцеклетке.
Также в последние десятилетия отмечается снижение концентрации половых клеток в сперме и уменьшение её общего объёма. Всё это приводит к тому, что сперматозоидов просто слишком мало, чтобы добраться до ампулярной части маточных труб.
Оплодотворение - это процесс слияния половых клеток. В результате оплодотворения образуется диплоидная клетка - зигота, это начальный этап развития нового организма. Оплодотворению предшествует выделение половых продуктов, т. е. осеменение. Существует два типа осеменения:
1) наружное. Половые продукты выделяются во внешнюю среду (у многих пресноводных и морских животных);
2) внутреннее. Самец выделяет половые продукты в половые пути самки (у млекопитающих, человека).
Оплодотворение состоит из трех последовательных стадий: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет (сингамии), акросомной реакции.
Сближение гамет
Oбусловлено совокупностью факторов, повышающих вероятность встречи гамет: половой активностью самцов и самок, скоординированной во времени, соответствующим половым поведением, избыточной продукцией сперматозоидов, крупными размерами яйцеклеток. Ведущий фактор - выделение гаметами гамонов (специфических веществ, способствующих сближению и слиянию половых клеток). Яйцеклетка выделяет гиногамоны , которые обусловливают направленное движение к ней сперматозоидов (хемотаксис), а сперматозоиды выделяют андрогамоны .
Для млекопитающих также важна длительность пребывания гамет в половых путях самки. Это необходимо для того, чтобы сперматозоиды приобрели оплодотворяющую способность (происходит так называемая капацитация, т. е. способность к акросомной реакции).
Акросомная реакция
Акросомная реакция - это выброс протеолитических ферментов (главным образом, гиалуронидазы), которые содержатся в акросоме сперматозоида. Под их влиянием происходит растворение оболочек яйцеклетки в месте наибольшего скопления сперматозоидов. Снаружи оказывается участок цитоплазмы яйцеклетки (так называемый бугорок оплодотворения), к которому прикрепляется только один из сперматозоидов. После этого плазматические мембраны яйцеклетки и сперматозоида сливаются, образуется цитоплазматический мостик, сливаются цитоплазмы обеих половых клеток. Далее в цитоплазму яйцеклетки проникают ядро и центриоль сперматозоида, а его мембрана встраивается в мембрану яйцеклетки. Хвостовая часть сперматозоида отделяется и рассасывается, не играя какой-либо существенной роли в дальнейшем развитии зародыша.
Активация яйцеклетки
Активация яйцеклетки происходит закономерно в результате контакта ее со сперматозоидом. Имеет место кортикальная реак ция , защищающая яйцеклетку от полиспермии, т. е. проникновения в нее более одного сперматозоида. Она заключается в том, что происходят отслойка и затвердевание желточной оболочки под влиянием специфических ферментов, выделяющихся из кортикальных гранул.
В яйцеклетке изменяется обмен веществ, повышается потребность в кислороде, начинается активный синтез питательных веществ. Завершается активация яйцеклетки началом трансляционного этапа биосинтеза белка (так как м-РНК, т-РНК, рибосомы и энергия в виде макроэргов были запасены еще в овогенезе).
Слияние гамет
У большинства млекопитающих на момент встречи яйцеклетки со сперматозоидом она находится в метафазе II, так как процесс мейоза в ней заблокирован с помощью специфического фактора. У трех родов млекопитающих (лошадей, собак и лисиц) блок осуществляется на стадии диакинеза . Этот блок снимается только после того, как в яйцеклетку проникает ядро сперматозоида. В то время как в яйцеклетке завершается мейоз, ядро проникшего в нее сперматозоида приобретает другой вид - сначала интерфазного, а затем и профазного ядра. Ядро сперматозоида превращается в мужской пронуклеус: в нем удваивается количество ДНК, набор хромосом в нем соответствует n2c (содержит гаплоидный набор редуплицированных хромосом).
После завершения мейоза ядро превращается в женский про-нуклеус и также содержит количество наследственного материала, соответствующее n2c.
Оба пронуклеуса проделывают сложные перемещения внутри будущей зиготы, сближаются и сливаются, образуя синкарион (содержит диплоидный набор хромосом) с общей метафазной пластинкой. Затем формируется общая мембрана, возникает зигота. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию двух первых клеток зародыша (бластомеров), каждая из которых несет диплоидный набор хромосом 2n2c.
Оплодотворение – создание новой жизни благодаря слиянию яйцеклетки и сперматозоида. Несмотря на внешнюю простоту процесса, существует множество факторов, влияющих на успешность оплодотворения. Оплодотворение – часть мощного жизненного потока энергии, которой движет размножение, стремление к продолжению рода, настолько мощный инстинкт, что его отражение находится во многих сопутствующих процессах. Суть процесса оплодотворения имеет поразительное сходство в природе – у растений, у животных людей. Так как человек является социальным существом, то в рассмотрении процесса оплодотворения можно говорить о нескольких сторонах – эмоциональной, социальной, физиологической, физико-химической.
Оплодотворение – процесс физиологический, обусловленный разделением половых клеток на мужские и женские и раздельным существованием этих клеток в естественной среде. На мужские и женские клетки делятся не только по признаку, в чьем теле они находятся. В природе мужские половые клетки отличается высокой активностью, женские половые клетки после слияния с мужской остается в организме и продолжает развиваться до определенного момента, организм особи приспосабливается к новому состоянию, меняясь в соответствии с нуждами развивающегося зародыша.
Человеческие половые клетки называются яйцеклеткой (женская половая клетка) и сперматозоидом (мужская половая клетка). Слияние этих клеток происходит во время соития (полового акта), при нарушении половых функций возможно искусственное оплодотворение.
Оплодотворение происходит при соблюдении множества условий. Если говорить о самом механизме, то рассмотрим, как должно происходить оплодотворение при отсутствии контрацепции и взаимном согласии партнеров.
Женская сторона вопроса
Менструальный цикл начинается с развитием в фолликуле новой яйцеклетки, которая постепенно растет и, достигая определённого состояния, проходит по маточной (фаллопиевой) трубе. Период движения созревшей яйцеклетки по маточной трубе оптимален для оплодотворения, он носит название овуляции. Происходит это на 13-18 день менструального цикла, длительность такого периода составляет до трех дней, он называется фертильным, то есть благоприятным для зачатия. В это время остальные органы женской половой системы готовятся к возможному оплодотворению: верхний слой матки – эндометрий – разрастается, увеличивается его кровоснабжение. Если яйцеклетка будет оплодотворена, то она будет «принята» маткой, если нет – отторгнута. Половая система подает сигнал о неудачном цикле, что оплодотворение не произошло, цикл не закончился беременностью. Наблюдается изменение гормонального фона, под действием которого происходит отторжение лишнего слоя эндометрия и подготовка новой яйцеклетки к созреванию и возможному оплодотворению.
За всю жизнь в организме женщины может произойти примерно 500 циклов, считается, что на момент рождения в женском организме существует потенциал для одного миллиона яйцеклеток, но с возрастом часть из них отмирает, деградирует. Также медицина отмечает возможность «пустого» цикла. Когда овуляция не происходит, а значит оплодотворение не возможно. В организме здоровой женщины нормой считается цикл без овуляции до двух раз за год. Отклонения от схемы возможны при нерегулярной половой жизни, приеме контрацептивов, который могут угнетать функцию яичников и значительно снизить вероятность оплодотворения, либо при резком отказе от приема гормональной контрацепции способствовать повышенному количеству созревших яйцеклеток.
Мужская сторона вопроса
Сперматозоиды продуцируются на протяжении всей жизни мужчины, в минуту в мужском организме производится пятьдесят тысяч половых клеток, во время соития эякулируются (выбрасывается во влагалище, в тело женщины) примерно пятьсот тысяч мужских половых клеток. Из них только 200 пойдут в верном направлении и будут участвовать в гонке оплодотворения яйцеклетки. Созревание мужских клеток происходит в яичках более двух месяцев (примерно 75 дней) происходит рост и развитие сперматозоидов, после чего они перемещаются в придатки яичек, где «дозревают». Находясь в яичках. Сперматозоиды будто находятся в состоянии сна – они формируются физически и могут быть неполноценными – у некоторых могут отсутствовать хвосты или жгутики, без которых невозможно движение, возможна деформация. В придатках яичек находится специфичная среда, которая «будит» сперматозоидов, готовит их к функции оплодотворения – они начинают пытаться двигаться, чувствовать направление, большинство из них вращается вокруг оси. Процесс дозревания займет примерно 12 дней, после чего сперматозоиды можно условно назвать жизнеспособными. Таким образом, на подготовку мужских половых клеток к оплодотворению уходит примерно 3 месяца. Храниться и ждать своей очереди они могут до месяца, после чего происходит растворение сперматозоидов. Полученная белковая масса используется организмом для питания и жизнедеятельности яичек.
Скорость сперматозоидов достигает 70 км/ч, поэтому, попадая в женский организм, достигнуть яйцеклетки они могут гипотетически за 40 минут, на практике на это требуется до 6 часов, поскольку им еще необходимо двигаться против тока жидкости. К тому же кислая среда женского влагалища может снизить активность сперматозоидов, привыкших к щелочной среде. Считается, что во влагалище сперматозоид может существовать до 4 дней, ожидая встречи с яйцеклеткой. Однако большинство из них погибнет уже в первые часы пребывания во влагалище.
Как происходит оплодотворение
В период овуляции яйцеклетка движется по фаллопиевой трубе по дороге к матке. Это идеальное время для оплодотворения. После соития сперматозоиды оказываются во влагалище, они начинают свой путь в поисках яйцеклетки, оплодотворение может произойти в течение нескольких часов после полового акта, иногда на это уходит больше 1 дня. Из 500 000 сперматозоидов, эякулированных при соитии только 200 начнут двигаться против тока жидкости на пути к яйцеклетке. Важно, чтобы «встреча» до попадания яйцеклетки в матку и произошло слияние. Из всех сперматозоидов проникнуть в оболочку яйцеклетки сможет только один, после этого клетка покроется защитной мембраной, что не позволит остальным повторно слиться с яйцеклеткой. Это важный механизм генетического отбора и сохранения хромосомного набора, признаков и свойств будущего организма, которые определяются в ходе оплодотворения. Погибая, остальные сперматозоиды создают среду, при которой происходит частичное растворение оболочки неоплодотворенной яйцеклетки, что облегчает задачу для самого удачливого сперматозоида. При оплодотворении он словно ввинчивается в мембрану яйцеклетки, внутри которой оказываются 2 ядра и 2 хромосомных набора. Специальная химическая пленка обеспечит им защиту от внешнего воздействия «опоздавших» сперматозоидов, после чего слившаяся клетка начинает активно делиться и называется морулой. По сути это эмбрион, внешне напоминающий яйцо, который после успешного оплодотворения продолжает двигаться к матке.
Для нормального и естественного начала беременности, медики называют ее настоящей, эмбрион должен присоединиться к эндометрию – верхнему слою эпителия матки, насыщенному кровеносными сосудами, который успел разрастись, готовясь стать колыбелью будущей жизни. Бывает, что эмбрион так и не срастается с эндометрием и продолжает активное развитие до тех пор, пока в родительских половых клетках достаточно веществ для роста и деления клеток эмбриона. При этом женщина испытывает все признаки беременности и экспресс-тесты могут также давать положительный результат. Однако из-за недостатка питания разросшийся эмбрион, который не смог вовремя пристать к эндометрию либо встретил препятствие на своем пути (полипы, спайки), будет отторгнут материнским организмом, как чужеродный. Такая беременность называется внематочной. Она опасна для женского организма, поскольку влечет нарушение гормонального фона, сопровождается рядом физиологических изменений половой сферы и по результатам неудавшейся беременности дополняется хирургическим вмешательством. Многие женщины после внематочной беременности могут успешно зачать и выносить ребенка, однако из-за возможного риска подлежат обязательному врачебному контролю для предотвращения повторного инцидента. Многократные внематочные беременности – это серьезная причина для беспокойства и лечения половой системы
Факторы оплодотворения
Сложность оплодотворения связана с множеством особенностей, каждая из которых влияет на успешность оплодотворения. Сам по себе половой акт может не привести к зачатию, во многом это зависит от здоровья и возраста партнеров. Только четверть физически здоровых пар сможет зачать ребенка при наличии овуляции и прочих благоприятных условиях.
- Менструальный цикл. Женский организм работает по собственным биологическим часам, некоторые исследователи считают, что наличие менструального цикла – процесса развития яйцеклетки, может быть связано с лунной активностью, по общему мнению, это объясняется изменением гормонального фона – в разные моменты женского цикла содержание гормонов отличается. Оплодотворение яйцеклетки возможно только в период овуляции, когда яйцеклетка освобождается из фолликула и начинает свободное движение внутри женского полового тела. При отсутствии созревшей яйцеклетки оплодотворение невозможно.
- Возраст партнеров. Возраст влияет на генный материал – качество хромосомного набора заложенного в половых клетках, а также активность этих клеток и их способность к оплодотворению. С течением времени мужской организм накапливает негативные факторы, поэтому жизнеспособность сперматозоидов ухудшается. Что касается женских половых клеток. То с возрастом вероятность мутации возрастает, поэтому при беременности женщин старше 35 лет требуется дополнительное обследование – повышается возможность наличия генетических заболеваний у плода, которые существенно осложняют жизнь или могут быть несовместимы с жизнью. В целом процент маленький, однако треть случаев рождения детей с генетической болезнью, это дети рожденные родителями старше 35 лет. В целом для молодой женщины сам процесс беременности будет протекать значительно проще, чем после достижения 35-летнего возраста. У мужчин качество эякулята (семенной жидкости, извергаемой при половом акте) с возрастом также ухудшается.
- Состояние здоровья. При наличии определённых отклонений оплодотворение может быть невозможным: если есть отклонения связанные с эякуляцией – семяизвержением у мужчин, либо низким качеством спермы. Низким качеством может считаться малое количество зрелых и активных сперматозоидов в семенной жидкости. При попадании таких незрелых сперматозоидов в женский организм они не успевают достигнуть яйцеклетки и оплодотворить ее, либо могут быть отторгнуты яйцеклеткой. Также есть вероятность, что при попадании в женскую половую сферу малоактивные сперматозоиды, привыкшие к щелочной среде, будут нейтрализованы кислой средой, которая является нормальной для естественной женской половой микрофлоры. Состояние женского здоровья имеет важное значение: при нарушении цикла, проблемах половой системы, хронических болезнях оплодотворение и вынашивание может быть маловероятным и даже опасным для здоровья. Важно чтобы партнеры прошли медицинское обследование, подтверждающее положительную вероятность оплодотворения.
- Желание иметь ребенка. Кроме вопроса контрацепции речь может пойти об этической стороне вопроса. Как было сказано ранее только четверть физически здоровых потенциальных родителей сможет зачать ребенка во время полового акта. В медицине считается нормальным, если при отсутствии контрацепции пара продолжает попытки естественного оплодотворения на протяжении двух лет. При большем сроке врачи ставят вопрос о необходимости исследования и лечения возможных отклонений. Говорят, что кроме физиологии в процессе оплодотворения участвуют и высшие силы: родители должны попасть не только в идеальный период для зачатия, иметь возможность, но и очень хотеть ребенка, в тех случаях когда беременность планируется. Таким образом, будущий ребенок словно выбирает наиболее удачный период в жизни родителей, когда ему стоит появиться. В этом смысле в оплодотворении обыватели видят божественное чудо жизни.
Некоторые нюансы оплодотворения
В процессе оплодотворения определяется не только пол будущего ребенка, но и черты его характера, внешности. В человеческой клетке находится 46 хромосом, в половой их в меньше – 23 хромосомы, поэтому ребенок может наследовать те генетические признаки, которые у его родителей не проявились. При оплодотворении в объединенной клетке оказывается полный набор хромосом, ребенок будет соответствовать тому фенотипу (внешним признакам), хромосомы которого оказались доминирующими, т.е. эволюционно более сильными, либо тому которые совпали в хромосомной паре. Исключение составляет половой признак. Для мальчиков это набор ХУ-хромосом, для девочек ХХ-хромосом. Поскольку от своей мамы будущий ребенок может получить в хромосомном наборе только Х-хромосому, то влияние на пол ребенка оказывает отцовский фактор – какой набор хромосом будет у сперматозоида, участвовавшего в оплодотворении. Пол будущего ребенка пытаются угадать и обеспечить разными способами – начиная со специальных диет, определяя идеальное время для зачатия по месяцам и возрасту родителей, и заканчивая позами для полового акта. Фактически это будет зависеть от зачатия. Считается, что У-сперматозоиды более активные и быстрые, но живут меньше, поэтому если оплодотворение произошло в первые часы, то родителям можно ждать мальчика. Х-сперматозоиды отличаются живучестью и выносливостью, однако скорость их ниже, поэтому они имеют шансы на оплодотворение, если овуляция началась после полового акта, либо встреча с яйцеклеткой произошла после 12 часов с момента соития, когда У-сперматозоиды потеряли активность или погибли. В этих случаях после оплодотворения должна появиться девочка.
Для родителей, которые не могут зачать ребенка естественным путем по каким-либо причинам, ест ь возможность воспользоваться медицинскими услугами и участвовать в искусственном оплодотворении. В зависимости от проблемы, которая мешает естественному оплодотворению, подбирается оптимальный вариант, создаются необходимые условия для зачатия и оплодотворения, проводится наблюдение за успешностью беременности. В остальном процесс развития ребенка в теле матери ничем не отличается от обычного оплодотворения. В этом случае решается проблема возможности зачатия, и родители обретают шанс выносить здорового малыша.
Оплодотворение – самый первый этап зарождения новой жизни. Он начинается со встречи и соединения двух половых клеток: мужской и женской — сперматозоида и яйцеклетки. На месте их слияния образуется зигота – клетка, объединившая в себе полный комплект из 46 хромосом с генетической информацией, полученных от родительских клеток. На этапе оплодотворения уже определился пол будущего человека. Он выбирается случайно, как лотерея. Известно, что и яйцеклетка, и сперматозоид содержат по 23 хромосомы, одна из которых – половая. Причем яйцеклетка может содержать только X- половую хромосому, а сперматозоид — как Х, так и Y- половую хромосому (примерно по 50%). Если с яйцеклеткой соединится сперматозоид с Х-половой хромосомой – ребенок будет женского пола, с Y-хромосомой – мужского.
Как происходит процесс оплодотворения
Примерно в середине месячного цикла у женщины происходит овуляция – из фолликула, находящегося в яичнике, в брюшную полость выходит созревшая яйцеклетка, способная к оплодотворению. Ее тут же подхватывают реснички-ворсинки фаллопиевых труб, которые сокращаясь, проталкивают яйцеклетку внутрь. С этого момента организм женщины готов к оплодотворению, и примерно сутки жизнеспособная яйцеклетка в маточных трубах будет ожидать встречи со сперматозоидом. Чтобы она состоялась, ему придется проделать долгий, тернистый путь. Попав во время полового акта с порцией семенной жидкости во влагалище, почти полмиллиарда сперматозоидов, виляя для ускорения хвостиками, устремляются вверх.
До заветной встречи нужно пройти расстояние примерно в 20 сантиметров, что займет несколько часов. На пути спермиев попадется немало преград, преодолевая которые, большинство хвостатых погибнет. До цели дойдут самые выносливые сперматозоиды. Чтобы оплодотворение состоялось, в матку должны проникнуть не менее 10 миллионов, которые будут помогать прокладывать друг другу путь. До финиша дойдут всего несколько тысяч, а попадет внутрь только один из них. Не обязательно самый сильный, скорее везунчик, который окажется ближе всех к норке-входу, над рытьем которой трудились все, чтобы пробить защитную оболочку яйцеклетки.
Как только сперматозоид оказывается внутри яйцеклетки, происходит их слияние, т.е. оплодотворение. Теперь это уже не спермий и яйцеклетка по отдельности, а единая клетка – зигота. Вскоре она начнет свое первое деление, образуя две клетки. Затем произойдет их дальнейшее деление на четыре, восемь клеток и т.д. Постепенно делящиеся клетки превратятся в эмбрион, который фаллопиевые трубы, сокращаясь, будут проталкивать по направлению к матке. Ему нужно поскорее покинуть это место, т.к. если он задержится, то произойдет имплантация прямо в яйцеводе, что приведет к внематочной беременности. Примерно на пятый-шестой день эмбрион достигает цели: он попадает в матку, где пару дней будет находиться в свободном плавании, выискивая место, куда бы прикрепиться. Имплантация эмбриона происходит в среднем на седьмой-десятый день после оплодотворения, иногда чуть раньше или позже. Найдя удобное место, он будет почти двое суток, как буравчик, вгрызаться в пышный эндометрий, чтобы прочнее закрепиться. Погружаясь вглубь, он задевает кровеносные сосуды, расположенные в стенке матки, поэтому на месте имплантации происходят небольшие кровоизлияния. В это время женщина может заметить у себя незначительные кровянистые выделения, которые называют имплантационным кровотечением и относят к ранним симптомам беременности. Имплантировавшийся зародыш начинает выделять в кровь матери ХГЧ – гормон беременности, на который реагируют тесты на беременность. Поэтому через дней десять после овуляции, можно попробовать замочить первый тест. В случае подтверждения беременности и удачного ее развития, эмбрион продолжит свой рост и формирование, и через 9 месяцев на свет появится новый человек.
Искусственное оплодотворение
Искусственное оплодотворение помогает парам зачать долгожданного малыша в случае мужского или женского бесплодия. В зависимости от причины бесплодия назначают тот или иной метод искусственного оплодотворения. Беременности, наступившие в результате любого из них, являются абсолютно естественными и не требуют дальнейшего специального наблюдения. Существует три основных способа искусственного оплодотворения:
— ИИ (искусственная инсеминация);
— ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение);
— ИКСИ (интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида).
Самый простой и доступный – это искусственная инсеминация. При этой процедуре мужская семенная жидкость через катетер вводится непосредственно в матку женщины, далее сперматозоиды самостоятельно продвигаются в маточные трубы для встречи с яйцеклеткой, где происходит оплодотворение естественным образом. Перед введением, сперму специально подготавливают: отбраковывают слабые сперматозоиды, оставляют наиболее активные и подвижные, способные к оплодотворению.
Перед ИИ пара проходит медицинское обследование, сдает анализы на половые инфекции, мужчине делают спермограмму (анализ спермы), у женщины проверяют на проходимость фаллопиевые трубы, чтобы избежать внематочной беременности. Часто, для большей отдачи процедуры, дополнительно стимулируют овуляцию медикаментозными препаратами.
Искусственную инсеминацию назначают при:
— отсутствии овуляции;
— вагинизме, когда из-за спазмов и непроизвольных сокращений лобково-копчиковой мышцы у женщины, крайне затрудняется проникновение пениса;
— шеечном факторе бесплодия, когда сперматозоиды не могут проникнуть в матку и гибнут во влагалище;
— сексуальном расстройстве партнера и невозможности провести полноценный половой акт;
— плохом анализе спермы;
— бесплодии у молодых пар. ИИ выбирают как первый способ борьбы с необъяснимым бесплодием.
Эффективность данного метода составляет в среднем 20-25%. Этот процент может быть больше или меньше, в зависимости от возраста пары, качества спермы и прочих факторов.
ЭКО – экстракорпоральное оплодотворение, процедура довольно длительная и трудоемкая. Ее назначают, когда испробованы все способы лечения бесплодия, а результатов нет. Первоначально пара проходит полный медицинский осмотр и обследование, сдают анализы мочи, крови, на половые инфекции, гормоны, женщинам делают УЗИ малого таза, проверяют проходимость маточных труб, мужчинам делают спермограмму. Затем приступают непосредственно к процедуре ЭКО. Она состоит из нескольких этапов. Вначале проводят женщине гиперстимуляцию яичников, вводя в организм инъекции с определенными гормонами, чтобы созрело несколько полноценных, готовых к оплодотворению яйцеклеток. Затем эти яйцеклетки изымаются: под общим наркозом делаются проколы внизу живота со стороны яичника или под местной анестезией через влагалище вводится игла.
Перед оплодотворением, отобранная порция мужского семени проходит подготовку: сперматозоиды отделяют от семенной жидкости, переносят в инкубатор и помещают в питательную среду. Далее наиболее активные и полноценные сперматозоиды (около 100 тысяч) в стеклянной чаше смешивают с яйцеклетками, изъятыми у женщины. Через сутки уже можно будет увидеть, произошло ли оплодотворение. Если оно свершилось, то наиболее жизнеспособные зиготы отбирают, чтобы из них вырастить эмбрионы. Еще через 24 часа можно определить, происходит ли развитие зародышей. Им дают еще 2-3 суток подрасти и пересаживают при помощи тонкого катетера через влагалище в матку.
Обычно переносят два-три эмбриона (иногда больше), чтобы хотя бы один из них прижился. Оставшиеся качественные зародыши замораживают и хранят при температуре -196С. В дальнейшем, если пара захочет еще иметь детей, не нужно будет проводить заново оплодотворение, достаточно будет воспользоваться готовыми эмбрионами. Если пересадка прошла успешно, зародыши прижились и имплантировались в матку, далее развивается обычная беременность. Если через 10-14 дней начнется менструация, значит попытка оказалась неудачной. Вероятность наступления беременности методом ЭКО – при подсадке двух эмбрионов составляет 20%, трех – 30%.
В тех редких случаях, когда при процедуре ЭКО приживаются 3 и более эмбрионов, по медицинским показаниям или желанию женщины, могут провести редукцию. Лишние зародыши удаляются, не создавая угрозы для оставшихся. В зависимости от выбранного способа редукции, процедуру проводят на сроке от 5 до 10 недель беременности.
Еще несколько десятилетий назад зачатие в пробирке казалось фантастикой, сейчас это реальная действительность.
ИКСИ – интроплазматическая инъекция сперматозоида, назначается при мужском факторе бесплодия, когда по каким-либо причинам сперматозоид не может проникнуть в яйцеклетку. Чаще всего это случается из-за малого количества подвижных сперматозоидов, отсутствия самих сперматозоидов в семенной жидкости, тератоспермии и прочих паталогиях спермы.
При данной процедуре сперматозоид при помощи тончайшей иглы вводится внутрь яйцеклетки. Яйцеклетка предварительно извлекается из яичника женщины. Все манипуляции проводятся под микроскопом. Вначале яйцеклетку обрабатывают специальным раствором, чтобы растворилась внешняя оболочка, затем иглой вводится сперматозоид.
При процедуре ИКСИ пара проходит такую же подготовку и обследование как и при ЭКО. Отличие состоит в том, что при ЭКО сперматозоиды, находятся с яйцеклетками в специальном растворе и самостоятельно проникают внутрь, а при ИКСИ – отбирается один, самый здоровый и жизнеспособный сперматозоид и помещается внутрь яйцеклетки при помощи иглы. Отбор сперматозоида происходит под очень мощным микроскопом, с четырехсоткратным увеличением. Разновидностью метода ИКСИ считается ИМСИ, когда отбор спермия производят под более мощным микроскопом, с увеличением в 6000 раз. Вероятность наступления беременности при ИКСИ составляет примерно 30%.
Оплодотворение - это процесс объединения мужской и женской гамет, который приводит к формированию зиготы и последующему развитию нового организма. В процессе оплодотворения происходит установление диплоидного набора хромосом в зиготе, что определяет выдающееся биологическое значение этого процесса.
В зависимости от видовой принадлежности организмов у животных, размножающихся половым путем, различают наружное и внутреннее оплодотворение.
Наружное оплодотворение происходит в окружающей среде, в которую поступают мужские и женские половые клетки. Например, наружным является оплодотворение у рыб. Выделяемые ими мужские (молока) и женские (икра) половые клетки поступают в воду, где и происходит их «встреча» и объединение. Данные об оплодотворении у морских ежей свидетельствуют о том, что уже через 2 секунды после соприкосновения сперматозоидов и яйцеклетки наступают изменения в электрических свойствах плазменной мембраны яйцеклетки. Слияние содержимого гамет наступает через 7 секунд.
Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов из мужского организма в женский в результате полового акта. Такое оплодотворение встречается у млекопитающих, причем центральным моментом здесь является исход встречи между половыми клетками. Считают, что в яйцеклетку этих животных проникает ядерное содержимое лишь одного сперматозоида. Что касается цитоплазмы сперматозоида, то у одних животных она поступает в яйцеклетку в небольшом количестве, у других совсем не поступает в яйцеклетку.
У человека оплодотворение происходит в верхней части фаллопиевой трубы, причем в оплодотворении, как и у других млекопитающих, участвует лишь один сперматозоид, ядерное содержимое которого поступает в яйцеклетку. Иногда в фаллопиевой трубе может оказаться не одна, а две или более яйцеклеток, в результате чего возможно рождение двоен, троен и т. д. Например, в XVIII в. зарегистрирован случай рождения в России одной матерью (женой крестьянина Федора Васильева) 16 двоен, 7 троен и 4 четверней (всего 69 детей).
В результате оплодотворения в оплодотворенной яйцеклетке восстанавливается диплоидный набор хромосом. Яйцеклетки способны к оплодотворению в течение примерно 24 часов после овуляции, тогда как оплодотворяющая способность сперматозоидов сохраняется до 48 часов.
В механизмах оплодотворения многое еще остается неясным. Предполагают, что проникновение в яйцеклетку ядерного материала лишь одного из множества сперматозоидов связано с изменениями электрических свойств плазматической мембраны яйцеклетки. По вопросу о причинах активации сперматозоидом метаболизма яйцеклетки существует две гипотезы. Одни исследователи считают, что связывание сперматозоида с внешними рецепторами на поверхности клеток представляет собой сигнал, который через мембрану поступает внутрь яйцеклетки и активирует там инозитолтрифосфат и ионы кальция. Другие полагают, что сперматозоиды содержат специальный инициирующий фактор.
Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зиготе, развитие организмов через образование зигот называют зигогенезом. Экспериментальные разработки, выполненные в последние годы, показали, что оплодотворение яйцеклеток млекопитающих, включая человека, возможно и в пробирке, после чего зародыши, развившиеся в пробирке, могут быть имплантированы в матку женщины, где они могут развиваться дальше. К настоящему времени известны многочисленные случаи рождения «пробирочных» детей Установлено также, что оплодотворить яйцеклетку человека способны не только сперматозоиды, но и сперматиды. Наконец, возможно оплодотворение яйцеклеток (лишенных искусственно ядер) млекопитающих ядрами их соматических клеток.
В отличие от зигогенеза, многие животные организмы способны к размножению в естественных условиях путем партеногенеза (от греч. parthenos - девственница и genesis - рождение). Различают облигатный и факультативный партеногенез. Облигатный партеногенез - это размножение организмов из неоплодотворенной яйцеклетки. Такой партеногенез служит способом размножения животных более 90 видов, включая некоторых позвоночных. Примером облигатного партеногенеза является размножение кавказской скальной породы ящерицы, представленной только женскими особями. Напротив, факультативный партеногенез заключается в том, что яйцеклетки способны развиваться как без оплодотворения, так и после оплодотворения. Факультативный партеногенез в свою очередь бывает женским и мужским. Женский партеногенез част у пчел, муравьев, коловраток, у которых из неоплодотворенных яйцеклеток развиваются самцы. Мужской партеногенез встречается у некоторых изогамных водорослей.
У растений также известны случаи, когда зародыш развивается из не оплодотворенной яйцеклетки. Как отмечено выше, это явление получило название апомикса. Оно очень широко встречается у многих покрытосеменных растений, в т. ч. у культивируемых, таких, как свекла, хлопчатник, лен, табак и другие.
Наряду с естественным партеногенезом различают искусственный (индуцированный) партеногенез, который можно вызвать раздражением яйцеклеток с помощью физических или химических факторов, что ведет к активации яйцеклеток и, как следствие, к развитию неоплодотворенных яиц. Искусственный партеногенез наблюдали в случае животных, принадлежащих ко многим систематическим группам - иглокожим, червям, моллюскам и даже некоторым млекопитающим.
Известна форма партеногенеза, получившая название андроге-неза (от греч. andros - мужчина, genesis - рождение). Если в яйцеклетке инактивировать ядро и если после этого в нее проникнет несколько сперматозоидов, то из такой яйцеклетки в результате слияния мужских (сперматозоидных) ядер развивается мужской организм. Широко известны эксперименты В. Л. Астаурова (1904-1974), который показал андрогенез на тутовом шелкопряде. Эти опыты заключались в следующем. В яйцеклетках шелкопряда одного вида (Bombyx mandarina) с помощью высокой температуры инактивировали ядра, а затем такие яйцеклетки оплодотворяли сперматозоидами шелкопряда другого вида (В. mori). Проникнув в яйцеклетки, последние сливались между собой, что давало начало новым организмам, которые по своим свойствам оказались отцовскими организмами (В. mori). Скрещивания этих организмов с самками В. mori давало потомство, принадлежащее к В. mori.
Роль партеногенеза и его форм в природе невелика, т. к. он не обеспечивает широких адаптивных возможностей организмов. Однако его использование имеет практическое значение. В частности, Б. Л. Астауровым был разработан способ получения партеноге-нетического потомства у тутового шелкопряда, что широко используется в промышленном производстве шелка.
В отличие от зигогенеза и партеногенеза существует гиногенез (от греч. gyne - женщина), который представляет собой псевдогамию, заключающуюся в том, что сперматозоид встречается с яйцеклеткой и активирует ее, но ядро сперматозоида не сливается с ядром яйцеклетки. В этом случае позволяющее потомство состоит только из женских особей. У отдельных видов круглых червей, рыб и земноводных гиногенез служит нормальной формой размножения, давая потомство, состоящее только из самок. Гиногенез можно вызвать и искусственно с помощью факторов, способных разрушать клеточные ядра (радиации, температуры и др.). В частности, описаны случаи искусственного гиногенеза у тутового шелкопряда, у некоторых видов рыб и амфибий. Получение таких форм может иметь некоторое практическое значение в случае хозяйственно полезных видов.
Как было отмечено выше, оплодотворение у цветковых (покрытосеменных) имеет существенную отличительную особенность в виде двойного оплодотворения (С. Г. Навашин, 1896), которое сводится к тому, что в зародышевом мешке гаплоидная яйцеклетка и дипло-идная центральная клетка оплодотворяются спермиями, в результате чего образуется диплоидный зародыш и триплоидная клетка, развивающаяся в клетки эндосперма
Партеногенез, андрогенез и гиногенез являются формами нарушения полового размножения. Предполагают, что эти формы возникли в ходе эволюции в результате частных эволюционных приспособлений.