Этапы оплодотворения. Проникновение сперматозоидов в ооциты

Оплодотворение происходит в несколько последовательных этапов при условии исключительной координации и коммуникации между двумя основными сторонами-участниками — яйцеклеткой и сперматозоидами. Каждая из гамет должна претерпеть ряд изменений, прежде чем наступит окончательный этап их соединения.

Проникновение сперматозоидов в ооцит. Яйценосный холмик (cumulus oophorus) — специализированный слой зернистых клеток, окружающих ооцит млекопитающих после овуляции. В процессе созревания ооцита совокупность кумулюсных клеток подвергается расширению и насыщению слизью, что приводит к образованию объемной массы, содержащей большое количество внеклеточного матрикса, скрепляющего соседние клетки.

Клетки бугорка и их матрикс, по-видимому, участвуют в нескольких процессах, относящихся к репродукции, в том числе в захвате кумулюсно-ооцитарного комплекса маточной трубой и повышении шансов на его встречу с одним или несколькими сперматозоидами, достигшими ампулярного отдела трубы. Внеклеточный матрикс состоит из разнообразных гликопротеинов и протеогликанов, преобладающим компонентом здесь выступает гиалуроновая кислота. Проникновение сперматозоидов через массу кумулюсных клеток осуществляется как за счет механических, так и химических факторов.

Для того чтобы проложить дорогу через внеклеточный матрикс яйценосного холмика, необходимыми и, по-видимому, достаточными являются два условия: гиперактивация сперматозоидов и связывающаяся с мембраной гиалуронидаза. Роль гиалуронидазы в пенетрации кумулюсной массы спорна, так как во время этого процесса in vitro акросома у большинства сперматозоидов остается интактной. При этом сперматозоиды, у которых отсутствует гиалуронидаза, сохраняют способность проникать в кумулюсную массу и достигать блестящей оболочки (БО). Роль клеточной массы яйценосного холмика в оплодотворении не совсем ясна.

Тем не менее накоплено много доказательств того, что наличие яйценосного холмика весьма благоприятно отражается на процессах оплодотворения у человека, в том числе и за счет стимуляции превращения проакрозина в акрозин и инициации акросомальной реакции. В то же время удаление яйценосного холмика не препятствует пенетрации сперматозоидов и оплодотворению.

оплодотворение

Взаимодействие сперматозоидов с блестящей оболочкой. В конце концов, после долгого путешествия и проникновения через массу клеток яйценосного холмика, сперматозоид вступает в контакт с БО — специфическим внеклеточным матриксом, или покровом, ооцита, в котором, как полагают, происходит видоспецифичное распознавание гамет. У млекопитающих БО состоит из транскриптов трех высококонсервативных генных семейств, именуемых ZPA, ZPB и ZPC. Зрелые продукты этих генов, основанные на специфичных аминокислотных последовательностях, получили названия ZP1, ZP2 и ZP3. Они синтезируются в процессе оогенеза самим ооцитом и отличаются гетерогенностью благодаря интенсивной посттрансляционной модификации, в том числе гликозилированию.

Уточнение функций отдельных протеинов семейства ZP человека затруднительно из-за ограниченной доступности нативного человеческого ZP: большинство исследований БО и распознавания в ней сперматозоидов проводили на мышиной модели. У мышей протеин ZP3 выступает в качестве молекулы рецептора сперматозоида, опосредуя его связывание с ин-тактной БО. Общепринятая в настоящее время модель подразумевает, что О-связанные олигосахаридные цепи ZP3 действуют на сперматозоиды как связывающий эпитоп. ZP3 служит первичным лигандом для сперматозоида, в то время как ZP2 у мышей выступает вторичным рецептором, связывающим сперматозоид, прошедший акросомальную реакцию. При этом ZP1 считают остовподобным белком, обеспечивающим перекрестную связь между протеинами ZP2 и ZP3.

Сложность строения мембраны сперматозоида, наряду с трудностями ее выделения и очищения, создает существенные препятствия для идентификации сперматозоидного аналога лиганда оболочки ооцита.

Белки сперматозоида, которые, как предполагают, участвуют в процессе связывания с БО, были идентифицированы благодаря реализации нескольких подходов, в том числе с использованием ингибирующих моноклональных антител. Некоторые из этих протеинов считают специфическими первичными рецепторами сперматозоидов для ZP3, в то время как остальные — неспецифическими адгезивными протеинами для матрикса БО. Пока среди протеинов сперматозоида, потенциально способных, в частности, связывать олигосахариды ZP3, основными кандидатами считают поверхностный фермент р1,4-галактозилтрансферазу-1 (GalT) и два мембранных белка — sp56 и sp95. При этом GalT удовлетворяет практически всем критериям ZP3-рецептора.

оплодотворение

Предположительно он специфически распознает и связывает N-ацетилглюкозаминовый остаток ZP3 — фермент-субстратная реакция, в которой ZP3 выступает в качестве субстрата. Локализация GalT на плазматической мембране, покрывающей дорсальные отделы передней части головки сперматозоида, обусловливает потерю способности сперматозоидом, прошедшим акросомальную реакцию, связываться с БО, ведь в процессе акросомальной реакции плазматическая мембрана, несущая на себе GalT, утрачивается. Связывание ZP3 со сперматозоидом запускает ряд внутриклеточных сигнальных каскадов, завершающихся слиянием плазматической мембраны и подлежащей наружной акросомальной мембраны (то есть акросомальной реакцией).

Способность ZP3 выступать в качестве индуктора акросомальной реакции зависит от его полипептидной цепи, в то время как способность служить рецептором сперматозоида — исключительно от боковых олигосахаридных цепей. гРЗ-индуцированный экзоцитоз содержимого акро-сомы происходит посредством двух сигнальных путей, зависящих от сперматозоида.

• По первому пути связывание ZP3 с GalT и другими потенциальными рецепторами приводит к активации гетеротримерного гуанозинтрифосфат-связывающего белка и фосфолипазы С, вызывая повышение концентрации цитоплазматического кальция.
• По второму пути связывание ZP3 с этим(и) же рецептором (рецепторами) стимулирует временный приток кальция по каналам Т-типа.

В заключительных стадиях передачи сигнала эти феномены, исходно индуцированные ZP3, обеспечиваются протеинами транзиентного рецепторного потенциала, потенциальными субъединицами ионных каналов, что обеспечивает дополнительную «подкачку» кальция и приводит к длительному повышению концентрации цитоплазматического кальция, запускающему процесс экзоцитоза.

Проникновение сперматозоида через блестящую оболочку (БО). Пенетрация БО, по-видимому, обусловлена несколькими факторами, в том числе физическими (например, гиперактивированной подвижностью сперматозоида — повышением амплитуды жгутиковых биений хвоста и, как правило, возрастанием асимметрии биений) и химическими (например, действием протеаз и глюкозидаз). Протеазы могут быть поверхностными, связанными с мембраной и растворимыми (протеазы, входящие в состав содержимого акросомы). Сперматозоид проникает сквозь плотную БО, прокладывая себе дорожку шириной, равной диаметру головки.

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Слияние сперматозоида с яйцеклеткой - ооцитом. Результаты"

Оглавление темы "Оплодотворение и имплантация яйцеклетки":
  1. Этапы оплодотворения. Проникновение сперматозоидов в ооциты
  2. Слияние сперматозоида с яйцеклеткой - ооцитом. Результаты
  3. Активация ооцита - кортикальная реакция. Блокирование полиспермии в яйцеклетке
  4. Мужской пронуклеус в яйцеклетке. Объединение геномов в ооците
  5. Имплантация эмбриона. Факторы регулирующие
  6. Рецептивность эндометрия. Имплантационное окно и пиноподии
  7. Молекулы адгезии эндометрия и эмбриона. Интегрины, трофинин и муцины
  8. Цитокины и факторы роста эндометрия участвующие в имплантации. Интерлейкины и ХГЧ
  9. Гены НОХ. Децидуализация эндометрия при имплантации
  10. Инвазия трофобласта эмбриона при имплантации. Механизмы

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: