скачать книгу бесплатно
За невестою своей
Королевич Елисей
Между тем по свету скачет…
Четкое совпадение, только он скачет и днем и ночью, а у нас все происходит в темноте, где из влагалища сперматозоид проходит в матку через канал шейки матки, где света, в общем-то, и нет.
Перед ним гора крутая,
Вкруг нее страна пустая,
Под горою темный вход.
Он туда скорей идет.
Перед ним во мгле печальной
Гроб качается хрустальный,
И в хрустальном гробе том
Спит царевна вечным сном…
Если мы переведем это на биологический язык, получится, что перед ним – крутое восхождение в гору по стенке матки, а потом темный ход – маточные трубы. В конце трубы на одной из бахромок ампулы маточной трубы лежит яйцеклетка. Гроб хрустальный – это блестящая оболочка. «Спит царевна вечным сном» – это гипербола, так как мы знаем, что сон этот не вечный и что застыла яйцеклетка в метафазе второго деления мейоза, и без сперматозоида она не сможет закончить мейоз, то есть проснуться.
Еще одно важное замечание. В сказке Александр Сергеевич не пишет о том, что, когда царевич путешествовал в поисках невесты, на его голове был шлем, а когда он подошел к гробу, то шлема у него уже не было. Великий русский поэт об этом не пишет, но на иллюстрациях к сказкам мы это видим. Что это значит? Помните, я рассказывал, что для защиты головки сперматозоида в придатке яичка он получил шлем из гликопротеинов? Сперматозоид теряет свой шлем во время путешествия по матке и маточной трубе. «Потеря» шлема называется капацитация. Если не «снять» шлем, то рецептор ZP3 не сможет приклеиться к белку ZP3, а это значит, что не будет акросомальной реакции. Короче говоря, в итоге ничего не произойдет.
И о гроб невесты милой
Он ударился всей силой.
Гроб разбился. Дева вдруг
Ожила. Глядит вокруг
Изумленными глазами
И, качаясь над цепями,
Привздохнув, произнесла:
«Как же долго я спала!»
И встает она из гроба…
Ах!.. и зарыдали оба.
Здесь даже пояснять ничего не надо. После проникновения через блестящую оболочку – хрустальный гроб – и контакта сперматозоида с яйцеклеткой она просыпается и завершает мейоз. Ядро сперматозоида проникает внутрь яйцеклетки. Два влюбленных гаплоидных ядра (мужской и женский пронуклеусы) сливаются, и образуется зигота. Так зародилась новая жизнь, и зарыдали царевна и царевич от счастья.
Рисунок 27. Сперматозоид в роли Королевича Елисея
Теперь представьте себе, что у царевича пропал конь или он подвернул ногу. Такие царевичи не могут пройти через канал шейки матки и взобраться на крутую гору, чтобы подойти к пещере маточных труб. Что же делать? Вызываем волшебника-инсеменатора. Он собирает всех царевичей в шприц и через трубку доставляет их прямо к пещере в полость матки. Искусственная инсеменация – это не волшебство, а вспомогательные репродуктивные технологии, то есть технологии, помогающие размножению.
Искусственная инсеменация очень часто используется в животноводстве. Молоко дают коровы, но не быки. Значит, надо, чтобы в потомстве были только тёлочки. Как это сделать? Отбираем только сперматозоиды с женской половой хромосомой и только их вводим в полость матки коровы. Такие сперматозоиды тяжелее, так как в них большая Х, а не маленькая мужская половая хромосома. Конечно, при искусственной инсеменации папа-бык не очень доволен, так как он является только источником сперматозоидов, не видит красавицу-корову и не участвует в процессе оплодотворения. Но его мнение и не является определяющим. Главное, что хозяин быка и коров получает только телочек и развивает свой молочный бизнес (рисунок 28).
Рисунок 28. Искусственная инсеминация
Не всегда даже искусственная инсеменация может помочь сперматозоидам добраться до яйцеклетки. Если «пещера» завалена камнями, то через нее не пройти, поэтому при непроходимости маточных труб нужны другие волшебники и другие волшебные технологии.
Имя главного современного волшебника – Роберт Эдвардс. Этот британский ученый, нобелевский лауреат 2010 года, разработал поистине фантастическую технологию получения детей в пробирке. В июле 1978 года появился первый в мире ребенок из пробирки – Луиза Браун. Волшебство, придуманное Робертом Эдвардсом, называют экстракорпоральным оплодотворением, то есть оплодотворением вне тела мамы. И в мире сейчас живут тысячи детей, зачатие и первые дни жизни которых прошли за пределами тела мамы.
Самый простой вариант волшебства в пробирке называется просто ЭКО, или экстракорпоральное оплодотворение. Во время ЭКО в пробирку помещают яйцеклетку, полученную из яичника мамы и сперматозоиды папы. Сперматозоиды предварительно заставляют поплавать в бассейне, в который добавлена жидкость из половых путей мамы. Это нужно, чтобы снять шлем с головки сперматозоидов. Вы помните, что это называется капацитация. Весь дальнейший процесс встречи яйцеклетки и сперматозоида ничем не отличается от того, что происходит в маточных трубах. Иногда сперматозоиды не могут повторить все события даже в идеальных искусственных условиях пробирки. Тогда берут головку одного из сперматозоидов и очень тонкой пипеткой вводят ее прямо внутрь яйцеклетки. Такое волшебство называется интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ – IntraCytoplasmic Sperm Injection, ICSI, рисунок 29).
Рисунок 29. ЭКО и ИКСИ
Волшебство, придуманное Робертом Эдвардсом, открыло новые перспективы для семей, в которых женщина больна или является носителем митохондриального заболевания. В случае многих наследственных заболеваний всегда есть шанс не получить «больной» ген, или здоровый ген одного из родителей не даст проявиться болезни. Однако в случае митохондриальных болезней у мамы шанса на удачу и везение нет. Мы все получаем свои митохондрии только от мамы. Так как же помочь парам, в которых у женщины есть митохондриальная болезнь, родить здорового ребенка? Надо позаимствовать яйцеклетку у женщины со «здоровыми» митохондриями, удалить из нее ядро и вместо него поместить ядро яйцеклетки будущей мамы. Далее проводят известную вам процедуру ЭКО, в результате которой образуется зигота из клеток трех родителей (рисунок 30). Наследственная информация в ядре – от мамы и папы, а в митохондриях – от здоровой женщины-донора. Так что поговорка – «третий лишний» не всегда верна.
Рисунок 30. Ребенок от трех родителей
Счастливая встреча сперматозоида и яйцеклетки – это начало длинного путешествия под названием жизнь, и первые девять месяцев мы провели внутри мамы. Что мы там делали и как из одной-единственной клетки появился человек, вы узнаете в следующих рассказах.
В сухом остатке:
• Сперматозоид двигается к яйцеклетке по хемотаксису.
• Во время движения по половым путям женщины происходит капацитация – удаление гликопротеинов с поверхности головки сперматозоида.
• Для инициации акросомальной реакции необходимо взаимодействие рецептора на головке сперматозоида с белком ZP3 блестящей оболочки яйцеклетки.
• Во время акросомальной реакции ферменты акросомы растворяют участок блестящей оболочки яйцеклетки для прохождения головки сперматозоида.
• Взаимодействие мембраны головки сперматозоида с мембраной яйцеклетки запускает кортикальную реакцию, и яйцеклетка завершает мейоз.
• Кортикальная реакция – это освобождение содержимого кортикальных гранул в пространство между мембраной яйцеклетки и блестящей оболочкой (переветилиновое пространство).
• В результате кортикальной реакции меняется структура блестящей оболочки, и через нее не могут пройти сперматозоиды.
• К вспомогательным репродуктивным технологиям (ВПР) относят искусственную инсеменацию, экстракорпоральное оплодотворение и интрацитоплазматическую инъекцию сперматозоида.
• Зигота образуется после слияния мужского и женского пронуклеусов.
Первые дни жизни – путешествие в трубе и поиски дома на 39 недель
Оплодотворение – это лишь начало долгого пути. Не все оплодотворенные яйцеклетки станут новорожденными детьми. Впереди много сложностей и трудностей. Первые пять дней нашей жизни похожи на сказку Сергея Владимировича Михалкова «Жадный Вартан». В ней жадный богач заказал сшить из одной овчины сначала две, потом три, и в конечном итоге – семь шапок. В результате он и получил свои семь, но не шапок, а маленьких шапочек.
Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой. Зигота начинает делиться. Но делится она очень быстро и в результате оказывается в стесненных условиях, так как ограничена пространством внутри блестящей оболочки. Поэтому процесс деления зиготы называют дроблением. В результате дробления из зиготы сначала образуется две клетки – два бластомера, потом четыре, потом восемь и т. д. (рисунок 31).
Рисунок 31. От оплодотворения до имплантации
До стадии восьми бластомеров все клетки одинаковые, и из каждой может развиться новый человек, то есть теоретически могут родиться восемь близнецов. 18 ноября 1983 года в семье Грэма и Джанет Уотсонов родилось шесть близнецов-девочек. Все они до сих пор живы и здоровы, а одна из них сама уже стала мамой. Произошло это в Ливерпуле. Поэтому Ливерпуль может по праву гордиться не только великой ливерпульской четверкой ансамбля «Битлз», но знаменитой шестеркой близнецов Уотсонов.
На четвертый день после оплодотворения внутри блестящей оболочки появляется многоклеточная, или многобластомерная, структура, которая по внешнему виду напоминает тутовую ягоду. Кто не видел тутовую ягоду, скажу, что она похожа на ягоду малины. Тутовая ягода по-латыни – морула (morula), поэтому эту стадию нашего развития называют «стадия морулы». В это время мы уже практически прошли всю маточную трубу и готовимся попасть в полость матки.
Дальнейшее деление бластомеров приводит к тому, что они распределяются одним слоем под блестящей оболочкой, а внутри морулы появляется полость – бластоцель. Когда появляется полость (это происходит на шестой день), мы с вами из морулы превращаемся в бластоциту и выпрыгиваем из трубы в полость матки. В отличие от морулы клетки бластоцисты, хотя все еще окруженные блестящей оболочкой, начинают отличаться друг от друга (рисунок 32).
Рисунок 32. Бластоциста
Одни клетки формируют стенку полого шарика-бластоцисты. Это клетки трофобласта, они пойдут на образование плаценты, которая на девять месяцев свяжет нас с организмом мамы. Не всем клеткам удается попасть в трофобласт. Не попавшие в трофобласт клетки «выдавливаются» внутрь бластоцеля и называются внутренней клеточной массой, или эмбриобластом. Эмбриобласт – это не несчастные, а счастливые клетки, потому что многие из них будут образовывать не временные (провизорные) органы внутриутробного развития, такие как плацента, а настоящие клетки органов нашего тела.
Итак, мы оказались в полости матки и все еще окружены гладкой блестящей оболочкой, что крайне опасно, так как через канал шейки матки недолго вылететь наружу и стать одним из тех, кто не прожил счастливые девять месяцев в чреве мамы и не прошел через удивительные превращения из бластоцисты в человека. Поэтому срочно выходим из плена блестящей оболочки. Одновременно в эмбриобласте формируем два слоя клеток: контактирующий с жидкостью бластоцеля гипобласт и лежащий над ним второй слой – эпибласт (рисунок 33).
Рисунок 33. Эпибласт и гипобласт
Надо торопиться закрепиться в матке, поэтому быстро преобразуем однослойный трофобласт в двухслойный. Наружный слой формируем из многоядерных, липких и агрессивных клеток – это будет синцитиотрофобласт, а внутренний слой оставляем без изменений в виде одноядерных клеток цитотрофобласта. Выбравшись из застенков блестящей оболочки, синцитиотрофобласт прилипает к внутреннему слою стенки матки (эндометрию) и начинает разрушать его, формируя для нас удобную пещеру.
На 7–10-й день, устроившись в пещере, мы начинаем посылать по крови мамы сигналы желтому телу яичника, что у нас все в порядке. В качестве сигнала используем специальный гормон – хорионический гонадотропин. Хорионическим он называется потому, что из двух слоев трофобласта будет образован хорион – одна из частей плаценты, через которую мы будем получать питание до самого рождения (рисунок 34).
Рисунок 34. Синцитиотрофобласт и цитотрофобласт
Появление в крови и моче мамы хорионического гонадотропина – один из первых признаков беременности, и его можно легко определить в утренней моче с помощью специальных тест-полосок.
Зачем мы посылали сигналы желтому телу яичника? Чтобы понять это, надо сказать несколько слов о ежемесячных циклах, которые бывают у всех здоровых женщин с момента пубертата до наступления менопаузы.
В организме любой женщины ежемесячно происходят два события – овуляция (выход яйцеклетки из зрелого Граафова пузырька) и менструация. Промежуток времени между двумя последовательными овуляциями называют овуляторным циклом, время между двумя последовательными менструациями, соответственно – менструальным циклом. Овуляция, как правило, происходит в середине менструального цикла. Все события обоих циклов связаны с изменением уровня гормонов гипофиза и яичников (рисунок 35).
Рисунок 35. Менструальный цикл
Как образно говорят акушеры-гинекологи, «менструация – это кровавые слезы обманутой матки». Почему же слезы кровавые и кто обманул матку?
Я уже упоминал, что внутренний слой стенки матки, где мы на 7–10-й день после оплодотворения обосновались, как в пещере, называется эндометрий. Чтобы понять, как устроен эндометрий, расправьте свою ладонь и посмотрите на нее. Ладонь – это эндометрий. Кончики пальцев – это та часть эндометрия, которая направлена в полость матки. Между пальцами есть промежутки. В эндометрии такие промежутки в виде трубочек называются железы эндометрия. Пальцы ладони покрыты кожей, а «пальцы» эндометрия – однослойным цилиндрическим железистым эпителием. Теперь представьте себе, что ежемесячно две крайние фаланги с каждого пальца отваливаются, но потом вырастают заново. В пальцах ладони есть кости, а в «пальцах» эндометрия есть кровеносные сосуды, поэтому, когда теряется верхняя часть эндометрия, из поврежденных сосудов вытекает кровь. Кровь вместе с клетками верхней части эндометрия составляет основную часть менструальных выделений. Теряемая во время менструации, но затем вырастающая вновь часть эндометрия называется функциональным слоем эндометрия. Та часть эндометрия, которая лежит глубже, остается на месте и называется базальным слоем эндометрия. За восстановление функционального слоя отвечают гормоны эстрогены, которые вырабатываются в фолликулах яичника. Выработку эстрогенов и рост фолликула стимулирует фолликулостимулирующий гормон гипофиза (ФСГ).
Примерно в середине между двумя менструациями происходит овуляция. Значит, к окончанию менструации в яичнике уже был большой растущий фолликул, поэтому высокий уровень эстрогенов запускает восстановление функционального слоя эндометрия после его потери в менструацию. К моменту овуляции функциональный слой полностью восстанавливается. Гипофиз из огромного фолликула получает высокую дозу эстрогенов и выбрасывает в кровь лютеинизирующий гормон (ЛГ), который «разрывает» фолликул и выпускает из него яйцеклетку. ЛГ заставляет клетки фолликула превратиться в клетки желтого тела. Клетки желтого тела начинают вырабатывать другой гормон яичников – прогестерон. Эстрогены в первой половине менструального цикла стимулировали восстановление функционального слоя. Прогестерон делает эндометрий мягким и влажным, чтобы в него легко было проникнуть бластоцисте. Он, как хорошая горничная в гостинице, «взбивает перину эндометрия», чтобы постояльцу в случае наступления беременности было удобно спать. Если никто не заселился в матку, желтое тело от расстройства усыхает, превращаясь в рубец соединительной ткани, или белое тело. Горничные (прогестерон) уходят на месяц в отпуск, а одноразовая перина за ненадобностью выбрасывается (наступает менструация). Поэтому и говорят о кровавых слезах обманутой матки: она ждала постояльца и подготовилась стать удобной кроватью, хотела быть беременной, но никто не приехал. Как тут не заплакать от обиды?
В нашем случае мы успешно заселились, но очень боялись, что администратор (желтое тело) перестанет посылать к нам горничную (прогестерон). Поэтому мы начинаем ежеминутно посылать желтому телу сигналы в виде хорионического гонадотропина, что мы на месте, не надо переживать и превращаться в белое тело, надо постоянно посылать к нам нашу любимую горничную – прогесторон. Счастливый и долгоживущий администратор нашей гостиницы обретает новое гордое имя – Желтое тело беременности – и постоянно через горничную-прогестерон заботится о нашей перине эндометрии (рисунок 36).
Рисунок 36. ХГЧ и желтое тело беременности
Пока мы маленькие, горничная-прогестерон из желтого тела справляется со своими обязанностями, но мы будем расти, и поэтому нам придется взять часть забот на себя. Кроме всего прочего нам потребуется питание, ведь на ничтожных запасах желтка, которые есть в яйцеклетках человека, долго не протянешь. Поэтому мы начинаем формировать тесные связи с нашим новым домом и прорастаем в него. Синцитиотрофобласт и цитотрофобласт начинают формировать хорион, прорастающий в эндометрий, и в каждом его ветвящемся корешке будут находиться наши кровеносные сосуды. Эндометрий, в который прорастает хорион, уплотняется и формирует децидуальную оболочку, в ней будут располагаться кровеносные сосуды мамы. Децидуальная оболочка вместе с хорионом формируют плаценту – нашу прочную связь с новым домом в матке мамы.
В формировании плаценты были заинтересованы в первую очередь мы. В течение девяти месяцев мы будем паразитировать в матке мамы и получать из ее крови питательные вещества и кислород. Но мы не будем иметь общих кровеносных сосудов. Питательные вещества и кислород будут поступать в ткань децидуальной оболочки, а из нее в ворсины хориона, попадая таким образом в наши сосуды, путем диффузии. Но мы не вредные паразиты. Плацентой мы помогали маме и дополнительно снабжали ее гормонами. В первую очередь, нам было жалко мамины яичники, и мы вырабатывали в плаценте эстрогены и прогестерон. Кроме того, мы думали о том, как мама нас будет кормить и рожать. Чтобы подготовить маму к процессу нашего рождения, мы вырабатывали гормон релаксин, и он расслаблял связки между тазовыми костями мамы для нашего успешного выхода наружу через родовые пути. Мы также думали о подготовке маминых молочных желез для нашего кормления. Вспомните наше родовое длинное имя, там есть слово млекопитающие. Чтобы молочные железы увеличились в размерах, мы вырабатывали хорионический соматомаммотропин, а чтобы они начали вырабатывать молоко, мама получала от плаценты дополнительные порции гормона пролактина. Но никогда наша и мамина кровь не смешивались, и очень часто у нас и мамы бывают разные группы крови (рисунок 37).
Рисунок 37. Плацента и её гормоны
Так как мы имели свою собственную кровеносную систему, которая из нашего тела доходила до плаценты, то после нашего рождения и отделения нас от плаценты в плаценте остается от 50 до 200 миллилитров нашей крови. Эта кровь содержит большое количество стволовых кроветворных клеток, и ее можно заморозить, чтобы в будущем использовать для лечения, если это потребуется.
Хранятся такие стволовые кроветворные клетки в специальных банках пуповинной крови, и такой банк есть в Казанском федеральном университете.
Я уже сказал, что наше нахождение в матке – это паразитизм. А паразит, как правило, сильно отличается от хозяина. Поэтому за формирование плаценты в большей степени отвечают гены из хромосом, доставшихся нам от папы, а за развитие нашего тела отвечают хромосомы мамы. Доказано это было простым способом. Если из яйцеклетки мыши убирали ядро и вместо него помещали два ядра из сперматозоидов, то есть зигота образовывалась из двух ядер сперматозоидов, то развивалась огромная плацента с недоразвитым эмбрионом. В случае же двух женских ядер у крупного эмбриона была недоразвитая плацента.
Сегодня мы говорим о первых днях жизни и о важном процессе имплантации эмбриона в эндометрий матки – это о тех, кому повезло. Но иногда что-то идет не так. Кто-то не добрался до матки и застрял в трубе, тогда развивается трубная беременность. Кто-то вообще начал двигаться не в том направлении и имплантировался в яичнике или брюшной полости, а кто-то чуть не вылетел из матки наружу и зацепился в канале шейки матки. Все это – случаи эктопической беременности, и они не про нас, но знать об этом надо. До 95 % всех эктопических беременностей – это трубные беременности (рисунок 38).
Рисунок 38. Эктопическая беременность
В случае трубной беременности все протекает по знакомому уже вам сценарию. Даже начинается попытка сформировать плаценту, но эмбрион растет и не может уместиться в узких пространствах маточной трубы. Труба не выдерживает такого напора и рвется вместе с сосудом, который проходит в ее стенке. Все заканчивается тяжелым внутренним кровотечением, и тогда главная задача – это спасти жизнь женщине. Очень часто после этого труба уже непроходима ни для сперматозоидов, ни для зигот.
Но мы разговариваем о нас, тех, кто успешно родился, и в следующем рассказе речь пойдет о том, как мы развивались после имплантации.
В сухом остатке:
• Оплодотворенная яйцеклетка называется зиготой.
• Зигота делится дроблением на бластомеры.
• До стадии восьми бластомеров все бластомеры тотипотентные. Они способны развиться в полноценный эмбрион.
• На четвертый день зародыш достигает стадии морулы и завершает путешествие по маточной трубе.
• В полость матки попадает бластоциста, которая на шестой день развития выходит из блестящей оболочки.
• У бластоцисты в центре есть заполненная жидкостью полость – бластоцель.
• Стенка из клеток вокруг бластоцеля – трофобласт.
• От трофобласта внутрь полости выступает скопление клеток – внутренняя клеточная масса, или эмбриобласт.
• Эмбриобласт делится на два слоя клеток:
• Слой, контактирующий с бластоцелем – гипобласт.
• Слой между гипобластом и трофобластом – эпибласт.
• В трофобласте появляются наружные многоядерные клетки, формирующие синцитиотрофобласт. Контактирующие с бластоцелем клетки трофобласта – это цитотрофобласт.
• На 7–10-й день развития синцитиотрофобласт прикрепляется к эндометрию матки и имплантируется внутрь маточных желез.
• Эндометрий матки формирует децидуальную оболочку, а синцитио- и цитотрофобласт – ворсины хориона.
• Внутри ворсин хориона находятся сосуды эмбриона/плода.
• Децидуальная оболочка вместе с ворсинами хориона формирует единый орган – плаценту.
• Через плаценту путем диффузии к плоду поступают питательные вещества и кислород. В обратном направлении выводится углекислый газ.
• Плацента вырабатывает гормоны.
• Хорионический гонадотропин продлевает функционирование желтого тела яичников и выработку прогестерона. Тест на беременность – это определение в организме женщины хорионического гонадотропина.
• Как и яичники, плацента вырабатывает эстрогены и прогестерон.
