Zapłodnienie u człowieka

Zapłodnienie u człowieka, potocznie poczęcie[1] – proces powstania zygoty, czyli komórki zawierającej pełny genotyp człowieka, z której przez bruzdkowanie powstaje zarodek[2][3], w wyniku połączenia żeńskiej gamety z gametą męską[2][4][5]. Najczęściej zapłodnienie dokonuje się po stosunku płciowym osób różnej płci, gdy kobieta jest w okresie owulacji. Możliwe są różne wyjątki od tej sekwencji, można wyróżnić dwa zasadnicze rodzaje: zapłodnienie in vivo (inseminację), czyli wstrzyknięcie nasienia mężczyzny do pochwy kobiety, oraz zapłodnienie in vitro, czyli poczęcie dokonywane w laboratorium medycznym.

Stan kobiety, w której organizmie rozwija się zapoczątkowane zapłodnieniem życie, nazywa się ciążą. Wiek ciąży liczy się według reguły Naegelego, przy czym przy zabiegach pozaustrojowych jako początek liczenia przyjmuje się ostatnią miesiączkę przed implantacją albo wylicza hipotetyczną miesiączkę od dnia punkcji jajników[6][7].

PłodnośćEdytuj

Główne artykuły: PłodnośćNiepłodność.

Warunkiem koniecznym do zaistnienia poczęcia jest płodność mężczyzny i kobiety podczas aktu płciowego. Nie jest to jednak warunek wystarczający, bowiem do tej pory nie wiadomo, jakie czynniki sprawiają, że w pełni płodni mężczyzna i kobieta nie mogą mieć dzieci[potrzebny przypis].

MężczyznaEdytuj

Hormonem regulującym męską płodność jest wytwarzana w kościach osteokalcyna[8][9]. W znajdujących się w jądrach komórkach Leydiga hormon ten reaguje z pełniącym funkcję receptora białkiem Gprc6a, stymulując produkcję testosteronu. Testosteron zaś jest odpowiedzialny za spermatogenezę, bowiem pobudza komórki Sertolego do wytwarzania plemników. Cały proces jest kontrolowany przez układ gruczołów dokrewnych. Podwzgórze wydziela hormon GnRH do przysadki, ta zaś uwalnia gonadotropiny (FSH oraz LH), które odpowiednio oddziałują na komórki Leydiga i Sortoliego[10].

Wytworzone plemniki są uwalniane do kanalików i magazynowane w najądrzach, gdzie jeszcze dojrzewają. Podczas złożonego i nie do końca wyjaśnionego procesu dojrzewania w celu ograniczenia aktywności plemników nakładana jest na nie powłoka z sialoglikoprotein i sulfoglicerolipidów, która później stanowi barierę ochronną przed zapłodnieniem innego organizmu niż ludzki[11][12].

KobietaEdytuj

Płodność kobiety to tylko dzień na mniej więcej miesiąc w okresie od pokwitania do przekwitania, czyli przez jakieś 30-40 lat. Znajomość własnego organizmu pomaga w wyznaczeniu dni płodnych, dzięki czemu poczęcie można zaplanować. Nie zawsze jednak jest to takie proste, chociażby ze względu na nieregularne cykle menstruacyjne.

W organizmie kobiety wszystkie komórki rozrodcze powstają już w okresie prenatalnym jej życia[13][14][a]. Są to umieszczone w pęcherzykach jajnikowych zatrzymane w rozwoju komórki jajowe I rzędu (oocyt), z których większość ulega atrezji[13]. Na pęcherzykach tworzy się warstwa ziarnista pełniąca istotną rolę w przygotowaniu komórki do owulacji i ewentualnego zapłodnienia[15].

Spośród wytworzonych pęcherzyków pierwotnych tylko nieliczne rozpoczynają dojrzewanie wcześniej niż dziewczynka dorośnie. Jednak wskutek nieodpowiednich stężeń hormonów (LH, FSH) wszystkie one podlegają atrezji[16]. Czas dojrzewania pęcherzyka trwa ponad trzy miesiące[15]. Podczas tego procesu oocyt zwiększa objętość i pomiędzy nim a warstwą ziarnistą tworzy się osłona przejrzysta, a część komórek warstwy ziarnistej łączy się z komórką jajową tworząc wieniec promienisty[15].

Po osiągnięciu przez organizm kobiety dojrzałości płciowej wśród pęcherzyków dojrzewających cyklicznie dochodzi do rekrutacji kilku z nich, a następnie do selekcji jednego, który dalej może się rozwijać (w pełni rozwinięty pęcherzyk nazywany jest od nazwiska odkrywcy pęcherzykiem Graafa[17]), a niewybrane jak zwykle ulegają atrezji[16][18]. Rekrutacja następuje w pierwszych czterech dniach cyklu, a selekcja pomiędzy piątym a siódmym dniem[16].

Podczas owulacji komórka jajowa uwalniana z jajnika do jajowodu wydziela pierwsze ciałko kierunkowe i w ten sposób przekształca się w oocyt II rzędu. Pozostałe zaś w jajniku komórki ziarniste ulegają luteinizacji w wyniku czego powstaje ciałko żółte[14], najbardziej aktywny hormonalnie gruczoł kobiety[16]. Gruczoł ten wydziela umożliwiający zagnieżdżenie i rozwój zarodka progesteron. Gdy nie dochodzi do zapłodnienia komórki jajowej gruczoł ten ulega regresji i powstaje bogata w kolagen blizna, ciałko białawe[16], następstwem czego jest zanik wydzielania progesteronu, co powoduje złuszczenie się tkanki nabłonkowej macicy i w rezultacie krwawienie miesięczne.

Fizjologia poczęciaEdytuj

Dzięki badaniom naukowym o powstaniu nowego ludzkiego życia w chwili poczęcia wiele już wiadomo i można opisać mechanizmy, które go tworzą. Jednakże nie wszystkie procesy towarzyszące temu zjawisku są do końca jasne i w świetle obecnej nauki wytłumaczalne, chodzi szczególnie o procesy biochemiczne zachodzące w organizmie kobiety, gdy dochodzi do wtargnięcia spermy.

KapacytacjaEdytuj

Osobny artykuł: Kapacytacja.

Po ejakulacji do dróg rodnych kobiety plemniki poddawane są uzdatnianiu i selekcji. W czasie kapacytacji usunięta zostaje lipidowo-proteinowa osłona i odsłonięty akrosom. Przy procesie kapacytacji istotną rolę odgrywają jony wapnia, potasu, magnezu i cynku.

Proces kapacytacji trwa ok. 6 godzin[12].

PrzeniknięcieEdytuj

 
Schemat przeniknięcia przez błonę bezbarwną

Tylko niewielka ilość plemników dociera do żeńskiej gamety rozrodczej. Napotyka tutaj na barierę wieńca promienistego i zbudowanej z glikoprotein osłonki przejrzystej. Tylko jeden plemnik zostaje wybrany do przeniknięcia przez nią. Po przeniknięciu osłonka przejrzysta stabilizuje wiązania uniemożliwiając innym plemnikom zapłodnienie[12]. Plemniki są zdolne do zapłodnienia przez 24–36 h od ejakulacji[2].

Połączenie gametEdytuj

Najistotniejszym momentem zapłodnienia jest połączenie gamet. W warunkach laboratoryjnych do momentu połączenia gamet istnieje techniczna możliwość usunięcia jądra plemnika z komórki jajowej[5]. Główka plemnika po wniknięciu do jaja przyjmuje budowę jądra komórkowego. Następnie przedjądrza męskie i żeńskie zlewają się ze sobą (patrz: kariogamia), tworząc jądro komórkowe zygoty o podwójnej liczbie chromosomów (2n). W przypadku gdy plemnik niósł chromosom X powstaje zarodek żeński, jeśli niósł chromosom Y – zarodek męski[2].

DziedziczenieEdytuj

Osobny artykuł: Dziedziczenie w biologii.

W czasie zapłodnienia ustala się płeć chromosomowa i genetyczna za sprawą systemu determinacji płci XY[19]. Chromosomy XX genetycznie określają kobietę, a chromosomy XY mężczyznę. Zazwyczaj płeć chromosomowa i genetyczna jest równoznaczna z płcią somatyczną, zdarzają się jednak anomalie w tym względzie i człowiek, który wedle chromosomów jest mężczyzną, de facto jest kobietą (lub odwrotnie). Odpowiedzialny za taki stan rzeczy jest gen SRY[20].

W genach zapisane są niektóre cechy człowieka (w tym cechy adaptatywne oraz kolor oczu, kolor skóry itp.[21]), a także tendencje do pewnych chorób.

Zaburzenia zapłodnieniaEdytuj

W warunkach naturalnych proces zapładniania może skończyć się niepowodzeniem, gdy[22]:

  • istnieje przeszkoda mechaniczna uniemożliwiająca zetknięcie się gamet;
  • nastąpiły zaburzenia podczas procesu kapacytacji lub reakcji akrosomalnej;
  • komórka jajowa nie jest w pełni dojrzała (np. opóźnienie reakcji korowej prowadzi do wniknięcia wielu plemników do oocytu);
  • zapłodniona komórka jajowa dalej się nie rozwija (około 16% zapłodnień).

Przy zapłodnieniu pozaustrojowym może dochodzić do różnego typu mutacji DNA, które jeśli nie zostały wyeliminowane we wczesnej fazie rozwoju, np. przez unicestwienie zapłodnionej komórki jajowej, mogą mieć konsekwencje w przyszłych pokoleniach[5].

Zobacz teżEdytuj

UwagiEdytuj

  1. Dla ścisłości należy jednak nadmienić, iż podczas badań stwierdzono w jajnikach kobiet komórki macierzyste, które mają zdolność do oogenezy i folikulogenezy, co sugeruje możliwość tworzenia pęcherzyków pierwotnych także w wieku reprodukcyjnym[15].

PrzypisyEdytuj

  1. Dr n. med. Bartłomiej Barczyński, Poczęcie dziecka, mp.pl [dostęp 2020-05-12].p?,
  2. a b c d wielu autorów; red. nacz. Tadeusz Różniatowski: Mała Encyklopedia Medycyny. Wyd. 4. T. III. P-Ż. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1988, s. 1408–1409. ISBN 83-01-08835-4.
  3. Spermatogenesis — Fertilization — Contraception - Molecular, Cellular and Endocrine Events in Male Reproduction | S. Nieschlag | Springer (ang.).
  4. Dymitr Aleksandrow i inni red., Polski Słownik Medyczny, Warszawa: Polska Akademia Medyczna. Wydział VI Nauk Medycznych, 1981, s. 902, ISBN 83-200-0319-9.
  5. a b c Stanisław Cebrat, Genetyczny początek i genetyczny porządek życia ludzkiego], oplodnosci.pl, 17 marca 2014 [dostęp 2015-12-11].
  6. Forum embriologiczne. Jak liczyć wiek ciąży po in vitro?, 1 września 2012 [dostęp 2015-11-05].
  7. Bartłomiej Barczyński, Jak ustalić wiek dziecka i termin porodu?, mp.pl [dostęp 2015-11-05].
  8. Teresa Wesołowska (red.), Wiadomości krajowe, „Postępy Biochemii”, 57 (2), Warszawa 2011, s. 124-125, ISSN 0032-5422.
  9. Franck Oury i inni, Endocrine Regulation of Male Fertility by the Skeleton, DOI10.1016/j.cell.2011.02.004 [dostęp 2015-11-05].
  10. Przemysław Woźniak, Plemnik – jedna z najciekawszych komórek w przyrodzie, „Edukacja Biologiczna i Środowiskowa”, 3, 2013, s. 24-25, ISSN 1643-8779 [dostęp 2015-11-05].
  11. Marek Maleszewski, Zapłodnienie i Zapłodnienie ''in vitro''. Nagroda Nobla z biologii lub medycyny, „KOSMOS”, 1-2 (290-291), 2011, s. 8, ISSN 0023-4249 [dostęp 2015-11-05].
  12. a b c Piotr Marianowski, Molekularne aspekty procesu zapłodnienia, „Nowa Medycyna”, 6, Warszawa: Borgis, 1999, s. 5-6, ISSN 1233-5991 [dostęp 2015-11-05].
  13. a b Bogusław Nedoszytko, Układ rozrodczy żeński [dostęp 2015-11-05].
  14. a b Barbara Kozak-Pawulska, Iwona Sudoł-Szopińska, Wiesław Jakubowski, Anatomia prawidłowa i ultrasonograficzna jajnika, w tym obraz zmian zachodzących w trakcie cyklu jajnikowego, „Medycyna Rodzinna”, 10 (2), Borgis, 2007, s. 43-49, ISSN 1505-3768 [dostęp 2015-11-05].
  15. a b c d Katarzyna Kotarska, Ekspansja komórek ziarnistych wzgórza jajonośnego – proces niezbędny do prawidłowego przebiegu owulacji i zapłodnienia, „Postępy Biologii Komórki”, 36 (2), Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 2009, s. 172, ISSN 0324-833X [dostęp 2015-11-07].
  16. a b c d e Agnieszka Brodowska, Maria Laszczyńska, Andrzej Straczewski, Rola apoptozy w komórkach jajnika], „Postępy Biologii Komórki”, 1 (33), pbkom.eu, 2006, s. 40, ISSN 0324-833X [dostęp 2015-11-07].
  17. Reinier de Graaf – Dutch physician, [w:] Encyklopedia Britannica [online], britannica.com [dostęp 2015-12-12] (ang.).
  18. Schemat selekcji pęcherzyka dominującego [dostęp 2015-12-27].
  19. Embriologia I [dostęp 2015-11-05].
  20. Krzysztof Kula, Jolanta Słowikowska-Hilczer, Zaburzenia determinacji i różnicowania płci, Andrzej Szczeklik (red.), [w:] Choroby wewnętrzne: Stan wiedzy na rok 2010 [online], s. 1211, ISBN 978-83-7430-255-5 [dostęp 2015-12-12].???
  21. Grzegorz Jasiński, Niebieskie oczy generała Sikorskiego – rozmowa z Wojciechem Branickim, rmf24.pl, 15 stycznia 2013 [dostęp 2015-12-25].
  22. Krzysztof Kula i inni, Medycyna rozrodu z elementami seksuologii, Łódź: Katedra Andrologii i Endokrynologii Płodności Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, 2011 [dostęp 2015-12-08].

Linki zewnętrzneEdytuj