ОПЛОДОТВОРЕНИЕ
Сущность процесса оплодотворения у человека, как и у всех многоклеточных животных, состоит в объединении (слиянии) женской и мужской половых клеток (гамет), отделившихся от организмов родительского поколения, в одну новую клетку — зиготу, которая представляет собой уже не только клетку, но и организм нового, дочернего поколения.
Спермий вносит в яйцеклетку главным образом свой ядерный материал, который и объединяется с ядерным материалом яйцеклетки в единое ядро зиготы.
При этом, во-первых, гаплоидные наборы хромосом гамет
Рис. 8. Схема циклических изменений фолликулов яичника и слизистой оболочки матки половозрелой женщины (по Паттену).
объединяются в диплоидный набор хромосом зиготы (рис. 9), который затем, в ходе митотических делений зиготы и производных от нее клеток зародыша, сохраняется во всех (за немногими исключениями) клетках тела развивающегося нового организма. Во-вторых, отцовская наследственность, привнесенная спермием, главным образом его головкой — ядром, объединяется с материнской наследственностью, как ядерной, так и цитоплазматической. Далее спермий вносит в яйцеклетку свою шейку и связующий отдел, содержащие клеточный центр. У многих животных яйцеклетка лишена клеточного центра. Центросома спермин и становится клеточным центром зиготы. Наконец, спермий своим внедрением в яйцеклетку активирует ее, и зигота в отличие от неоплодотворенной яйцеклетки обнаруживает весьма высокий уровень обмена веществ и как бы получает толчок к дальнейшему развитию.
В ней происходит перестройка цитоплазматического материала и начинается подготовка к серии митотических делений (к дроблению). Таким образом, оплодотворение представляет собой сложный комплекс изменений, наступающих в результате слияния мужской и женской гамет в зиготу.Оплодотворению предшествует осеменение, представляющее собой ряд биологических процессов, которые приводят к контакту мужских половых клеток с женской и к проникновению одного или нескольких спер- миев в цитоплазму яйцеклетки. Такой контакт наступает или в результате выпускания самцом спермы в воду, где находятся яйцеклетки (у животных с наружным оплодотворением; например, поливка икры молокой у рыб), или в результате введения спермы в половые пути самки (у животных с внутренним оплодотворением). В последнем случае осеменение начинается вводом спермы в женские половые пути и завершается встречей спермиев с яйцеклеткой и проникновением одного или нескольких из них сквозь оболочку яйцеклетки в подоболочечное пространство и даже в цитоплазму самой яйцеклетки. Последнее еще не есть оплодотворение. Некоторые из проникших в яйцеклетку спермиев могут погибнуть или утилизироваться яйцеклеткой (точнее, зиготой или зародышем) как питательный материал. Собственно оплодотворение заключается, как уже подчеркнутовыше, в объединении одного из спермиев с яйцеклеткой в одну клетку (одновременно организм) — зиготу, причем ядро данного спермин, или мужской пронуклеус, объединяется с ядром яйцеклетки, или женским пронуклеусом, в единое ядро зиготы — синкарион. Однако оплодотворение, как видно из изложенного выше, отнюдь не сводится к простому суммированию ядерного материала (хромосом) яйцеклетки и спермин, как это нередко схематически утверждается, а является сложным комплексом биологических процессов.
Из огромного количества сперматозоидов, вводимых во влагалище при половом акте, лишь незначительная часть проникает в матку, а оттуда в маточные трубы.
Продвижение спермиев из влагалища до воронок труб занимает в среднем 1½ —2 часа. Некоторое их количество попадает через воронки маточных труб в брюшную полость, где быстро погибает. Дольше- всего спермин сохраняются в маточных трубах, где они до 2 суток сохраняют способность к оплодотворению. Если в течение этого времени произойдет овуляция и яйцеклетка начнет продвижение по трубе к матке, то по пути она «атакуется» спермиями, окружающими ее со всех сторон. Спермин биением своих жгутиков заставляют яйцеклетку вращаться вокруг своей оси со скоростью до 4 вращений в минуту, причем такое вращение может длиться до 12 часов (Шеттлз, 1955). В опытах с оплодотворением> яйцеклеток человека in vitro [Менкин и Рокк (Minkin и Rock1 1948);.
Рис. 9. Общая схема сперматогенеза, оогенеза и оплодотворения.
Шеттлз, 1955; Г. Н. Петров, 1958] некоторое количество спермиев проникает через оболочку яйцеклетки (zona pel∙lucida) в подоболочечное пространство и в ооплазму (рис. 10, Л). Однако лишь один спермий, навстречу которому яйцеклетка избирательно выдвигает цитоплазматический бугорок, участвует в оплодотворении, образуя мужской пронуклеус, •сливающийся с женским пронуклеусом ядра (рис. 10, Б). На основании приведенных выше данных о развитии яйцеклеток in vitro ряд авторов, например Мазанец (Mazanec), считает, что человеку и другим млекопитающим свойственно полиспермное оплодотворение. По мнению других
Рис. 10. Оплодотворение яйцеклетки человека (по Шеттлз, 1955).
А — проникновение сперматозоидов в яйцеклетку.
Спермин видны в оболочке яйцеклетки (zona pellucida) и в перивителлиновом (подоболочечном) пространстве. Б — сближение мужского и женского пронуклеусов и деление первого редукционного тельца; Z — цитоплазма яйцеклетки; 2 — перивителлиновое пространство; 3 — оболочка яйцеклетки; 4 — направительные тельца; 5 — мужской и женский пронуклеусы.исследователей, напротив, полиспермия у млекопитающих, в том числе и человека, наблюдается лишь в патологических или необычных экспериментальных условиях.
По данным Остина и Брэдена (Ausrin и Braden, 1953), в норме у крольчихи лишь 1,2 — 1,4% зигот ди- и триспермны. При оплодотворении яйцеклеток, недавно вышедших из фолликулов, количество полиспермных зигот достигает 3,5-8,8%. Если же провести покрытие крольчихи за 1—4 часа до овуляции, до 16,4% зигот оказываются полиспермными. Во всяком случае, зигота человека в стадии сближения пронуклеусов, добытая Б. П. Хватовым в оперативно удаленной маточной трубе, не обнаруживает признаков полиспермии (рис. 11). В результате оплодотворения образуется одноклеточный зародыш — зигота, представляющая организм нового, дочернего поколения. По-видимому, в зиготе после оплодотворения происходит сложная перестройка, так как первое деление дробления (образование двуклеточного зародыша, стадия 2 бластомеров) наступает лишь на вторые сутки после овуляции. Очевидно, оплодотворение происходит в верхней или средней третях маточной трубы (рис. 12), но может иметь место также в воронке или даже в брюшной полости. Как исключение описана и яичниковая беременность, по-видимому, явившаяся результатом оплодотворения яйцеклетки, не вышедшей из граафова пузырька.
Рис. 11. Зигота человека в оперативно удаленном яйцеводе на стадии сближения пронуклеу сов (по Б.
П. Хватову). Женский пронуклеус расположен центрально, мужской — ближе к периферии.Вредное влияние перезревания как спермиев, так и яйцеклеток установлено у ряда сельскохозяйственных животных и учитывается в практике искусственного осеменения (А. И. Лопырин, 1953; В. К. Милованов, 1952; И. И. Соколовская, 1952; А. В. Квасницкий, 1955).
Как справедливо отмечает А. П. Дыбан (1959), данные, относящиеся к животным, не могут быть безоговорочно перенесены на человека. Этиологическое значение в антенатальной смертности человека перезревания половых клеток, вероятно, еще более значительно, чем у ряда животных. Последнее связано с особенностями функции размножения у человека, вследствие которых осеменение практически может иметь место на протяжении почти всего менструального цикла [см. схему Юнга (Young, 1953)] (рис. 13). Следовательно, более вероятным становится оплодотворение перезрелыми половыми клетками. Юнг указывает, что ряд прямых наблюдений, проведенных в последние годы за рубежом при искусственном осеменении субфертильных женщин, свидетельствует о прямой связи появления патологически измененных зародышей с фактором перезревания половых клеток (подробнее см. А. П. Дыбан, 1959).
У человека перезревание половых клеток может быть обусловлено в каждом отдельном случае тем, что спермин попали в.женские половые пути либо слишком задолго до овуляции (перезревание спермиев), либо, напротив, слишком поздно после нее (перезревание яйцеклетки).
По данным одних авторов [Штеккель (Stoeckel)], чаще и легче всего зачатие происходит у женщин сейчас же после менструации и вплоть до второй недели после ее начала, тогда как совокупления, произведенные в последнюю неделю менструального цикла, т. е. перед следующей менструацией, редко влекут за собой оплодотворение.
По наблюдениям других исследователей [Кнаус (Knaus)], женщина с правильным 28 дневным менструальным циклом легче всего может зачать’ во время с 11-го по 17-й день, считая с первого дня последней менструации; с 18-го же дня до наступления следующей менструации она является физиологически бесплодной. Этим обстоятельством Кнаус рекомендует пользоваться для предохранения от нежелательной беременности и для борьбы с бесплодием.C моментом оплодотворения тесно связано определение пола. У многих организмов возникновение женского или мужского пола в большей степени зависит от внешних условий развития. Широко известны, например, эксперименты, выяснившие зависимость пола от условий развития зародыша и личинки у морского червя Bonellia. У этого животного личинка, развивающаяся в отсутствие взрослой самки, развивается в самку, тогда как личинка, развивающаяся в соседстве с самкой, превращается в самца. Здесь фактором, обусловливающим возникновение мужского пола, являются вещества, вырабатываемые организмом самки и попадающие в воду. Однако у позвоночных, как и у большинства других животных, пол определяется прежде всего наследственными, генетическими факторами точнее их сочетанием, возникающим в момент оплодотворения. В частности, у млекопитающих и человека женский пол гомозиготен по половым хромосомам. Иначе говоря, зигота и любая тканевая клетка женского организма имеют по две равноценных ^-хромосомы, мужской же пол гете-
Рис. 12. Схема овуляции, оплодотворения, дробления и имплантации (по Хэму, 1953, с незначительными изменениями).
1 — примордиальные фолликулы; 2 — растущий фолликул; 3,4 — граафов пузырек;
S — овулировавшая яйцеклетка в метафазе второго деления созревания; 6 — спавшийся граафов пузырек; 7 — желтое тело; 8 — фимбрии воронки яйцевода; 9 — яйцеклетка в момент проникновения в нее сперматозоида; 10— сперматозоиды; 11,12— зигота, сближение и слияние пронуклеусов; 13 — дробление; 14 — морула; 15 — бластоциста; 16 —имплантация.
class=a8 style='text-indent:0cm;line-height:92%'>розиготен, т. е. зигота и любая тканевая клетка мужского организма содержат одну я-хромосому и одну у-хромосому. Эти хромосомные различия являются одним из морфологических выражений существенных различий между организмами женского и мужского пола в типе обмена веществ. В соответствии с этими физиологическими и хромосомными различиями в результате гаметогенеза образуются один род яйцеклеток (и каждая из них имеет по х-хромосоме) и два рода спермиев. При редукционном делении одна мужская гамета получает х-хромосому, другая —//-хромосому. Оба рода спермиев образуются в равном количестве, поэтому с точки зрения статистической вероятности яйцеклетка имеет одинаковый шанс быть оплодотворенной либо спермием с х, либо спермием с //-хромосомой. Однако физиологические условия оплодотворения вносят поправку в эти результаты (100—106 в пользу мужского пола). Некоторые гинекологи, например К. К. Скробанский, предполагают, что, например, трудности, связанные с прохождением спермиев через узкую, неподатливую маточную трубу первобеременных, особенно пожилых, или затрудненное осеменение перезрелых яйцеклеток, которые спермин встречают перед самой менструацией, увеличивают шансы для оплодотворения мужским более легким и подвижным спермием. Зигель (Siegel) установил, что если зачатие наступило от полового сношения перед самой менструацией, то в большинстве случаев родятся мальчики. Это в известной мере разъясняется экспериментами Гертвига: если икра лягушки оплодотворяется своевременно, то получаются в одинаковом количестве женские и мужские особи; при задержке оплодотворения снесенной икры развиваются преимущественно- или даже почти исключительно головастики мужского пола.
Рис. 13. Половой цикл у человека, шимпанзе и лабораторных грызунов (по Юингу из А. П. Дыбана). Фигурные скобки в верхней части схемы показывают протяженность периода, в течение которого возможно осеменение.
У человека может иметь значение для преимущественного оплодотворения яйцеклеток спермиями типа х или типа у гормональный баланс женского организма, который, как известно, изменяется на протяжении менструального цикла (поступление в кровь в определенные фазы цикла фолликулина, прогестерона и т. д.), что требует специальной экспериментальной проверки на лабораторных млекопитающих.
Совершенно особняком стоит вопрос об аномалиях развития пола (гермафродитизм истинный и ложный, интерсексы и т. д.), которые у человека [VI] всецело зависят от нарушения нормальных условий оплодотворения или последующего развития и, в частности, гормонального баланса плода (или плодов) и материнского организма. За неимением места для рассмотрения этого вопроса отсылаем интересующихся к специальным сводкам.