Зачатие - это начало формирования и развития нового организма после оплодотворения — соединения созревшей яйцеклетки со сперматозоидом. Зачатие определяет начало беременности.
Способность женщины к зачатию обусловливается возрастным развитием половых органов, допускающим возможность совершения нормального полового акта (коитуса), при условии функционирования яичников (наличие овуляции и последующее наступление менструации). Наблюдаются отдельные случаи зачатия до первой менструации у лиц, не достигших половой зрелости.
Зачатие может произойти и
В климактерическом периоде, чаще после 45 лет, зачатие не происходит в связи с прекращением овуляции.
Причиной неспособности к зачатию могут быть различные заболевания половых органов:
При естественном половом акте сперма мужчины попадает во влагалище женщины. Среда влагалища является губительной для сперматозоидов в силу повышенной кислотности (pH около 4). Спустя два часа после эякуляции большая часть сперматозоидов погибает во влагалище, но часть подвижных сперматозоидов проникает в шейку матки и далее в матку. Шейка матки заполнена шеечной слизью, которая является барьером для проникновения микроорганизмов из влагалища в матку, но также шеечная слизь может оказывать препятствие при проникновении сперматозоидов в матку. В патологических случаях чрезмерно вязкая шеечная слизь не позволяет пройти достаточному количеству сперматозоидов в матку, что может явиться причиной бесплодия (так называемый шеечный фактор бесплодия).
По сообщению южноафриканского андролога Тинуса Крюгера для успешного зачатия в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов. Из матки сперматозоиды проникают в маточные, или фаллопиевы трубы. При выборе направления сперматозоиды движутся против тока жидкости. Ток жидкости в маточных трубах направлен от яичника в сторону матки, соответственно сперматозоиды движутся от матки в сторону яичника.
Непосредственно оплодотворение происходит в ампулярной части фаллопиевой трубы (расширяющаяся часть трубы, расположенная ближе к яичнику).
Для осуществления слияния с яйцеклеткой сперматозоид должен преодолеть две оболочки:
Процесс преодоления оболочек яйцеклетки сперматозоидом и последующее слияние называют «пенетрацией». Для преодоления лучистого венца - слоя фолликулярных клеток, окружающих яйцеклетку, сперматозоид использует фермент гиалуронидазу, расположенный на поверхности головки и расщепляющий внеклеточный матрикс, соединяющий клетки лучистого венца. Один сперматозоид не способен разрушить лучистый венец, требуется воздействие большого количества сперматозоидов для разрыхления и рассеивания клеток лучистого венца. Сперматозоид, который первым доберется до блестящей оболочки, вероятнее всего осуществит оплодотворение.
Для преодоления блестящей оболочки zona pellucida сперматозоид использует ферменты акросомы. Акросома представляет собой видоизмененную лизосому - мембранный пузырек, заполненный различными литическими ферментами. Акросома располагается на переднем конце головки сперматозоида. После достижения сперматозоидом блестящей оболочки, рецепторы на головке сперматозоида взаимодействуют с лигандами на блестящей оболочке. После такого взаимодействия (узнавания) акросома сливается с внешней мембраной сперматозоида и её содержимое оказывается снаружи. Ферменты акросомы локально разрушают блестящую оболочку, что в совокупности с движением сперматозоида позволяет ему проникнуть под блестящую оболочку и оказаться в непосредственной близости к оолемме - цитоплазматической мембране яйцеклетки.
Существуют специфические рецепторы на поверхности сперматозоида и яйцеклетки, которые служат для осуществления слияния половых клеток. После слияния ядро сперматозоида, центриоль и его митохондрия оказываются внутри яйцеклетки. В течение короткого времени в яйцеклетке развивается так называемая кортикальная реакция, служащая для обеспечения блока полиспермии. Суть кортикальной реакции состоит в высвобождении содержимого кортикальных гранул, или везикул, в наружную от яйцеклетки среду. Кортикальные гранулы располагаются под поверхностью наружной мембраны яйцеклетки и содержат различные литические ферменты.
После проникновения сперматозоида кортикальные везикулы сливаются с оолеммой (наружной мембраной яйцеклетки) и вышедшие из яйцеклетки ферменты модифицируют блестящую оболочку таким образом, что она становится недоступной для проникновения других сперматозоидов. Таким образом, после проникновения первого сперматозоида, остальные сперматозоиды не способны оплодотворить яйцеклетку. Механизм, препятствующий проникновению более одного сперматозоида в яйцеклетку, получил название «блок полиспермии». У млекопитающих блок полиспермии развивается в течение нескольких минут.
При проникновении двух сперматозоидов в яйцеклетку (что случается сравнительно редко) образуется триплоидный эмбрион, при дальнейшем развитии которого происходят различные нарушения в расхождении хромосом. Такие эмбрионы не являются жизнеспособными и, как правило, погибают в течение нескольких дней развития, однако в редких случаях могут имплантироваться в матку и дать начало беременности, которая обречена на прерывание. Вопреки распространенному заблуждению проникновение двух сперматозоидов в яйцеклетку не является причиной возникновения однояйцевых близнецов.
После проникновения сперматозоида в яйцеклетку образуется зигота - оплодотворенная яйцеклетка, одноклеточная стадия развития эмбриона. У человека стадия зиготы продолжается первые 26-30 часов развития. Зигота приступает к формированию ядер.
Сперматозоид проникает в яйцеклетку, когда она находится на стадии второго деления мейоза (после овуляции мейоз в яйцеклетке останавливается на стадии метафазы II и возобновляется после проникновения сперматозоида). Зигота завершает мейоз и как следствие выделяет 2-е полярное тельце и формирует женский пронуклеус (женское ядро).
Параллельно из материала ядра сперматозоида зигота формирует мужской пронуклеус (мужское ядро). Каждый из пронуклеусов зиготы имеет одинарный (гаплоидый) набор хромосом, в мужском пронуклеусе располагаются отцовские хромосомы, в женском пронуклеусе - материнские хромосомы. В микроскоп пронуклеусы в зиготе становятся видны спустя 13-15 часов после проникновения сперматозоида и исчезают спустя 20-21 час после проникновения сперматозоида. Сформировавшись на разных концах зиготы, пронуклеусы движутся навстречу друг другу (так называемое «сближение пронуклеусов»), после чего их оболочки растворяются и хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку первого деления митоза. Таким образом, объединение отцовских и материнских хромосом происходит на стадии метафазы митоза зиготы. В отличие от зиготы иглокожих, в зиготе человека и других позвоночных животных не наблюдается слияния пронуклеусов с образованием единого ядра зиготы.
В процессе оплодотворения яйцеклетка, а в последующем зигота, продолжает свое продвижение по маточной трубе в сторону матки. Этому способствуют сокращения мышечного слоя трубы и движения ресничек её эпителия. После образования зиготы начинается процесс её митотического деления, который носит название «дробление» (такое название деление зиготы получило потому, что общий размер эмбриона не увеличивается, и с каждым последующим делением дочерние клетки становятся все мельче). Размер эмбриона человека на стадиях зиготы и дробления одинаков и составляет около 130 мкм. Дробление у человека, как и всех млекопитающих, полное, равномерное и асинхронное. Асинхронное дробление означает, что дочерние клетки делятся не одновременно, в итоге эмбрион человека может содержать различное количество клеток (а не только 2 в степени n, как это характерно для большинства животных). Клетки эмбриона на стадии дробления называются бластомеры.
Период дробления продолжается около 3 дней. Первоначально все бластомеры эмбриона человека одинаковы, как по внешнему виду, так и по своей детерминации. Бластомеры не взаимодействуют друг с другом и удерживаются вместе лишь благодаря блестящей оболочке. Если блестящая оболочка по какой-то причине будет повреждена, то эмбрион рассыпется на отдельные группы клеток или индивидуальные клетки. В редких случаях это может приводить к формированию двух и более независимых эмбрионов, идентичных генетически. Такие эмбрионы дадут начало однояйцевым дихориальным близнецам (около одной трети случаев рождения всех однояйцевых близнецов).
К 4 дню развития, когда эмбрион состоит приблизительно из 12-16 клеток, бластомеры приобретают дифференциацию и образуют два клеточных слоя. Наружные бластомеры формирует так называемый трофобласт, а внутренние - чуть позже - эмбриобласт.
К 5 дню развития, дробящийся эмбрион формирует бластоцисту - стадию развития, характерную только для плацентарных млекопитающих. Бластоциста состоит из приблизительно 30 клеток в начале развития и приблизительно 200 клеток в конце развития. Бластоциста представляет собой полый шар размером 130-200 мкм, сформированный клетками трофобласта, внутри шара располагается группа клеток эмбриобласта, прикрепленная к одной из стенок.
Изредка бластоциста может нести два эмбриобласта, такой эмбрион даст начало однояйцевой двойне - однояйцевым монохориальным близнецам (около двух третей случаев рождения всех однояйцевых близнецов).
Для лучшего контакта с эндометрием бластоциста освобождается от блестящей оболочки (так называемый хэтчинг). После этого клетки трофобласта, поверхностного слоя бластоцисты, выбрасывают пальцевидные отростки для погружения в эндометрий, железы которого богаты питательным секретом. В то же время эндометрий продолжает утолщаться под влиянием прогестерона и в итоге окружает бластоцисту со всех сторон. Процесс имплантации происходит при тесном химическом и физическом взаимодействии бластоцисты и эндометрия. Хорионический гонадотропин, выделяемый клетками трофобласта, влияет также на жёлтое тело яичника, стимулируя выработку им прогестерона и препятствуя наступлению менструации.
В редких случаях нарушение кортикальной реакции приводит к оплодотворению яйцеклетки более чем одним сперматозоидом. Это называется полиспермией и обычно обусловливает нежизнеспособную зиготу. Закрытие просвета маточной трубы вследствие некоторых заболеваний ведет к препятствию для встречи сперматозоидов с яйцеклеткой и возникновению бесплодия.
Нарушение транспорта зиготы в матку может приводить к имплантации бластоцисты в маточной трубе и развитию внематочной беременности. Нарушение реакций взаимодействия бластоцисты с эндометрием в процессе имплантации может обусловить ранний выкидыш ещё до того, как можно установить факт беременности.