Gametogenese a fertilizace. Vývoj 142

Transkript

1 Gametogenese a fertilizace Vývoj 142

2 Gamety pohlavní buňky Gametogenese diferenciace vysoce specializovaných pohlavních buněk schopných po fertilizaci vytvořit nového jedince Vajíčko (ovum) Spermie 1. Původ zárodečných buněk 2. Jejich mitotické dělení v gonádách 3. Redukční dělení meiosis 4. Konečná stadia maturace a diferenciace

3 Původ primordiálních buněk Zárodečné buňky mohou být rozeznány velmi brzo (drosofila vegetativní pól cytoplasmy v zygotě) Člověk - epiblast přechodně v extraembryonálních tkáních v endodermu žloutkového váčku jsou rozeznatelné 24.den vývoje - v zadní stěně žloutkového váčku blízko allantois Migrace do gonád mesenchymem přes stěnu zadního střeva a dorzální mesenterium ( týden) Extracelulární matrix a chemotaktické vlivy z mezodermu budoucích gonád. Zárodečné buňky po ukončení migrace indukují vývoj gonád. Počet buněk během migrace vzrůstá

4

5 Proliferace Oogonie a spermatogonie Proliferativní fáze vývoje z tisíců na asi 7 milionů (u žen) mitosa Oogonie dělí se během měsíce 7. fetální měsíc oogonie vstupují do profáze prvního meiotického dělení. Konec proliferativní fáze Spermatogonie vstupují do meiosy po pubertě, schopnost mitotického dělení přetrvává u muže po celou dobu reprodukce

6 Meiosa Redukce počtu chromosomů z diploidního na haploidní Dvě maturační dělení bez syntézy nové DNA: Redukční dělení Druhé meiotické dělení Rekombinace genetické informace Náhodná distribuce mateřských a otcovských chromozomů - výměna částí homologních chromosomů při crossing over

7 Profáze I První meiotické dělení Leptotenní Zygotenní Pachytenní Diplotenní Diakinesis Metafáze I Anafáze I Telofáze I a Interfáze Druhé meiotické dělení

8 Vývoj gamet Initiace vývoje zárodečných buněk - udržení pluripotence v zárodečných buňkách Aktivace jejich diferenciace induktivní signály z trofoblastu Proliferace a přežívání trofické faktory Extracelulární matrix usměrňuje migraci Konečná diferenciace

9 Spermatogenese - 64 dní Mitotická multiplikace spermatogonie : Typ A populace kmenových buněk (stem cell), Typ B opouští mitotický cyclus - preleptotenní spermatocyty) Meiosa - Primární spermatocyty Sekundární spermatocyty Spermiogenese Spermatidy transformace na vysoce specializované buňky spermatozoa (koncentrace chromatinu, zmenšení velikosti, tvorba akrosomu, bičík-flagellum)

10 Spermatogenese

11 Sertoliho buňky Sertoliho buňky izolace zárodečných buněk, podpůrná funkce, výživa Degradace reziduálních tělísek Syntéza signálních molekul (Anti-Mülleriánský faktor) Synchronizace vývoje -vlny

12 Spermatogonie A Kmenové buňky, které se opakovaně mitoticky dělí Poslední dělení dá vznik spermatogonii B, která se pak dělí na primární spermatocyt

13 Primární spermatocyt a synaptonemální komplex Primární spermatocyt vstupuje do prolongované profáze Synaptonemální komplex homologní chromosomy během zygotenního stadia profáze

14 Spermiogenese Jádro koncentrace chromatinu hlavička Golgiho komplex - proakrosomální granula - akrosom Centrioly ukotvení bičíku Axonema mikrotubuly (9+2) a dynein Mitochondrie spirální uspořádání kolem proximální části bičíku mitochondriální helix Residuální tělísko

15 Spermiogenese

16 Spermatida - bičík Proximální centriol zůstává Distální centriol se přestaví na axonemu bičíku

17 Spermatozoon Hlavička (nucleus a akrosom) Bičík flagellum Krček spojovací část (proximální centriol) Střední část (mitochondriální helix) Hlavní část Terminální část

18 Spermie Průřez hlavní částí: Axonema Hladké chordy Fibrosní pochva Membrána Annulus na hranici mezi střední a hlavní částí

19 Maturace spermií Nově tvořená spermatozoa nejsou schopna fertilizace. Dozrávají v pohlavním ústrojí aktivace vzestup motility Kapacitace konečný stupeň dozrávání (maturace) - změny v akrosomu, příprava na uvolnění enzymů (probíhá v ženském genitálu), změny v membráně spermie Hyperaktivace spermie Akrosomální reakce splynutí akrosomu s plasmatickou membránou, vytvoření akrosomálního výběžku

20 Oogenese Oogonie oocyt - pouze jedno vajíčko dozrává během jednoho cyklu první a druhé polární tělísko (DNA a trochu cytoplasmy) První meiotické dělení není dokončeno do puberty Zástava meoisy nastává během profáze I (diplotenní stadium) vajíčko hromadí zásoby žloutku (OMI z folikulárních buněk) Druhá zástava během metafáze II dělení se dokončí po fertilizaci

21 Štětičkovité chromosomy Aktivní transkripce během meiosy Syntéza RNA geny tvoří smyčky

22 Oogenese Při narození oocytů Obklopeny vrstvou folikulárních buněk (buňky granulosy) folikl Pouze 400 ( jeden na menstruační cyclus ) dozraje Atresie (degenerace) Folikulogenese Primordiální Primární Sekundární Graafův folikul - Ovulace

23 Vajíčko Vajíčko tvoří zásoby žloutku jako rezervoár potravy (energie) pro embryo Proteiny (aminokyseliny, energie) Ribosomy a t-rna- proteosyntéza po fertilizaci m-rna časný vývoj - morfogenické faktory (transkripční a růstové faktory)

24 Vajíčko

25 Obaly vajíčka Zona pellucida glygoproteiny ZP1, ZP2 a ZP3, GAG, hyaluronová kyselina, sialová kyselina Produkovány oocytem ZP-3 Sperm receptor a indukce akrosomální reakce Corona radiata folikulární buňky

26 1. meiotické dělení vajíčka těsně před ovulací

27 Imprinting Genom pocházející z vajíčka je funkčně odlišný od genomu spermie Imprinting je inaktivace genů závislá na pohlaví - prevence parthenogenese Mateřské geny jsou důležité pro vývoj embrya (funkční gen - receptor pro IGFII) Otcovské geny jsou důležité pro vývoj placenty (funkční gen IGFII) Beckwith-Wiedermanův syndrom

28

29

30 Fertilizace Interakce mezi spermií a oocytem Spermatozoon se váže na specifický sperm receptor v zona pellucida (ZP3). Indukuje uvolnění enzymů z akrosomu Penetrace zona pellucida Splynutí spermie a oocytu Kortikální reakce kortikální granula do perivitellinního prostoru (mezi oocyt a zona pellucida) alterace receptorů pro spermie prevence polyspermie

31 Fertilizace Splynutí se spermií vyvolá dokončení meiosy sekundární pólové tělísko a definitivní zralý oocyt Fertilizovaný oocyt = zygota Do vajíčka pronikne obsah spermie z jádra vznikne mužské prvojádro, centrioly - mitotické vřeténko. Vše ostatní je vajíčkem zlikvidováno!!! Jaderná obálka mizí Replikace - první mitotické dělení - 24 hodin

32 Fertilizace Pro začátek dělení je nezbytný centriol ze spermie, který se replikuje a tvoří dělící vřeténko pro zygotu Vajíčko po proběhlé meiose žádný centriol nemá. Prevence parthenogenese

33 Fertilizace

34 Prevence polyspermie Rychlé zablokování polyspermie změna elektrického potenciálu (Ca+) Pomalé zablokování polyspermie kortikální granula -enzymy proteasy likvidace vazebných míst na receptorech (ZP2 a ZP3) Fertilizační obálka prostor mezi zona pellucida a vajíčkem - GAG, peroxidasa a hyalin zonální reakce

35 Výsledek fertilizace Obnovení diploidního počtu chromosomů (nová kombinace genetické informace) Determinace pohlaví Zahájení rýhování (bez fertilizace oocyt obvykle během 24 hodin po ovulaci degeneruje)

36 Rýhování Mitotické dělení bez růstu buněk a proteosyntézy Dceřinné buňky (blastomery) se zmenšují embryo nemění velikost Mitotické dělení je ekvální a totální 4 buňky 40 hodin 3ED 6-12 buněk 4ED buněk morula