VÝVOJ POHLAVNÍCH BUNĚK OOGENESE A SPERMATOGENESE OPLOZENÍ, RÝHOVÁNÍ, VÝVOJ BLASTOCYSTY

Transkript

1 VÝVOJ POHLAVNÍCH BUNĚK OOGENESE A SPERMATOGENESE OPLOZENÍ, RÝHOVÁNÍ, VÝVOJ BLASTOCYSTY ÚHIEM 1. LF UK v PRAZE Předmět: B02241 Obecná histologie a obecná embryologie Akademický rok POUZE PRO OSOBNÍ PŘÍPRAVU STUDENTŮ 1.LF UK v PRAZE V DANÉM ROCE

2 EMBRYOLOGIE obor biologie v širším slova smyslu studuje vývoj jedince srovnávací embryologie studuje vývoj různých druhů, jeho podobnosti a rozdílnosti vývojová embryologie studuje vývojové tendence a jejich projevy v celé skupině živých organismů experimentální embryologie ověřuje určité hypothesy klinická embryologie se věnuje možným praktickým aplikacím

3 EMBRYOLOGIE studuje normální (intrauterinní) vývoj lidského jedince Jednotlivé etapy embryonálního vývoje: PROGENESE vývoj pohlavních buněk OPLOZENÍ vytvoření zárodku nového lidského jedince EMBRYOGENESA (blastogenesa) tvorba blastocysty, zárodečných listů, základů orgánů a orgánových listů týden po oplození FETÁLNÍ / PLODOVÉ OBDOBÍ růst, tvarové, lokální a fukční diferenciace orgánů a orgánových systémů týden vývoje veškeré růstové a diferenciační pochody pod humorální kontrolou (přímý kontakt, vzdálená signalisace) POROD

4 PROGENESE 1 principem progenese je vytvoření haploidních buněk, které po spojení s obdobnou buňkou druhého pohlaví vytvoří novou diploidní buňku zárodek nového jedince redukci genetického materiálu obsaženého v jádruech zajistí redukční dělení meiosa progenese gametogenese probíhá ve 3 fázích: 1. perioda množení mitotické dělení oogonií resp. spermatogonií 2. perioda růstu růst a diferenciace na primární oocyt resp. spermatocyt (ve spolupráci s jinými buňkami) 3. perioda zrání redukční dělení, vznik haploidních gamet

5 PROGENESE 2 vývoj pohlavních buněk gamet vyhází z prvopohlavních buněk gonocytů,které je možné v zárodku rozeznat již během 2. týdnu vývoje vývoj gamet probíhá podle dvou zcela rozdílných modelů vývoj mužských gamet spermií spermiogenese začíná ve fetálním období, kdy gonocyty osídlí základ varlete a pomnoží se v něm; vlastní tvorba spermií je ometzena na období sexuální aktivity vývoj ženských gamet vajíček oogenese prodělá období množení a růstu ve fetálním období, perioda zrání je dvakrát přerušena a dokončí se prakticky až po porniknutí spermie do vajíčka

6 má dvě fáze MEIOSA 1 první zrací dělení se od mitosy liší dlouhou a komplikovanou profází: v leptotenní fázi se k sobě přiloží homologní chromosomy v zygotenní fázi se vytvoří lokální spoje chiasmata (1 2 na 1 chromosom) v náhodné lokalisaci a postupně i synaptonemální komplexy spojující longitudinálně chromosomy v páru v pachytenní fázi tvoří chromosomové páry silná silně barvitelná tělíska probíhá výměna úseků mezi chiasmaty (crossing-over) a kontrola nukleotidových řetězců v diplotenní fázi jsou rozrušením chiasmat rekonstruovány samostatné chromosomy v diakinetické fázi se chromosomové páry navážou nerozdělenou centromerou na dělicí vřeténko a zahájí metafázi (další průběh jako v mitose) výsledkem je haploidní počet chromosomů o 2 chromatidách ve druhém zracím dělení se v profázi rozdělí centromery a chromatidy se dostanou do dceřinných buněk

7 MEIOSA 2

8 Je diskontinuitní OOGENESE 1 fáze množení probíhá ve fetálním období ( 3. měs oogonií, v 5. měsíci 7, ) ve 12. týdnu oogonie (obklopené 1 vrstvou folikulárních buněk = primordiální folikuly) vstupují do profáze meiosy profázi v diplotenní fázi zablokuje inhibitor maturace oocytu (OMI) (diktyoten) probíhající kontrolní mechanismy redukují do porodu počet oogonií na , při nástupu puberty kolem , při nástupu klimakteria kolem od 7. měsíce jsou folikuly soustředěny pouze v kůře v oocytu se nezdvojí centriol - je zablokovaný start 2. meiosy

9 OOGENESE V PRENÁTÁLN LNÍM M OBDOBÍ

10 OOGENESE 2 Pod vlivem FSH hypofysy začíná pravidelně fáze růstu kohorty oocytů ploché folikulární buňky se zvýší, proliferují, řadí se do vrstev - rostoucí / sekundární folikul folikulární buňky naléhající na oocyt vytvoří spolu s oocytem zonu pellucidu a corona radiata folikulární buňky vylučují do mezibuněčných prostor rosolovitý folikulární mok - terciární / Graafův folikul s dutinou vajíčko obklopené folikulárními bb. zaujme excentrickou posici apoptosou postupně zanikají jednotlivé folikuly, pravidelně dozrává jen jeden fibroblasty vaziva kolem folikulu proliferují zvětšují se, produkují androgeny, tvoří vnitřní obal - theca folliculi interna kolem folikulu vzniká i hustá cévní pleteň - theca folliculi externa

11 OOGENESE 3 FSH stimuluje buňky granulosy, aby konvertovaly androgeny (produkt buněk theca interna) na estrogeny a vytvářely receptory plasmalemy pro luteinizační hormon (LH); folikulární buňky jsou propojeny pomocí nexů LH hypofysy aktivuje primární oocyty k tomu, aby ukončily 1.meiotické dělení - vytvoří se sekundární oocyt a pólové tělísko, oocyt nezdvojí centriol a proto je 2.meiotické dělení zablokováno v metafási

12 OOGENESE 4 vnitřní přetlak a změna hladin hormonů v tkání vaječníku způsobí rupturu stěny folikulu i povrchu ovaria - oocyt se svými obaly (zona pellucida, corona radiata) i s buňkami cumulus ooviger a folikulárním mokem jsou vypuzeny z ovaria a zachyceny fimbriemi vejcovodu - ovulace folikulární buňky spolu s buňkami theca folliculi interna vytvoří žluté tělísko - corpus luteum

13 SPERMATOGENESE 1 Vývoj mužských pohlavních buněk začíná s nástupem puberty a trvá jako kontinuální proces do stáří probíhá v semenotvorných kanálcích varlete trvá cca 10 týdnů ve varleti a 15 dnů v nadvarleti dělí se na spermatogenesi (spermatocytogenesi) a spermatohistogenesi spermatogenese zahrnuje fázi množení, růstu a částečně i zrání (proběhne meiosa), prochází fázemi spermiogonie A 2n 4ch (t, početné mitosy, vznikaji A a nakonec B) spermiogonie B 2n 4ch (nedělí se, růst, příprava 1. meiosy) spermatocyt I 2n 4ch (největší, 1. meiosa, profáze trvá 22 dnů) spermatocyt II 1n 2ch (2. meiosa, bezprostředně, trvá hodiny, vzácný) spermatida 1n 1ch (nejmenší) všechny procesy probíhají synchronně buňky pocházejí ze spermiogonie A spojují můstky nerozdělené cytoplasmy

14 SPERMATOGENESE 2

15 SPERMIOGENESE 1 spermiogenese spermatohistogenese = přeměna spermatidy ve spermii soubor tvarových a strukturálních pochodů, netýká se genomu probíhá v záhybech Sertoliho buněk jádro kondensuje, mění tvar ve hlavičku spermie (10% pův. objemu) GK produkuje akrosomové granulum, to v podobě akrosomového váčku povléká 1/3 hlavičky centriol se zdvojí a ukládá v jamce na opačném pólu jádra než akrosom distální centriol slouží jako basální tělísko bičíku mitochondrie se spojují a sdružují do spirály okolo kořene bičíku (krček) podél centriolů a mikrotubulů bičíku se tvoří hladké a segmentované chordy cytoplasma se oddělí jako zbytkové tělísko (fagocytuje je Sertoliho buňka) tvarově zralá spermie odpadá do lumina semenotvorného kanálku

16 SPERMIOGENESE 2

17

18 Semenotvorný kanálek: zárodečný epithel, podpůrné Sertoliho buňky L-Sp spermatida pozdní E-Sp raní spermatida P- Sc primární spermatocyt spojovací komplex hemo testikulárné BARIÉRA basální membrána spermatogonie Akm Sertoliho b. Sg-Aprol Sg B peritubulární myofibrroblast

19 SPERMATOHISTOGENESE

20 myoidní buňka spermatogonie raná spermatida * primární spermatocyty pozdní spermatidy * * * * * jádro Sertoliho buňky

21 SPERMIE Scheme from: Ross and Pawlina, Histology, 2003

22 TRANSPORT GAMET

23 TRANSPSORT GAMET

24 SAMEN SEMENO EJAKULÁT bělavá vazká pěnící tekutina charakteristického zápachu, ph 7,2, bohatá na glykoproteiny, prostaglandiny, fruktosu. PSA, kyselou fosfatasu (prost.), citrát, inositol,proteiny nezbytné pro koagulaci složky ejakulátu: spermie, testikulární tekutina, sekret buněk epithelu nadvarlete a chámovodu cca 5% sekret měchýřkové žlázy cca 70% sekret žlázek prostaty cca 30% jedna ejakulace obsahuje 4 5 ml Normální hodnoty ejakulátu (WHO, 2010): koncentrace spermií >15 milionů/ml celkový počet spermií 39 milionů podíl živých spermií > 58% podíl morfologicky normálních spermií > 4%

25 OPLOZENÍ 1 spojení haploidních jader zralého vajíčka a spermie; výsledkem je nové diploidní jádro s novou kombinací DNA obvykle probíhá v ampule vejcovodu oplozovací okno trvá asi 24 hodiny, přičemž spermie mohou čekat také asi 24 hodiny 3 fáze oplození kapacitace příprava spermie během cesty do vejcovodu akrosomová reakce pronikání spermie zonou impregnace pohlcení spermie vajíčkem a kortikální reakce

26 OPLOZENÍ 2 KAPACITACE : příprava na oplození, aktivace povrchových receptorů na membráně hlavička spermie asi 7 hodin; kapacitovaná spermie je schopná proniknout mezi buňkami corona radiata k zoně AKROSOMOVÁ REAKCE : navázání receptorů na proteiny v zoně (zejm. ZP 3) způsobí vylití obsahu akrosomového váčku a vyleptání kanálku v zoně, kterým se hlavička dostane k oolemě. V membráně hlavičky se aktivují desintegriny

27 z milionů spermií v ejakulátu se asi 1 % dostane do děložního krčku, z toho asi se v dobré kondici dostane do ampuly a snaží se o pronik-nutí k zoně a průchod zonou IMPREGNACE : Vazba desintegrinů na receptory v oolemě vyvolá splynutí membrán spermie a vajíčka splynutí membrán podmíní kortikální reakci, vylití kortikálních granul jejich obsah inaktivuje receptory pro desintegriny a mění prostupnost zony; vytvoří se perivitelinní prostor mezi oolemou a zonou OPLOZENÍ 3

28 OPLOZENÍ - 4

29 OPLOZENÍ - 5 z Vacka

30 OPLOZENÍ - 6 Po splynutí membrán pronikne do vajíčka hlavička, krček a bičík, membrána se spojí s oolemou a vznikne tak nový antigenní vzorec odlišný od obou původních Centriol spermie putuje k jádru vajíčka, zdvojí se, vytvoří dělicí vřeténko a proběhne 2. meiosa, oddělí se 2. pólové tělísko a vznikne samičí prvojádro samčí mitochondrie a bičík rychle degenerují a zaniknou hlavička spermie nabývá na objemu, mění se v samčí prvojádro

31 K.L.Moore, T.V.N. Persaud: Before we are born, 2003 OPLOZENÍ - 7 Jádro spermie v cytoplazmě oocytu se zvětší a vytvoří samčí prvojádro. Zároveň se v obou prvojádrech replikuje DNA ( každý chromosom obsahuje dvě chromatidy) a metabolismus oocytu se aktivuje. Membrána prvojader se rozpadne, chromosomy (46) se kondensují a seřadí v ekvatoriální rovině, a proběhne se první (mitotické) rýhovací dělení zygoty (30 hodin po oplození).

32 OPLOZENÍ - 8 Prvojádra se přiloží k sobě a proběhne první mitosa 2 diploidní buňky - blastomery; začne rýhování z Langmana

33

34 RÝHOVÁNÍ - 1 postupná mitotické dělení vznikají blastomery vyplňující prostor ohraničený zonou, blastomery se zmenšují mitosy neprobíhají synchronně, počet není 2n první mitosy řídí faktory vajíčka, až od 3. mitosy se uplatní RNA a proteiny embrya první blastomery nejsou spojeny mezibuněčnými spoji od 8 blastomer se tvoří spojovací komplexy kompakce embrya (mění se tvar blastomer), všechny blastomery naléhají na zonu od 16 blastomer existují blastomery bez kontaktu se zonou, vnitřní a vnější buněčná masa / trofoblast a embryoblast, tzv. morula (původně jednovrstevný plný útvar, ne 2 masy)

35 A nekompaktované embryo, B probíhající kompakce SEM snímek, myš zona pellucida odstraněna

36 RÝHOVÁNÍ 2 Během rýhování putuje embryo k děloze První mitosa 36 hod. po oplození, Tzv. morula po 3 dnech (4. mitosa dokončena) 4 dny po oplození je embryo v děloze

37 VÝVOJ BLASTOCYSTY - 1 po 4 dnech po oplození vstoupí embryo do děložní dutiny mezi blastomery se ukládá tekutina, dutiny splývají a oddělí trofoblast od embryoblastu - raná blastocysta po dalších 2 dnech degeneruje a odpadne zona pellucida blastocysta se přiloží svým embryonálním pólem (tam leží buňky embryoblastu) k endometriu mezi ústími endometrálních žlázek (jiné umístění obvykle vede k neúspěchu) a začne nidovat - zahnizďovat se (8.den)

38 VÝVOJ BLASTOCYSTY 2 Vacek, 2006

39 VÝVOJ BLASTOCYSTY 3 TROFOBLAST EMBRYOBLAST DUTINA BLASTOCYSTY

40 VÝVOJ BLASTOCYSTY 4

41