Оплодотворение, развитие плодного яйца

Беременность наступает в результате оплодотворения - слияния зрелых мужской (сперматозоид) и женской (яйцеклетка) половых клеток.

Пол будущего ребенка зависит от того, носителем какой половой хромо­сомы является сперматозоид, оплодотворивший яйцеклетку.

При половом сношении во влагалище женщины изливается в среднем около 3—5 мл спермы, в которой содержится 300—500 млн сперматозоидов. Часть сперматозоидов, в том числе и неполноценных, остается во влагалище и подвергается фагоцитозу. Из влагалища сохранившие способность к оплодотворению спермато­зоиды проникают в цервикальную слизь, имеющую слабощелочную реакцию, что способствует повышению двигательной активности спер­матозоидов.

В верхних отделах половых путей женщины начинается капацитация спермы — из головки сперматозоида удаляются гликопротеиновый покров и белки цитоплазмы. Помимо этого, изменяются движения хвостовых частей сперматозоидов. Капацитированные сперматозоиды приобретают повышенную способность пенетрировать ткани.

Транспорт сперматозоидов в матку, а затем и в маточные трубы пред­ставляет собой сложный процесс. Он обеспечивается сокращениями гладкой мускулатуры матки и током жидкости в просвете маточной трубы. Большое значение собственная высокая дви­гательная активность сперматозоидов.

В благоприятных условиях (при высоком содержании эстрогенов в орга­низме женщины) оплодотворяющая способность сперматозоидов в цервикальной слизи сохраняется до 48-72 часов после эякуляции.

Транспорт яйцеклетки к матке по маточной трубе находится под воз­действием прогестерона и эстрогенов - гормонов желтого тела. При более высокой концентрации эстрогенов (непосредственно после овуляции) повышается тонус ампулярно-перешеечного отдела трубы. В результате яйцеклетка задерживается в ампулярном отделе, где окружается большим количест­вом сперматозоидов, которые начинают пенетрировать в клетки лучистого венца. Способность яйцеклетки к оплодотворению сохраняется в среднем 24 ч.

Оплодотворение происходит в ампулярном отделе маточной трубы. После слияния сперматозоида и яйцеклетки возникает зигота. Ядро оплодо­творенной яйцеклетки (зиготы) содержит диплоидный набор хромосом (46). Таким образом, новый организм становится носителем генетической информации обоих родителей.

Сразу же после слияния яйцеклетки с одним из сперматозоидов zona pellucida становится непроницаемой для других сперматозоидов.

Особенности морфогенеза и типичные реакции эмбриона/плода на воздействие окружающих факторов внешней среды позволяют разделить внутриутробное развитие на преимплантационный период (до внедрения бластоцисты в эндометрий), имплантацию, плацентацию и органогенез (до 12 нед), плодовый период (после 12 нед беременности).

Преимплантационный период начинается с момента оплодотворения яйцеклетки и продолжается вплоть до внедрения бластоцисты в децидуальную оболочку матки (5—6-й день после оплодотворения). В течение этого периода оплодотворенная яйцеклетка последовательно проходит стадии морулы и бластоцисты.

После оплодотворения (через 24 ч) начинается дробление оплодотво­ренной яйцеклетки — серия митотических делений, результатом которых становится увеличение числа клеток (бластомеров). Первоначально дробление имеет синхронный характер: 2, 4, 8 бластоме­ров и т.д. К 96 ч от момента слияния ядра сперматозоида с ядром яйцеклет­ки зародыш состоит из 16-32 бластомеров (стадия морулы).

Через 4 сут после оплодотворе­ния зигота на стадии морулы попа­дает в матку.

Имплантация плодного яйца. Как только морула попадает в матку, в ней появляется полость и образует­ся бластоциста (2-я неделя внутри­утробного развития).

На стадии бластоцисты бластомеры подвергаются определенным изменениям. Более крупные бластомеры образуют эмбриобласт, из которого в дальнейшем развива­ется эмбрион. Часть более мелких и располагающихся по периферии плодного яйца бластомеров обра­зует питательную оболочку — трофобласт.

В полости матки бластоциста приближается к месту имплантации (нидации), которое в значительной степени определяется местными особенностями эндометрия. К этому моменту эндометрий превра­щается в децидуальную оболочку, обеспечивающую условия, необ­ходимые для жизнедеятельности зародыша. К моменту имплантации слизистая оболочка матки нахо­дится в секреторной фазе.

Процесс имплантации, который в среднем продолжается около 2 дней, сопровож­дается выраженными местными гемодинамическими сдвигами. В месте имплантации отмечается расширение кровеносных сосудов и образование синусоидов, представляющих собой расширенные капил­ляры и венулы — образуется «окно имплантации» (6-7-й день после ову­ляции).

Трансформация слизистой оболочки матки и созревание бластоцисты должны быть синхронными. В противном случае имплантация не про­изойдет или беременность прервется на ранних стадиях.

Процесс имплантации связан в первую очередь с гормонами (эстрогены, прогестерон), которые через специфические стероидные рецепторы в эндо­метрии оказывают выраженное воздействие на секреторные преобразова­ния слизистой оболочки матки и процессы ее децидуализации.

Помимо имплантации, децидуальной оболочке принадлежит важная роль в развитии эмбриона/плода. Децидуальная оболочка выполняет трофическую и защитную функции. Децидуальная ткань лизирует ми­кроорганизмы и инактивирует их токсины, принимает участие в синтезе углеводов, липидов и белков. В ней происходит синтез пролактина и простагландинов.

В дальнейшем наступают период п лацентации и органогенеза (до 12-й нед беременности) и фетальный период (после 12 нед), когда по мере прогрессирования беременности происхо­дит быстрое развитие как зародыша, так и экстраэмбриональных структур. В период плацентации рост хориона и других экстраэмбриональных структур опережает рост зародыша.

Развитие и функции плаценты. На 2-й нед внутриутробного развития наружный слой трофобласта утрачивает клеточные границы, превращаясь в синцитиотрофобласт, который активно эрозирует децидуальную оболоч­ку матки. Внутренний слой трофобласта сохраняет клеточное строение и называется цитотрофобластом (слой Лангханса).

На синцитиотрофобласте образуются бессосудистые первичные вор­сины (скопления клеток, окруженные синцитием). К концу 2-й нед беременности в первичные ворсины врастает соедини­тельная ткань и образуются вторичные ворсины.

С 3-й нед развития зародыша начинается очень важный процесс разви­тия плаценты, который заключается в васкуляризации ворсин и превраще­нии их в третичные, содержащие сосуды.

Врастание цитотрофобласта в стенку сосудов децидуальной оболоч­ки приводит к вскрытию просвета спиральных артерий в конце 6-й нед беременности, излитию материнской крови между ворсинами хориона с образованием межворсинчатого пространства - гемохориальный тип строения плаценты у человека.

Кровоснабжение межворсинчатого пространства происходит через 150-200 спиральных артерий. К физио­логическим гестационным изменениям, которым подвергаются спиральные артерии по мере прогрессирования беременности, относятся нечувствитель­ность к вазоконстрикторным агентам, дегенерация мышечных и эластичес­ких волокон их стенки, что приводит к увеличению диаметра сосудов 10-30 раз и снижению периферического сосудистого сопротивления.

К концу периода плацентации сформированы лишь основные струк­турные элементы плаценты, но в морфофункциональном отношении она остается незрелой. Основной структурной единицей сформировавшейся плаценты является котиледон, образованный зрелой ворсиной и ее разветвлениями, содержащими сосуды плода.

Различают свободные и закрепляющие (якорные) ворсины. Свободные (терминальные) ворсины погружены в межворсинчатое пространство Адекватному обмену между матерью и плодом способствует интенсивный кровоток в межворсинчатом пространстве, который к концу беременности достигает 500-700 мл/мин.

В противоположность свободным якорные ворсины прикреплены к базальной децидуальной оболочке и обеспечивают фиксацию плаценты к стенке матки.

В третьем периоде родов связь якорных ворсин с децидуальной оболоч­кой нарушается, и под влиянием маточных сокращений плацента отделя­ется от стенки матки.

В плаценте различают материнскую и плодовую поверхности. Материнская поверхность плаценты, прилегающая к стенке матки, пред­ставляет собой остатки базальной части децидуальной оболочки. Плодовая поверхность, обращенная в полость амниона, представлена блестящей амниотической оболочкой, под которой к хориону подходят сосуды, иду­щие от места прикрепления пуповины.

Рост сформированной плацентарной ткани продолжается до 32 нед беременности, формируется 10—12 больших котиледонов, 40—50 малых и средних и около 150 рудиментарных. Котиледоны разделяются перегород­ками (септами), исходящими из базальной пластинки.

На более поздних сроках беременности интенсивность пролиферации клеточных элементов плаценты снижается, преобладает их гипертрофия.

В конце беременности в плаценте начинаются инволюционно-дистрофические процессы («старение» плаценты). Наряду с процессами инволюции в плаценте на протяжении беремен­ности развиваются молодые ворсины, которые, однако, лишь частично компенсируют функцию «старых» ворсин. В результате этого в конце бере­менности функция плаценты снижается.

Плацента после родов имеет выраженное дольчатое строение со стороны материнской поверхности, ее масса при доношенной беременности варьирует от 300 до 500 г, диаметр 15-18 см, толщина 2-3 см.

Основные функции плаценты. Плацента объединяет функцио­нальные системы матери и плода и в то же время представляет собой своеобразный барьер, разделяю­щий два самостоятельных организ­ма — мать и плод.

Плацента выполняет барьерную, дыхательную, трофическую, эндо­кринную, иммунную функции.

Желточный мешок — производное эмбриобласта — формируется из эндобластического пузырька в период плацентации на 15-16-й день внутриут­робного развития.

Для человека желточный мешок является провизорным органом, кото­рый играет немаловажную роль в раннем развитии плодного яйца. На ранних стадиях беременности (до 6 нед) желточный мешок больше амниотической полости вместе с зародышевым диском.

К концу I триместра внутриутробного развития желточный мешок пере­стает функционировать, редуцируется и остается в виде небольшого кистозного образования у основания пуповины.

Ткани желточного мешка выпол­няют разнообразные функции (гемопоэтическая, экскреторная, мммунорегуляторная, обменная, синтетическая) до того момента, когда начнут функционировать соответствующие органы плода. Если происходит преждевременная редукция желточного мешка, когда органы плода (печень, селезенка, ретикуло-эндотелиальная система) еще недостаточно сформированы, тоисход беременности будет небла­гоприятным (самопроизвольный выкидыш, неразвивающаяся бере­менность).

Амнион, околоплодные воды. Амниотическая полость — произ­водное эмбриобласта — формиру­ется на 15-16-й день после опло­дотворения из эктобластического пузырька, который примыкает к наружному листку зародышевого диска.

К концу I триместра беремен­ности в результате опережающего роста амнион постепенно сливается с хорионом.

На ранних сроках беременности амниотическая жидкость (около­плодные воды) представляет собой в основном фильтрат плазмы крови матери. В образовании амниотической жидкости важная роль при­надлежит также секрету амниотического эпителия. На более поздних стадиях внутриутробного развития в продукции амниотической жид­кости принимают участие легкие и почки плода (в конце беременности плод продуцирует мочу в количестве 600-800 мл/сут).

В начале беременности околоплодные воды представляют собой бес­цветную прозрачную жидкость. В дальнейшем амниотическая жидкость становится мутноватой вследствие попадания в нее отделяемого сальных желез кожи плода, пушковых волосков, чешуек эпите­лия, капелек жира и других веществ.

Амниотическая жидкость окружает плод и является биологически активной средой. По химическому составу околоплодные воды представ­ляют собой сложный коллоидный раствор. В них в растворенном виде содержатся кислород и углекислый газ, имеются все электролиты, которые присутствуют в крови матери и плода. рН амниотической жидкости изменяется, коррелируя с рН крови плода. Амниотическая жидкость содержит также белки, липиды, углеводы, гормоны, ферменты, биологически активные вещества, витамины.

Обмен околоплодных вод имеет высокую скорость и совершается через амнион и хорион. Важная роль в обмене околоплодных вод принадлежит так называемому параплацентарному пути, т.е. через внеплацентарную часть плодных оболочек.

При доношенной беременности в течение 1 ч обменивается около 500 мл вод. Полный обмен околоплодных вод совершается в среднем за 3 ч. В про ­ цессе обмена 1/3 амниотической жидкости проходит через плод, который заглатывает воды в количестве приблизительно 20 мл/ч. В III триместре беременности в результате дыхательных движений плода через его легкие диффундирует жидкость со скоростью 600-800 мл/сут. В первой половине беременности, до ороговения эпидермиса плода, обмен амниотической жидкости осуществляется через его кожные покровы.

Околоплодные воды выполняют и важную механическую функцию, защищая организм плода от неблагоприятных внешних воздействий, создавая условия для свободных движений. Амниотическая жидкость предотвращает компрессию пуповины (сдавление между телом плода и стенками матки).

Во время родов околоплодные воды, располагающиеся ниже предле­жащей части плода (так называемый плодный пузырь), способствуют рас­крытию шейки матки и, тем самым, физиологическому течению первого периода родов.

Пуповина. На 15—17-е сутки внутриутробного развития возникает аллантоис — эпителиальный вырост, несущий фетальные сосуды, и проникает из основания желточного мешка в глубь амниотической ножки — будущей пуповины, которая соединяет зародыш с амнионом и хорионом. Пуповина состоит из двух артерий и одной вены. По вене пуповины течет артериальная кровь от плаценты к плоду, по артериям — венозная кровь от плода к плаценте. Со II триместра сосуды пуповины становятся извилистыми, поэтому пупочный канатик имеет спиралевидную форму.

Сосуды пуповины окружены студенистым веществом (вартонов студень), который обеспечивает упругость пупочного канатика. Он фиксирует сосуды пуповины, предохраняет их от сдавления и травмы.

Как правило, пуповина при­крепляется в центре плаценты. Длина и толщина пуповины уве­личиваются в процессе внутриут­робного развития. При доношенной беременности длина пуповины в среднем составляет 50 см, толщи­на - 1 см.

Пуповина вместе с плацентой и плодными оболочками называет­ся последом. Послед выделяется из матки после рождения ребенка.

Развитие эмбриона/плода. На 13— 15-й день после оплодотворения из клеточных скоплений эктобласта и эндобласта, расположенных между амниотическим и желточным пузырьками, образуется зародыше­вый щиток (эмбрион). Происходит дифференцировка мезенхимы: часть клеток мезенхимы оттесняется на периферию — к трофобласту, часть скап­ливается вокруг амниотического и желточного пузырьков, а также около эмбриона. В результате этого зародышевый щиток дифферен­цируется в экто-, эндо- и мезодерму. Эти три зародышевых листка служат исходным материалом для формирования в дальнейшем всех органов и систем эмбриона.

Нервная система закладывается очень рано. Образование нервной труб­ки и мозговых пузырей отмечается уже в течение первых недель онтогенеза. Закрытие нервной трубки происходит к 4—5-й нед после оплодотворения. Из просвета нервной трубки формируются желудочки мозга и спинномозговой канал; практически одновременно происходит развитие мозжечка. Миелинизация ЦНС происходит во второй половине беременности, начинаясь в продолговатом мозге и достигая полушарий к концу беременности.

Показателем созревания ЦНС плода является становление цикла актив­ность - покой к 32-й нед беремен­ности.

К концу внутриутробного пери­ода в основном заканчивается формирование важнейших отде­лов центральной и периферичес­кой нервной системы плода, хотя их функциональная зрелость достига­ется после рождения.

Эндокринная система. Гипоталамо-гипофизарная система плода начи­нает развиваться очень рано.

Гормоны женских (эстрогены) и мужских (тестостерон) гонад, которым принадлежит важная роль в процессах дифференцировки наружных и внут­ренних половых органов, образуются у плода в незначительном количестве.

Гипоталамо-гипофизарно-щитовидная система плода функциониру­ет в значительной степени автоном­но, так как материнские гормоны (ТТГ, Т3 и T4) не проходят через пла­центу к плоду. Развитие щитовидной железы начинается рано – на 4-й нед. При недостатке гормонов щитовидной железы замедляются созревание нейронов, синаптогенез, нару­шается миграция нервных клеток.

Развитие поджелудочной железы у эмбриона человека начинается на 3—4-й нед онтогенеза. Инсулин плода играет роль гормона роста, а мате­ринский инсулин обеспечивает надлежащий уровень глюкозы. Инсулин, образующийся в организме матери, не переходит через плаценту к плоду; инсулин плодового происхождения также не попадает в материнский кровоток.

Кроветворение. Первичный гемопоэз с образованием мегалобластов и мегалоцитов происходит в желточном мешке. В дальнейшем, с 5-6-й нед внутриутробного развития, желточное кроветворение сменяется печеноч­ным (экстрамедуллярный гемопоэз), которое существует до 4-го месяца внутриутробного развития. После этого функция кроветворения перехо­дит к костному мозгу и селезенке.

Сердечно-сосудистая система. Сердце эмбриона закладывается на 2-й нед онтогенеза. К 8-й нед жизни у зародыша уже имеется сформированное сердце с двумя предсердиями и двумя желудочками. В это же время формируются магистральные сосуды, несколько позже — периферическая сосудистая сеть.

На самых ранних стадиях развития (до 6 нед) сердечный ритм у заро­дыша замедленный. После формирования симпатической и парасимпати­ческой иннервации частота сердечных сокращений (ЧСС) увеличивается, составляя к 9 нед беременности 170-180 в минуту. В последующем ЧСС снижается и со II триместра беременности в среднем составляет 120—160 в минуту. С помощью акушерского стетоскопа сердечную деятельность плода удается определить с 18-20-й нед беременности, а с помощью ЭКГ — с 11-12 нед, при УЗИ - с 4-5 нед.

Во внутриутробном периоде кровообращение плода проходит три последо­вательные стадии: желточное, аллантоидное и плацентарное.

Дыхательная система. На 4-й нед эмбрионального развития происходит закладка легких, бронхов и трахеи, на 5-й нед — деление бронхов на ветви. К 6-му мес внутриутробного развития бронхиальное дерево насчитывает 17 порядков ветвей, к моменту рождения - 27. Во внутриутробном периоде плод совершает нерегулярные дыхательные движения, которые при УЗИ определяются с 11 -й нед беременности. Частота дыхательных движений плода возрастает по мере увеличения гестационного возраста, составляя в III триместре 30-70 в минуту. Дыхательные дви­жения плода способствуют притоку крови к сердцу плода, заглатыванию амниотической жидкости (до 550 мл/сут), что является одним из важных механизмов обмена околоплодных вод. В норме дыхательные движения плода осуществляются при закрытой голосовой щели, что препятствует попаданию околоплодных вод в легкие.

Мочеполовая система. Развитие мочеполовой системы происходит из пронефроса (предпочка), мезонефроса (первичная почка) и метанефроса (зача­ток постоянной почки и мочеточника). Развитие половых органов начинает­ся с гонад, которые формируются в 5 нед гестации в целомическом бугорке над мезонефросом. Превращение индифферентной гонады в яичники или семенники происходит с 6-9-й нед (стадия гонадного пола). Развитие гонад детерминируется генами, заключенными в половых хромосомах.

В процессе онтогенеза происходит разделение мочевой и половой систем: постоянная почка с мочеточником выполняет мочевыводящую функцию, а пронефрос и мезонефрос дифференцируются в яйцеводы у эмбрионов женского пола и в семявыносящие протоки у эмбрионов мужского пола для осуществления функции выведения половых клеток.

Почки плода остаются относительно незрелыми на протяжении всего периода внутриутробной жизни.

Образование мочи начинается с ранних сроков развития. К концу I триместра при УЗИ практически всегда обнаруживается наполненный мочевой пузырь. По мере увеличения гестационного возраста плода уве­личивается средняя скорость продукции мочи с 10 мл/ч в 30 нед до 27 мл/ч к концу беременности (до 650 мл/сут). Моча плода выделяется в амниоти- ческую жидкость, откуда транс- и параплацентарным путем попадает в материнский кровоток, чему способствует относительно низкое осмоти­ческое давление мочи плода. Из крови матери продукты метаболизма плода выделяются с ее мочой.

Иммунная система. Первые лимфоидные клетки появляются в печени на 5-й нед развития зародыша, с 8-9 нед источником активного лимфопоэза становится вилочковая железа, которая продуцирует Т-лимфоциты. В селе­зенке лимфоидная ткань появляется на 20-й нед. С 11—12 нед после оплодотворения начинает функционировать костный мозг.

При проникновении возбудителя инфекции у плода не возникает вос­палительных реакций, инфекция нередко становится генерализованной. Это является следствием выраженного дефицита как гуморального, так и клеточного звеньев иммунитета.

Система гемостаза. У плода отмечается гипокоагуляция, а у матери — физиологическая гиперкоагуляция.

Фибриноген у эмбриона определяется на 5-й нед онтогезеза, первые белки-прокоагулянты — на 12-й нед, когда кровь эмбриона приобретает способность к свертыванию. Концентрация факторов свертывания у плода значительно ниже, чем у взрослого человека.

Кислотно-основное состояние крови (КОС). Физиологический метаболи­ческий ацидоз плода обусловлен накоплением в его организме недоокисленных продуктов обмена веществ и отражает особенности газообмена во внутриутробном периоде. Метаболический ацидоз плода не является патологическим состоянием, а свидетельствует о своеобразной физиологи­ческой адаптации к внутриутробной жизни.

К сроку родов метаболический ацидоз у плода нарастает, что приводит к повышению возбудимости центральных структур регуляции дыхательной системы плода, включая бульбарный дыхательный центр. Таким образом, создаются предпосылки к первым внеутробным дыхательным движениям.