Рис. 16. II. Акросомальная реакция сперматозоида

Zona pellucida ооцита связывается с рецепторами мембраны головки сперматозоида (напри­мер, спермадгезином — СА). Активированные рецепторы мембраны сперматозоида при уча­стии Gi-белка стимулируют мембранный белок, транспортирующий Н₊-ионы из цитоплазмы сперматозоидов, что увеличивает в ней pH (1). Активация рецепторов мембраны сперматозои­да стимулирует образование вторичных посредников инозитол-3-фосфата (ИФЗ), а также цик­лического аденозин-монофосфата. ИФЗ открывает кальциевые ионные каналы акросомы и мембраны сперматозоида. В результате в цитоплазме сперматозоида повышается концентра­ция ионов Са²⁺. Вторичные посредники стимулируют образование энзимов, вызывающих раз­рушение мембраны акросомы и головки сперматозоида. Акросомальная реакция модулируется прогестероном и у-аминомасляной кислотой. При этом прогестерон является основным регу­лятором проницаемости кальциевых ионных каналов мембраны головки сперматозоида. От­крывание калиевых потенциалзависимых ионных каналов (2) гиперполяризует мембрану го­ловки сперматозоида и инактивирует потенциалзависимые кальциевые ионные каналы. АР — акросома, ФИ2 — фосфатидилинозитол, ДАГ — диацилглицерол.

ки сперматозоида в результате ее деполяризации (непрямой эффект связы­вания рецепторов zona pellucida с рецепторами мембраны сперматозоида, действие прогестерона). Прогестерон в наибольшей степени влияет на уве­личение концентрации ионов Са²⁺ внутри сперматозоида человека, так как активирует натриевые ионные каналы и, таким образом, вызывает деполя­ризацию мембраны сперматозоидов. Прогестерон увеличивает взаимодей­ствие у-аминомасляной кислоты с ГАМК_А-рецепторами мембраны сперма­тозоидов, что увеличивает выход ионов хлора из цитоплазмы и также уси­ливает деполяризацию их мембраны.

Через открытые каналы ионы Са²⁺ диффундируют внутрь сперматозоди- да по концентрационному градиенту из внеклеточной среды. Увеличение концентрации ионов Са²⁺ внутри сперматозоида происходит за счет высво­бождения ионов из депо акросомы при участии системы семейства Gi-бел- ков, вторичного посредника инозитол-3-фосфата, цАМФ и при условии высокого внутриклеточного pH (рис. 16.11). Инозитол-З-фосфат и цАМФ изменяют активность соответственно протеинкиназы С и протеинкиназы А, что приводит к фосфорилированию различных протеинов (протеолити­ческий фермент акрозин, нейраминидаза и гиалуронидаза), которые вызы­вают образование пор в мембране сперматозоида, выходят во внеклеточ­ную среду и растворяют толстую оболочку ооцита. Проникновение голов­ки сперматозоида через отверстие в zona pellucida вызывает диффузию ио­нов Са²⁺ из головки сперматозоида во внеклеточную среду, окружающую ооцит. В присутствии ионов Са²⁺ из ооцита высвобождаются субстанции, которые изменяют свойства поверхностных гликопротеинов zona pellucida, что препятствует проникновению через нее других сперматозоидов. Изме­нение свойств поверхностных гликопротеинов zona pellucida называется зональной реакцией и свидетельствует о том, что ооцит оплодотворен одним сперматозоидом. В момент зональной реакции из ооцита высвобождается проядро ооцита (второе полярное тельце) (см. рис. 16.1) с гаплоидным числом хромосом и происходит его слияние с проядром сперматозоида, также содержащего гаплоидное число хромосом. В результате образуется зигота с диплоидным числом хромосом.

Имплантация оплодотворенной яйцеклетки

После начального периода митотической сегментации зиготы, благодаря слабым движениям ресничек реснитчатых клеток слизистой оболочки ма­точных труб в направлении матки, оплодотворенная яйцеклетка транспор­тируется к матке, и оказывается в ней через 5 дней после овуляции (18— 19-й день менструального цикла). К этому времени эндометрий матки под влиянием эстрогенов и прогестерона полностью сформирован для имплан­тации оплодотворенной яйцеклетки.

Оптимальные условия для имплантации яйцеклетки имеют место в се­редине лютеальной фазы овариального цикла, когда под влиянием прогес­терона желтого тела полностью сформировался функциональный слой эн­дометрия. Процесс имплантации происходит после контакта бластоцисты со стенкой матки, как правило, в ее верхней задней области. В течение од­ного часа после начала имплантации в матке происходят изменения в стромальной ткани матки, называемые децидуализацией, течение которой зависит от эстрадиола-17р и прогестерона.

Децидуализация характеризуются ростом проницаемости стенки сосу­дов функционального слоя эндометрия, в результате которого возникает местный тканевой отек, сопровождающийся изменением состава межкле­точного матрикса, структуры стромальных клеток и увеличением прони­цаемости капилляров. В этих условиях трофобластные клетки бластоцисты полностью погружаются в глубину слизистой оболочки эндометрия. Этот процесс называется интерстициальной имплантацией. Имплантация яйце­клетки в эндометрий матки регулируется хорионическим гонадотропином, который продуцируется в трофобластных клетках бластоцисты после нача­ла его внедрения в слизистую оболочку матки. С другой стороны, имплан­тация зародыша вызывает усиление афферентных импульсов от рецепто­ров слизистой оболочки матки в гипоталамус. Постоянный поток этих аф­ферентных импульсов активирует секрецию либерина в гипоталамусе и приводит к непрерывной секреции в кровь лютропина аденогипофиза. Не­прерывный характер секреции лютропина тормозит следующий менстру­альный цикл у беременной женщины:

Беременность

По мере того как эмбрион внедряется в слизистую оболочку матки (в сред­нем 48 ч), материнские сосуды слизистой оболочки повреждаются, а вновь развивающиеся фетальные кровеносные сосуды оказываются погруженны­ми непосредственно в материнскую кровь. В результате образуется гемохо­риальная плацента, которая разделяет, по крайней мере, одним слоем эн­дотелиальных клеток капилляров на протяжении всего периода беременно­сти кровь плода и матери. Это позволяет поддерживать между организмом матери и плода газообмен и обмен веществ.

16.6.1. Функции плаценты

Плацента является местом диффузии и активного транспорта метаболитов, дыхательных газов и электролитов между матерью и плодом, за исключе­нием клеток и больших молекул белков. Проникновение веществ из крови матери в кровь плода и в обратном направлении регулируется функцией плацентарного барьера, образованного эпителием ворсинок и эндотелием погруженных в них капилляров. Функциями плаценты является дыхатель­ная (обмен О₂ из крови матери в кровь плода и СО₂ в обратном направле­нии), питательная (расщепление белков, углеводов и жиров энзимами плаценты и синтез питательных веществ, поступающих в кровь плода), экскреторная (выведение продуктов метаболизма из крови плода в кровь матери), детоксикационная (например, лекарственных препаратов, прини­маемых во время беременности женщиной) и эндокринная. Плацента вы­полняет во время беременности роль эндокринного органа, синтезирую­щего стероидные, пептидные и белковые гормоны. Функциями гормонов плаценты являются сохранение беременности, регуляция обмена веществ в организме матери и плода, структурная и физиологическая подготовка мо­лочных желез беременной женщины к лактации. В отношении продукции гормонов плод и плацента функционируют совместно и представляют со­бой фетоплацентраную единицу (рис. 16.12).

Диффузия кислорода через плацентарную мембрану является жизненно необходимым процессом для развития плода. В среднем напряжение О₂ в синусах плаценты составляет 50 мм рт. ст., в крови плода — примерно 30 мм рт. ст. При столь низком градиенте О₂ эффективность кислород- транспортной функции поддерживается за счет фетального гемоглобина, его высокой концентрации в крови плода (на 50 % выше, чем в крови ма­тери), а также эффекта Бора. Физиологическая роль последнего состоит в том, что повышенная концентрация углекислого газа в крови матери по­нижает сродство кислорода с гемоглобином и облегчает отдачу О₂ из эрит­роцитов при газообмене в плаценте и способствует кислородному снабже­нию организма плода при низком его содержании в крови матери. Угле­кислый газ непрерывно образуется в тканях плода и выводится из его ор­ганизма через плаценту в кровь матери. В крови плацентарных синусов со­держание углекислого газа не превышает 40 мм рт. ст. Напряжение СО₂ в крови плода на 2—3 мм рт. ст. выше, чем в крови матери. Это достаточно низкий градиент концентрации СО₂, но он не препятствует эффективному выведению из организма плода углекислого газа, поскольку проницаемость углекислого газа через гемохориальную плаценту в 20 раз выше, чем у ки­слорода. В крови небеременной женщины напряжение углекислого газа выше (46 мм рт. ст.), чем в крови беременной. Понижение содержания уг­лекислого газа в крови беременной женщины вызвано стимуляцией дыха­тельного центра половыми стероидами; эстрогеном и прогестероном. В ре­зультате в крови плода также поддерживается пониженное содержание СО₂ — не выше 40 мм рт. ст.

Основным источником углеводов, используемых плодом, является глю­коза. Перенос через плацентарную мембрану глюкозы осуществляется пу­тем облегченной диффузии. В мембране трофобластных клеток имеется белок — переносчик глюкозы, однако в крови плода ее содержание на

эпиандростерон эпиандростерон дегидроэпиандростерон сульфат (синтезируется в организме плода)