Good to know: Тайната на сложния биологичен процес на ОПЛОЖДАНЕТО: „оплодителен конус“ и „цитоплазмена вълнà“

Вълшебството на зачатието…..

или

Тайната на сложния биологичен процес на ОПЛОЖДАНЕТО: „оплодителен конус“ и „цитоплазмена вълнà“

Статията е подготвена от ембриолог Боряна Бандрева

Здравейте, настоящи и бъдещи родители. В този брой на рубриката „Good to know“ ще надникнем в дебрите на едни най-важните процеси от създаването на предимплатационите ембриони. А именно първите часове от навлизането на сперматозоида в яйцеклетката. Всичко това е възможно да се случи благодарение на навлизащите в модерните клиничните лаборатории технологии като така наречените Time lapse техники (познати като ембриоскоп), при които може да се анализират чрез видео наблюдение ембрионите. Наблюдаваните морфокинетични промени в яйцеклетката могат да бъдат описани като протичане на енергия или „искрата на създаването на живота“. Пионерът в тази сфера на науката идва от разработките и екипа на Payne. Така, за първи път искрата на живота била наблюдавана през 2014 г. от Kim и сътрудници, като всъщност представлява отделяне на билиони молекули цинк, които активират и възобновяват процеса мейоза при животински гамети, видими чрез флуоресценция. По-късно и редица други учени, като Cotichio през 2017 г. наблюдават, потвърждават и дори по-подробно анализират тези интересни и сложни вътреклетъчни събития. Като новост в тази насока представлява така нареченото „таймиране“ на отделните етапи от описаните морфокинетични промени в гаметите и ембрионите.

В статиите, които публикуват тогава в научни списания, учените описват подробно няколко важни и невидими до тогава промени във вида на оплодената човешка яйцеклетка. С помоща на получените резултати, специалистите предоставят информация как чрез видео наблюдение на изследваните морфокинетични критерии да могат да се селектират ембриони за предстоящите процедури. Това от своя страна води до увеличаване на живородени деца и намаляване на многоплодните бременности.

Последователността на процесите при оплождане на човешки гамети изледователите описват по следният начин:

Появата на „оплодителен конус“ (фиг. 1) - възниква около 2-3 часа след навлизането на сперматозида в яйцеклетката. По наличието му може да се прогнозира качеството на ембрионите.

Фигура 1. Сформиране на фертилизационен конус
„Цитоплазмена вълнà“ се образува на мястото (фиг. 2), където е бил оплодителния конус и се рапространява от центъра към периферията на яйцеклетката. Тя дава енергията за формиране на женския генетичен материал в ядро или пронуклеуси неговото придвижване към мъжкото ядро до тяхното сливане.

Фигура 2. Цитоплазмени и кортикални калциеви вълни
След около 7-8 часа започват да се формират ядрата на мъжката и женската гамета, и в тях възникват на така нар. „ядърцеви прекурсорни телца“, които съдържатдобре компресиран и опакован генетичен материал. Учените са установили, че спрямо броя, вида и разположението на тези телца във всяко отядрата също може да се прогнозира какво ще бъде качеството на ембриона. Най-точно и ясно, оплождането се отчита 16-18 часа след инсеминирането или навлизането на сперматозоида (фиг. 3).

Фигура 3. Наличие на две ядра (пронуклеуси) мъжки и женски в оплодената яйцеклетка (зигота)
Образуване на прозрачна зона по периферията на яйцеклетката или „цитоплазмено хало“ е резултат от изтегляне на клетъчни компоненти към центъра на яйцеклетката, необходими за сливането на двете ядра.

Фигура 4. Наличие на цитоплазмено хало по периферията на цитоплазмата на оплодената яйцеклетка
Времето на сливане на мъжкото и женското ядро, т.нар. „сингамия“ (около 23-24 часа след оплождане (фиг. 5))

Фигура 5. Сингамия (сливане на двата пронуклеуса)

Такива щадящи изследвания на гамети и ембриони продължават и до днес. С помощта на ембриоскоп може да се отговори на въпроса как се формира ембрион с едно ядро. Камерата веднага улавя как излиза излишния женския генетичен материал в пространството между цитоплазмата и зона пелуцида във вид на трето полярно телце и във вътрешността на яйцеклетката остава само мъжкият генетичен материал и необходимите оставащи генетични структури от женския.

Ембриоскопът дава и отговор за различната големина на двата пронуклеуса, както и за причината за получаване на еднопронуклеусови ембриони. Женското ядро под формата на трето полярно телце навлиза обратно в цитоазмата и се ориентира към намиращото се там мъжко ядро и така се получава зигота с едно ядро. Причината за това се отдава на цитоплазмена незрялост и генетични аномалии предимно в яйцеклетката.

Причината за появата на фрагментите (неклетъчни компоненти, получени при деленето на клетките) в ембриона все още продължава да се дискутира.

В заключение на описаното, съвременните ин витро ценрове разполагат с такава модерна апаратура за наблюдение, която помага на ембриолозите да правят прецизен визуализационен анализ на ембрионите и тяхната селекция за съответната процедура.

ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА:

1. Payne D, Flaherty SP, Barry MF, Matthews CD (1997) Preliminary observations on polar body extrusion and pronuclear formation in human oocytes using timelapse video cinematography. Hum Reprod 12: 532-541.

2. Zinc sparks are triggered by fertilization and facilitate cell cycle resumption in mammalian eggs Alison M Kim ¹, Miranda L Bernhardt, Betty Y Kong, Richard W Ahn, Stefan Vogt, Teresa K Woodruff, Thomas V O'Halloran ACS Chem Biol. 2011 Jul 15;6(7):716-23. doi: 10.1021/cb200084y. Epub 2011 Apr 28.

3. Human Embryonic Behavior Observed with Time-Lapse Cinematography Yasuyuki Mio1 *, Kyoko Iwata1 , Keitaro Yumoto1 and Kazuo Maeda2 1Reproductive Centre, Mio Fertility Clinic, 2-1-1 Kuzumo-Minami, Yonago, Japan 2Faculty of Medicine, Tottori University, Japan

4. Coticchio G, Mignini Renzini M, Novara PV, Lain M, De Ponti E, Turchi D, Fadini R, Dal Canto M. Focused time-lapse analysis reveals novel aspects of human fertilization and suggests new parameters of embryo viability. Hum Reprod 2018;33:23–31.