Природа устроила так, что организм женщины готов к оплодотворению примерно в середине менструального цикла, когда из одного из яичников выходит созревшая яйцеклетка– т.е происходит овуляция. Овулярованная яйцеклетка сохраняет свою жизнеспособность только 12-36 часов: если в течение этого времени оплодотворения не происходит, яйцеклетка погибает и выходит с очередным менструальным кровотечением. Иногда, крайне редко, во время овуляции овулируется не одно, а два или даже три яйца - в случае их оплодотворения женщина может родить двойню или тройню. Иная ситуация возникает при овуляции одного яйца, которое, уже будучи оплодотворенным, делится на две или три равные части - в этом случае рождаются близнецы.
За несколько часов до овуляции воронка яйцевода подготавливается для того чтобы «поймать» яйцеклетку и тем самым предотвратить её исчезновение в брюшной полости. Мягкие ворсинки воронки постоянно скользят по поверхности яичника, стенки яйцевода начинают ритмично сокращаться, что помогает ему поймать яйцо. Маточная труба, где находится фолликул, широко открыта благодаря гормону эстрогену (его концентрация выше там, где фолликул) и усиленному кровоснабжению. В другой трубе нет фолликула, поэтому кровоснабжение менее обильное, то есть труба физиологически закрыта.
Захват и перемещение яйцеклетки и сперматозоидов по маточной трубе обеспечивается мышечными сокращениями, движением ресничек и током жидкости (Hafez,1973). Взаимодействие этих трех механизмов осуществляется на уровне двух основных регулирующих систем: эндокринной и нервной. Этому механизму способствует гормон простагландин, содержащийся в сперме. Женский оргазм может усилить эффект, так как вызывает сокращения матки.
Одновременно с овуляцией происходит множество "вспомогательных" биохимических процессов, содействующих оплодотворению: изменяется секреция слизи в шейке матки – слизь разжижается и канал шейки матки, в отличие от обычных дней, становится проходимым для сперматозоидов; у женщины меняется настроение, повышается либидо, увеличивается кровоснабжение половых органов и эрогенных зон.
В маточной трубе яйцеклетка находит комфортную среду, в которой ее развитие продолжается, при этом она перемещается по слизистой оболочке внутренней поверхности маточной трубы, перемещаясь к ампулярному отделу, в котором должна произойти его встреча со сперматозоидами.
Во время полового акта, в процессе эякуляции в заднюю часть влагалища около шейки матки выбрасываются приблизительно 500 миллионов сперматозоидов. Для осуществления оплодотворения сперматозоидам необходимо преодолеть путь длиной около 20 см (шейка матки — около 2 см, полость матки — около 5 см, маточная (фаллопиева) труба - около 12 см) до ампулярного отдела фаллопиевой трубы, где в норме происходит оплодотворение. Большинство сперматозоидов проходят этот путь за несколько часов, поскольку встречаются с многочисленными препятствиями.
Среда влагалища является губительной для сперматозоидов. Хотя семенная жидкость частично нейтрализует слабокислую влагалищную среду (pH около 6,0) и частично подавляет действие иммунной системы женщины против сперматозоидов, как правило, большая часть сперматозоидов не способна достичь шейки матки и погибает уже во влагалище. По критериям ВОЗ, используемым в посткоитальном тесте, гибель всех сперматозоидов, оставшихся спустя 2 часа после коитуса во влагалище, является нормой.
Из влагалища сперматозоиды движутся по направлению к шейке матки. Направление движения сперматозоид определяет, воспринимая кислотность (pH) окружающей среды, в направлении уменьшения кислотности. В то время как pH влагалища около 6,0, в шейке матки pH около 7,2. Канал шейки матки, соединяющий влагалище и полость матки, также является препятствием для сперматозоидов из-за слизи, представляющей собой гидрогель из гликопротеинов и образующей слизистую пробку, имеющую пористую структуру. Размер пор и вязкость слизи зависит от гормонального фона, в свою очередь определяемого фазой менструального цикла. К моменту овуляции размер пор увеличивается, вязкость слизи уменьшается, что упрощает для сперматозоидов преодоление этого "барьера". Ток слизи направленный кнаружи канала и более выраженный по периферии способствует «фильтрации» полноценных сперматозоидов.
Для последующего успешного оплодотворения из влагалища в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов. После прохождения шейки матки сперматозоиды оказываются в самой матке, среда которой оказывает на сперматозоиды активирующее действие: их подвижность значительно возрастает, возникает «капацитация».
Из матки сперматозоиды направляются в фаллопиевы трубы, направление к которым и внутри которых сперматозоиды определяют по току жидкости. Показано, что сперматозоиды имеют отрицательный реотаксис, то есть стремление двигаться против течения. Ток жидкости в фаллопиевой трубе создают реснички эпителия, а также перистальтические сокращения мышечной стенки трубы. Большая часть сперматозоидов не может достичь конца фаллопиевой трубы — так называемой «воронки», или «ампулы», где происходит оплодотворение, будучи не в состоянии преодолеть многочисленные препятствия в виде ресничек эпителия. Из нескольких миллионов сперматозоидов, вошедших в матку, лишь несколько тысяч достигают ампулярной части фаллопиевой трубы. В матке и фаллопиевых трубах сперматозоиды могут сохранять жизнеспособность до 5 суток.
Во время плавания постепенно меняется характеристика сперматозоидов — сказывается влияние веществ на шейке матки, матки и фаллопиевых труб. Сперматозоиды приобретают способность к оплодотворению. Если до сих пор в маточной трубе нет яйца, то сперматозоиды "купаются" в широкой части яйцевода и способны ждать яйцеклетку до 3-5 суток.
Сперматозоиды наиболее подвижны при температуре тела 37 градусов – женский организм «помогает» им в этом: после овуляции под влиянием прогестерона, выделяемого желтым телом, образовавшимся на месте овулировавшего фолликула, у женщины немного повышена температура тела. Эстроген, также вырабатываемый желтым телом, готовит слизистую оболочку матки к прикреплению оплодотворенной яйцеклетки, стимулирует развитие мышечного слоя матки и молочных желез.
Оплодотворение
В ампулярной (самой широкой) части маточной трубы яйцеклетку окружают сперматозоиды, один из которых должен выполнить финальную задачу – оплодотворить яйцеклетку. На его пути встает новая преграда: довольно плотная защитная мембрана яйцеклетки.
Головка сперматозоида содержит акросому – специфический органоид, в котором имеются специальные ферменты, способствующие растворению оболочки яйцеклетки и проникновению генетического материала сперматозоида внутрь.
Чтобы один из сперматозоидов (победитель) смог проникнуть в цитоплазму. 400—500 сперматозоидов в буквальном смысле «сложат головы», чтобы победитель - 501-й по счету, который окажется в нужное время и в самом слабом месте мембраны яйцеклетки, смог преодолеть ее.
Таким образом, при естественном зачатии количество живых сперматозоидов, оказывающихся в непосредственной близости к яйцеклетке играет важную роль. Утверждение о том, что для зачатия ребенка достаточно одного сперматозоида, не совсем точное. В природных условиях "статистический фактор" - главный! Необходимы миллионы активно подвижных сперматозоидов, без которых зачатие невозможно, но только один из них оплодотворяет яйцеклетку.
После того, как первому сперматозоиду удается преодолеть оболочку и вторгнуться в цитоплазму яйцеклетки, немедленно изменяется химический состав мембран, чтобы таким образом исключить проникновение других сперматозоидов, даже если они почти проникли в яйцеклетку — больше чем один набор хромосом будет иметь катастрофические последствия для яйца. Сперматозоиды, которые остаются за пределами яйцеклетки, куда им так строго обрубили вход, роятся вокруг яйца ещё в течение нескольких дней, а затем в конце концов умирают. Считается, что эти сперматозоиды, создают необходимую химическую среду, которая помогает оплодотворённой клетке по пути в маточной трубе. Таким образом, побеждает не самый активный сперматозоид: победителем становится лишь тот случайный член «первой когорты», кто оказывается следующим после сотен более быстрых и активных, которые (в буквальном смысле) сложили свои головы, чтобы освободить ему путь.
Сразу после зачатия
После проникновения головки сперматозоида-победителя в яйцеклетку, ядра яйцеклетки и сперматозоида сливаются в одно целое, с 46 частями набора хромосом — совсем новая комбинация наследия предков, в которой содержится план нового человека. Оплодотворенная яйцеклетка называется «зиготой» (от греческого «сочетаться, соединяться вместе».
Примерно через 24-30 часов после оплодотворения зигота начинает, а через 48 часов – завершает первое деление. Полученные две равноценные клетки называют бластомерами (от греч. бластос - росток и meros - часть). Бластомеры не растут и при каждом последующем делении (вплоть до образования бластулы) уменьшаются вдвое, при этом размеры зиготы сохраняются теми же.
Удвоение клеток зиготы происходит каждые 12-16 часов. Дробление бластомеров происходит, по-видимому, асинхронно и неравномерно: одни из них оказываются несколько светлее и крупнее других, более темных. Это различие сохраняется и при последующих делениях.
3-й день после оплодотворения. Эмбрион состоит из 6-8 бластомеров, каждый из которых тотипотентен, т.е. каждый из них может дать начало целому организму. До стадии 8 бластомеров клетки зародыша формируют рыхлую неоформленную группу. Повреждения эмбриона, возникшие на стадии 8 бластомеров, легко компенсируются; в это же время возможно разделение эмбриона на 2 и более части, дающие начало однойяцевым близнецам.
В конце вторых - начале третьих суток развития впервые "включается" собственный геном эмбриона (т.е. геном, образованный при слиянии ядра сперматозоида и ядра яйцеклетки) тогда как до этого момента эмбрион развивался как бы "по инерции", исключительно на материнских "запасах", накопленных в яйцеклетке за время ее роста и развития в яичнике. От того какой геном был сформирован при оплодотворении и от того, насколько успешно и своевременно произойдет это переключение, напрямую зависит дальнейшее развитие эмбриона. Именно на стадии 4-8 бластомеров многие эмбрионы останавливаются в развитии (так называемый "блок развития in vitro")- в их геноме имеются существенные ошибки, доставшиеся от родительских гамет или возникшие в процессе их слияния.
4-й день после оплодотворения. На 4-е сутки развития эмбрион человека состоит уже как правило из 10-16 клеток, межклеточные контакты постепенно уплотняются и поверхность эмбриона сглаживается (процесс компактизации) - начинается стадия морулы (от лат. morulae - тутовая ягода). Именно на этой стадии эмбрион попадает из маточной трубы в полость матки. К концу 4-х суток развития внутри морулы постепенно образуется полость - начинается процесс кавитации.
Движение зиготы по маточной трубе происходит неравномерно. Иногда быстро — за несколько часов, иногда замедленно — в течение 2,5— 3 сут. Замедленное продвижение оплодотворенной яйцеклетки или ее задержка в маточной трубе могут стать причиной внематочной беременности.
Морула продолжает свой путь по фаллопиевой трубе, повторяя путь сперматозоида, но в обратном направлении. В таком состоянии она входит в полость матки.
5-7-й день после оплодотворения. С того момента, как полость внутри морулы достигает 50% ее объема, эмбрион называется бластоцистой. В норме формирование бластоцисты допускается с конца 4-х по середину 6-х суток развития, чаще это происходит на 5-е сутки. Бластоциста состоит из двух популяций клеток - трофобласт (однослойный эпителий, окружающий полость) и внутренняя клеточная масса (плотный комок клеток). Трофобласт отвечает за имплантацию - внедрение эмбриона в маточный эпителий (эндометрий). Клетки трофобласта дадут в дальнейшем начало всем внезародышевым оболочкам развивающегося плода, а из внутренней клеточной массы будут формироваться все ткани и органы будущего ребенка. Чем больше полость бластоцисты и лучше развита внутренняя клеточная масса и трофобласт - тем больший потенциал к имплантации имеет эмбрион.
Добравшись до полости матки на 4-6 день после овуляции и зачатия (согласно "математике" врачей, это третья неделя беременности1), бластоцист находится в ней от одних до двух суток в "подвешенном состоянии", то есть, будучи не прикрепленным еще к стенке матки. В это время плодное яйцо, являясь чужеродным для организма матери, выделяет специальные вещества, которые подавляют защитные силы ее организма. Временная эндокринная железа - желтое тело, которая образовалась на месте бывшего фолликула в яичнике из которого овулирована яйцеклетка, вырабатывает прогестерон, максимальный уровень которого наблюдается на 5-7 день после овуляции. Прогестерон помимо того, что влияет на слизистую матки, подготавливая ее к имплантации плодного яйца, также подавляет сократительную способность мышц матки, то есть успокаивает ее реакцию на инородное тело, расслабляет матку, увеличивая шанс плодного яйца на имплантацию. Пока плодное яйцо не прикреплено к матке, источником его питания становится внутриматочная жидкость, выделяемая клетками эндометрия под влиянием высокого уровня прогестерона.
Внедрение бластоциста в слизистую оболочку матки начинается на 6-й день после овуляции (5-6 день после оплодотворения);4 к этому моменту бластоцист имеет 100–120 клеток. Имплантация происходит, как правило, вблизи крупной спиральной артерии. Чаще всего это верхние отделы матки и ее задняя стенка, которая в процессе роста матки и увеличения ее полости растягивается значительно меньше, чем передняя стенка. Кроме того, задняя стенка матки по природе толще, насыщена большим количеством сосудов и находится в глубине малого таза, а значит развивающися эмбрион более защищен.
Когда оплодотворенное яйцо приходит в соприкосновение с ее стенкой, на месте соприкосновения подлежащий участок отпадающей оболочки расплавляется и яйцо погружается вглубь последней - происходит имплантация (нидация) яйца в матку. Освобождающиеся при расплавлении отпадающей оболочки продукты - белковые вещества и гликоген - используются для питания развивающегося зародыша. При расплавлении децидуальной оболочки нарушается целость и находящихся в ней капилляров. Содержащаяся в них кровь изливается вокруг разрастающегося эпителия ворсинок.
Образовавшийся на месте внедрения яйца дефект ткани закрывается фибринозной пробкой. Этот процесс инкапсуляции яйца заканчивается восстановлением отпадающей оболочки над местом внедрения яйца. Края оболочки, примыкающие к внедрившемуся в ее толщу яйцу, разрастаются, приподнимаются над ним и, направляясь друг к другу, сливаются в сплошной слой, покрывающий яйцо в виде капсулы. Таким образом, яйцо оказывается как бы замурованным со всех сторон в пышном компактном слое отпадающей оболочки.
Имплантация (нидация) — внедрение зародыша в стенку матки - продолжается около 40 ч. При имплантации плодное яйцо полностью погружается в ткани слизистой оболочки матки. Различаются две стадии имплантации: адгезия (прилипание) и инвазия (проникновение). В первой стадии трофобласт прикрепляется к слизистой оболочке матки, во второй разрушает участок слизистой оболочки матки. При этом формирующиеся ворсинки трофобласта (хорион), внедряясь в матку, последовательно разрушают ее эпителий, затем подлежащую соединительную ткань и стенки сосудов, и трофобласт вступает в непосредственный контакт с кровью материнских сосудов. Образуется имплантационная ямка, в которой вокруг зародыша появляются участки кровоизлияний. Именно в это время женщина может почувствовать самый первый симптом зачатия - имплантацинное кровотечение.
Из крови матери зародыш получает не только все питательные вещества, но и кислород, необходимый для дыхания. Одновременно в слизистой оболочке матки усиливается образование из клеток соединительной ткани и после того как зародыш полностью погружается в имплантационную ямку, отверстие, дефект слизистой оболочки покрывается регенерирующим эпителием.
На трофобласте отмечается образование выростов (ворсин), которые в этот период носят название первичного хориона и которые начинают выделять в кровяное русло матери "гормон беременности" - хореонический гонадотропин.
попадая в кровяное русло женщины, поддерживает функцию желтого тела в одном из яичников для постоянной выработки прогестерона, пока плацента не возьмет на себя такую роль. Между этими двумя гормонами существует тесная прямая зависимость: если имплантация проходит плохо (чаще всего из-за дефектного плодного яйца), то количество ХГЧ будет недостаточно и функция желтого тела начнет угасать, что приведет к нехватке прогестерона для поддержки беременности.
ХГЧ также является иммуноподавляющим веществом, то есть тем, которое подавляет защитные силы матери, не позволяя ей отторгнуть прикрепляющееся плодное яйцо.
На этом принципе основано действие всех тестов на беременность, в том числе Early Pregnance Test. Однако, тест на раннюю беременность MediSmart of Switzerland из-за его высокой специфичности именно к ХГЧ и низком пороговом уровне определения этого гормона позволяет определить начало беременности не через 13-14 дней после овуляции, как это делает большинство обычных тестов, а на 7-8 день, то есть за 7 дней до ожидаемой менструации.
Таким образом, в первые 2 недели беременности происходят следующие события:
• оплодотворение яйцеклетки и образование единой стволовой клетки — зиготы;
• деление зиготы на бластомеры и продвижение ее по маточной трубе в матку;
• превращение зиготы в морулу и поиск места прикрепления к слизистой оболочке матки (предымплантационное развитие);
• имплантация бластоцисты (первый критический период беременности) и децидуальная трансформация эндометрия;
• плацентация (образование первичных и вторичных ворсин хориона) и бластогенез (дифференцировка зародышевых листков) — второй критический период беременности.
В формирующейся плаценте отсутствуют защитные функции, и поэтому воздействие неблагоприятных факторов, гормональные нарушения вызывают чаще всего одну реакцию — прекращение развития плодного яйца и самопроизвольный выкидыш.