Етапи запліднення. Проникнення сперматозоїдів в ооцити

 Запліднення відбувається в кілька послідовних етапів за умови виключної координації та комунікації між двома основними сторонами-учасниками - яйцеклітиною і сперматозоїдами. Кожна з гамет повинна пройти ряд змін, перш ніж настане остаточний етап їх з'єднання. Проникнення сперматозоїдів в ооцит. Яйценосний горбок (cumulus oophorus) - спеціалізований шар зернистих клітин, що оточують ооцит ссавців після овуляції. У процесі дозрівання ооцита сукупність кумулюсних клітин піддається розширенню і насичення слизом, що призводить до утворення об'ємної маси, що містить велику кількість позаклітинного матриксу, скріплюючого сусідні клітини. Клітини горбка і їх матрикс, мабуть, беруть участь в декількох процесах, що належать до репродукції, у тому числі в захопленні кумулюсно-ооцитарного комплексу маткової трубою і підвищення шансів на його зустріч з одним або кількома сперматозоїдами, які досягли ампулярного відділу труби. Позаклітинний матрикс складається з різноманітних глікопротеїнів і протеогліканів, переважаючим компонентом тут виступає гіалуронова кислота. Проникнення сперматозоїдів через масу кумулюсних клітин здійснюється як за рахунок механічних, так і хімічних факторів. Для того щоб прокласти дорогу через позаклітинний матрикс яйценосного горбка, необхідними і, мабуть, достатніми є дві умови: гіперактивація сперматозоїдів і связывающаяся з мембраною гіалуронідаза. Роль гіалуронідази в пенетрації кумулюсной маси спірна, оскільки під час цього процесу in vitro акросома у більшості сперматозоїдів залишається інтактною. При цьому сперматозоїди, у яких відсутня гіалуронідаза, зберігають здатність проникати в кумулюсную масу і досягати блискучої оболонки (БО). Роль клітинної маси яйценосного горбка в заплідненні не зовсім ясна. Тим не менш накопичено багато доказів того, що наявність яйценосного горбка вельми сприятливо відбивається на процесах запліднення у людини, в тому числі і за рахунок стимуляції перетворення проакрозина в акрозин та ініціації акросомальної реакції. У той же час видалення яйценосного горбка не перешкоджає пенетрації сперматозоїдів і запліднення. Взаємодія сперматозоїдів з блискучою оболонкою. Зрештою, після довгої подорожі і проникнення через масу клітин яйценосного горбка, сперматозоїд вступає в контакт з БО - специфічним позаклітинним матриксом, або покривом, ооцита, в якому, як вважають, походить видоспецифичное розпізнавання гамет. У ссавців БО складається з транскриптів трьох высококонсервативных генних сімейств, іменованих ZPA, ZPB і ZPC. Зрілі продукти цих генів, засновані на специфічних амінокислотних послідовностях, що отримали назви ZP1, ZP2 і ZP3. Вони синтезуються в процесі оогенеза самим ооцитом і відрізняються гетерогенністю завдяки інтенсивній посттрансляційної модифікації, у тому числі гликозилированию. Уточнення функцій окремих протеїнів родини ZP людини важко із-за обмеженої доступності нативного людського ZP: більшість досліджень БО і розпізнавання в ній сперматозоїдів проводили на мишачої моделі. У мишей протеїн ZP3 виступає в якості молекули рецептора сперматозоїда, опосредуя його зв'язування з ін-тактний БО. Загальноприйнята в даний час модель передбачає, що Про-пов'язані олигосахаридные ланцюга ZP3 діють на сперматозоїди як зв'язуючий епітоп. ZP3 служить первинним лігандом для сперматозоїда, в той час як ZP2 у мишей виступає вторинним рецептором, що зв'язує сперматозоїд, який пройшов акросомальную реакцію. При цьому ZP1 вважають остовподобным білком, що забезпечує перехресне зв'язок між протеїнами ZP2 і ZP3. Складність будови мембрани сперматозоїда, поряд з труднощами її виділення та очищення, створює суттєві перешкоди для ідентифікації сперматозоидного аналога ліганду оболонки ооцитів. Білки сперматозоїда, які, як припускають, що беруть участь в процесі зв'язування з БО, були ідентифіковані завдяки реалізації декількох підходів, у тому числі з використанням інгібують моноклональних антитіл. Деякі з цих протеїнів вважають специфічними первинними рецепторами сперматозоїдів для ZP3, в той час як інші - неспецифічними адгезивними протеїнами для матриксу БО. Поки серед протеїнів сперматозоїда, потенційно здатних, зокрема, пов'язувати олігосахариди ZP3, основними кандидатами вважають поверхневий фермент р1,4-галактозилтрансферазу-1 (GalT) і два мембранних білка - sp56 і sp95. При цьому GalT задовольняє практично всім критеріям ZP3-рецептора. Імовірно він специфічно розпізнає і пов'язує N-ацетилглюкозаминовый залишок ZP3 - фермент-субстратна реакція, в якій ZP3 виступає в якості субстрату. Локалізація GalT на плазматичній мембрані, що покриває дорсальні відділи передньої частини головки сперматозоїда, обумовлює втрату здатності сперматозоїдом, які пройшли акросомальную реакцію, зв'язуватися з БО, адже в процесі акросомальної реакції плазматична мембрана, що несе на собі GalT втрачається. Зв'язування ZP3 зі сперматозоїдом запускає низку внутрішньоклітинних сигнальних каскадів, що завершуються злиттям плазматичної мембрани і підлягає зовнішньої акросомальної мембрани (тобто акросомальної реакцією). Здатність ZP3 виступати в якості індуктора акросомальної реакції залежить від його поліпептидного ланцюга, в той час як здатність служити рецептором сперматозоїда - виключно від бічних олигосахаридных ланцюгів. гРЗ-індукований экзоцитоз вмісту акро-соми відбувається за допомогою двох сигнальних шляхів, що залежать від сперматозоїда. • По першому шляху зв'язування ZP3 з GalT та іншими потенційними рецепторами призводить до активації гетеротримерного гуанозинтрифосфат-зв'язуючого білка та фосфоліпази С, викликаючи підвищення концентрації цитоплазматичного кальцію. • По другому шляху зв'язування ZP3 з цим(і) ж рецептором (рецепторами) стимулює тимчасовий приплив кальцію канали Т-типу. У заключних стадіях передачі сигналу ці феномени, що індуковані ZP3, забезпечуються протеїнами транзієнтного рецепторного потенціалу, потенційними субодиницями іонних каналів, що забезпечує додаткову «підкачування» кальцію і призводить до тривалого підвищення концентрації цитоплазматичного кальцію, який запускає процес екзоцитозу. Проникнення сперматозоїда через блискучу оболонку (БО). Пенетрація БО, мабуть, обумовлена декількома факторами, у тому числі фізичними (наприклад, гиперактивированной рухливістю сперматозоїда - підвищенням амплітуди джгутикових биттів хвоста і, як правило, зростанням асиметрії биттів) і хімічними (наприклад, дією протеаз і глюкозидаз). Протеази можуть бути поверхневими, пов'язаними з мембраною і розчинними (протеази, що входять до складу вмісту акросоми). Сперматозоїд проникає крізь щільну БО, прокладаючи собі доріжку шириною, рівною діаметру головки.

Загрузка...