A megtermékenyítés (más néven fertilizáció) azt jelenti, amikor egy spermium találkozik a petesejttel és egyesül vele. Ez az első lépés ahhoz, hogy egy új élet elkezdjen növekedni. A megtermékenyülés azt jelenti, amikor a hímivarsejt egyesül a női petesejttel, és egyetlen sejtet alkotnak.
A megtermékenyülés a petevezetékben történik. A petesejt majdnem mindig a petevezetékben termékenyül meg, onnan vándorol a méhbe, ahol rögzül és növekedni kezd. Az újonnan megtermékenyített petesejt - amit zigótának neveznek -, a petevezetékből a méhbe jut, ahol remélhetőleg beágyazódik a méhfalba, és a terhesség hónapjai alatt kisbabává fejlődik.
Mi történik a megtermékenyítés előtt?
Minden hónapban a női testben általában egy petesejt (ritkán több, ami növeli a kétpetéjű ikrek esélyét) érik meg és szabadul fel - ezt nevezzük ovulációnak. Az ovuláció havonta egyszer történik meg a menstruációs ciklus során az emberben, és elengedhetetlen a megtermékenyítéshez.
A megtermékenyítés első szakasza akkor kezdődik, amikor ez a ciklus egy petesejteket szabadít fel a petefészkekből. Ha eközben spermiumok érkeznek a méhbe, felúsznak a petevezetékbe, találkozhatnak a petesejttel, amelyet megpróbálnak megtermékenyíteni.
Ahhoz, hogy a spermium találkozzon a petesejttel, hosszú és megerőltető utat kell megtennie. Először el kell jutnia a hüvelyből a méhszájhoz/méhnyakhoz, majd a méhen keresztül a petevezetékig kell úsznia.
A spermiumok útja a petesejtig
Közösüléskor az ondóval a prosztata enzimei csaknem elsőként érkeznek a hüvelybe. Itt, a méhnyak határán ezek az enzimek az ondóhólyag hatóanyagai miatt megalvadt spermát oldani kezdik, s a kiszabaduló spermiumok elindulnak a nyakcsatornába.
Az együttlétet követően fél órával az ondó megalvad a hüvelyben, és olyan fizikai akadályt képez, amely megakadályozza, hogy a spermiumok nagyon messze, rossz irányba vándoroljanak. Ez a védelem 30 percen belül megszűnik, amikor újra folyós lesz az ondó.
Azok a hímivarsejtek, amelyek addig nem jutottak át a méhszájon, elpusztulnak a hüvely nagyon savas közegében. A méhnyakcsatornában található méhnyaknyák segíti a spermiumok hatékony haladását, amikor egy nő a legtermékenyebb.
Az orgazmus ideje alatt a méh ritmikus kontrakciói szinte felszívják a spermiumokat, amelyek az ejakulációtól számítva 2-3 napig élnek. A hímivarsejtek 72 órán keresztül maradhatnak életben a női reproduktív traktusban (bizonyos esetekben akár 5 napig).
A spermiumok átlagosan 3 mm/perces sebességgel, az úgynevezett pozitív kemotaxis irányításával "száguldanak" a petevezető és az abban, tőlük 12-15 cm-re lévő petesejt felé. A pozitív kemotaxis nem más, minthogy a hímivarsejtek az "orruk után mennek"; a petesejt helyét jelző anyagok jelenlétét érezve abba az irányba haladnak - ezért "pozitív" -, amerre azok nagyobb koncentrációban vannak jelen.
A méhnyaktól a petesejtig az út - valószínűleg kisebb-nagyobb kitérőkkel - legalább egy órán át tart. A leggyorsabb spermiumnak egy akár óra is lehet, amire eléri a petesejtet, a teljes megtermékenyülés folyamata pedig több órát is igénybe vehet.
Kapacitáció: a spermium felkészülése
Útjuk során a hímivarsejtek kívül-belül nagy változásokon mennek át. Ezen érési folyamat nélkül nem lennének képesek áthatolni a petesejt sejthártyáján.
A változás első lépése a kapacitáció, amikor is megváltozik a hímivarsejt plazmájának szerkezete és sejthártyája: felszabadulnak rajta azok a kötőhelyek, amelyekkel képes lesz majd a peteburokhoz kapcsolódni. Anyagcseréje is megváltozik.
Ez teszi lehetővé, hogy mozgása a hiperaktivitásig gyorsuljon. Mikroszkóp alatt jól látható, hogy a spermium farka nagyon gyors csapkodásokkal hajtja előre a spermiumot. Egyes adatok szerint e változások összesen 5-8 órát vesznek igénybe.
Sperma kapacitása - Ez a lépés a spermium megtermékenyítésre való előkészítésének folyamatára vonatkozik. A spermiumok mozgékonysága megnő, ahogy hiperaktívvá válik. Ez a fázis biztosítja, hogy a spermium behatoljon a tojásba.
A termékenységi ablak
Ahhoz, hogy a megtermékenyülés megtörténhessen, megfelelőnek kell lennie az időzítésnek és a feltételeknek. Viszonylag rövid az időtartam a ciklus folyamán, amikor megtörténhet a megtermékenyülés - csak az ovuláció körüli néhány nap alatt lehetséges, amit termékenységi ablaknak neveznek.
A petesejt körülbelül egy napig termékenyíthető meg, de ennél hosszabb ideig is lehet esély a teherbeesésre, mivel a spermiumok akár öt napig is életképesek maradhatnak a méhben, várva a petesejtre. A petesejt élettartama sokkal rövidebb, csupán 12-24 óráig él az ovulációt követően, így a termékenységi ablak ezután bezárul abban a ciklusban.
Mivel a legtöbb egészséges spermium több napig is életben marad a női reproduktív csatornában, a közösülés akár 3 nappal az ovuláció előtt is megtörténhet, és ennek ellenére megtermékenyítéshez vezethet.
Előfordul, hogy a hímivarsejt időzítése rossz, és túl korán vagy túl későn érkezik ahhoz, hogy találkozzon a petesejttel. De az is megtörténhet, hogy a spermium nem abba a petevezetékbe került, amelyben a petesejt van (egy adott hónapban a petesejt általában csak az egyik petevezetékben van jelen).
| Sejt | Életképesség |
|---|---|
| Hímivarsejt | 72 órán keresztül maradhat életben a női reproduktív traktusban (bizonyos esetekben akár 5 napig) |
| Petesejt | 12-24 óráig él az ovulációt követően |
A petesejt külső rétegei
A megtermékenyülés azzal veszi kezdetét, hogy hímivarsejt eljut a petesejt (szekunder oocita) közvetlen közelébe. A petesejtet vékony tüszőhámsejt-réteg (corona radiata) veszi körül.
Először ezen a jellegzetes kémiai anyaggal (hialuronsavval) körülvett rétegen kell áthatolnia a spermiumnak, amit a spermium sejthártyájában lévő enzim képes elbontani. A következő akadály az úgynevezett zona pellucida, melynek anyagát három speciális fehérje (glükoprotein) alkotja.
E mögött rejtőzik végre a petesejt sejthártyája. A zona pellucida egy glikoproteinekből álló, zselésszerű extracelluláris mátrix vastag rétege, amely a tojást beburkolja.
Kapcsolódás a zona pellucidához
Sperm-Zona Pellucida Binding - Ebben a lépésben a hímivarsejt találkozik egy petesejttel, és a petesejt zona pellucida rétegébe kötődve receptor-ligandum választ hoz létre. A kapcsolási reakció után nem tud több spermium átjutni ezen a rétegen.
Amikor a spermium petesejteket talál, az a zona pellucida-hoz tapad, amely egy glikoproteinekből álló, zselésszerű extracelluláris mátrix vastag rétege, amely a tojást beburkolja. Az akroszóma reakció akkor indul el, ha a spermium felszínén egy specifikus molekula a zona pellucida ZP3 glikoproteinjéhez kötődik.
A zona pellucida egyik glükoproteinje - ZP3 vagy spermium-receptor névre is hallgat - képes hozzákapcsolódni a spermiumok fejecskéjének receptormolekuláihoz. A spermium felszíni receptorainak szerkezete egy fajon belül úgy illeszkedik a petesejt ZP3 receptoraihoz, mint a kulcs a zárba, méghozzá azért, hogy kizárja más faj hímivarsejtjének "garázdálkodását": emberi petesejtet csak ember hímivarsejtje tud megtermékenyíteni, más emlősé nem.
Az akroszóma reakció és a behatolás
A receptor-kapcsolat létrejötte elindítja az úgynevezett acrosoma-reakciót. Az acrosoma a hímivarsejt fejének elülső részén található, mintha a búbja volna.
Akroszóma reakció- A spermium feje, az úgynevezett akroszóma, számos Zona Pellucida emésztőenzimet hordoz, amelyek elősegítik a petesejt rétegekbe való mélyebb behatolását. Mélyebb behatolással a spermium feje összezsugorodik.
Az akroszóma reakció hialuronidázt termel, amely fermentálja a hialuronsavat a petesejtek körül, és átengedi a spermát. Ebből egyszerre olyan fehérjebontó enzimek szabadulnak fel, amelyek el tudják bontani a zona pellucidát alkotó fehérjéket.
Zona Pellucida penetráció- A hímivarsejt fejének szerkezete olyan, hogy segíti a petesejt falának áttörését. Stimulálja a petesejt érését is, a meiózis egyik szakaszában felfüggesztve.
A hímivarsejt feje búbján újabb sejthártya-fehérjék bukkannak elő, ami a petesejt zona pellucidájának megfelelő fehérjéihez - nemes egyszerűséggel a ZP2-höz - kötődve megindítja végre a hímivarsejt és a petesejt hártyájának egybeolvadását. Először ennek kell lezajlania.
A két sejt membránjának egyesülése
Azok a hímivarsejtek - több százan vannak -, amelyek elérik a petesejtet, még mindig versenyeznek egymással - a cél először átjutni a petesejt kemény külső rétegén, áthatoljon a membránon, hogy elérje a citoplazmát, és felszabadítsa a saját genetikai állományát.
Ha a spermium sikeresen bejutott a petesejtbe, a petesejt felülete megváltozik, és lezárul - így csak egyetlen spermium képes megtermékenyíteni egy petesejtet. A spermium külső rétege és farka feloldódik, miután sikeresen elérte a petesejtet.
Miután a petesejt sejtplazmája befogadta a spermium magját, a megtermékenyített petesejtet zigótának nevezzük. Ilyenkor csak a hímivarsejt feje juthat be a petesejtbe, a középrésznek és a faroknak kint kell maradnia.
A petesejt aktiválódása és a polispermia megakadályozása
Kortikális reakció- Ebben a szakaszban a tojás aktiválódik, miután a II. meiotikus osztódás metafázisában lefagyasztják. A kérgi szemcsék egyesülnek a Zona Pellucida-val, ami exocitózist eredményez.
A petesejtben lévő kérgi szemcsék egyesülnek a sejt plazmamembránjával, és a sperma sikeres beágyazódását követően a zona pellucidába szabadulnak fel, ami arra készteti a felületet, hogy merevvé és átjárhatatlanná váljon.
Ezt a lépést kérgi reakciónak nevezik, és biztosítja, hogy csak egy hímivarsejt hatoljon be és megtermékenyítse a tojást. Zóna reakció - Ez a lépés a megtermékenyítés végét jelzi, mivel a Zona Pellucida réteg megkeményedik.
Miután egy bejutott, a petesejt azonnal egy kémiai reakción megy keresztül, ami megakadályozza, hogy további hímivarsejtek is bejussanak. Behatolása után a petesejt burkának kémiai szerkezete megváltozik, így a többi ivarsejtnek már nincs módja a behatolásra.
A genetikai anyag egyesülése
A petesejt és a hímivarsejt ugyanis a testi sejtek teljes - tulajdonképpen dupla - genetikai információjának pontosan a felét hordozza 23-23 kromoszómába csomagolva. A spermium és a petesejt genetikai anyaga, amelyek mindegyike 23 kromoszómát tartalmaz, egyesül, így létrejön egy 46 kromoszómából álló diploid sejt , amelyet zigótának neveznek.
A hímivarsejtek is úgy keletkeztek, hogy egy primer spermatocitából, aminek még 46 kromoszómája (azaz diploid) volt, először egy 23 kromoszómás (haploid) szekunder spermatocita, majd azokból 4 ugyancsak 23 kromoszómás spermatid keletkezett.
Ez az állati ivarsejtekre jellemző osztódás (meiózis), amikor egy olyan testi sejtből, amiben kétszer van meg a teljes kromoszómakészlet, 4 darab egyetlen kromoszómakészletet tartalmazó, azaz (haploid) ivarsejt jön létre.
Csakhogy petesejtünknél, a szekunder oocitánál még nem zajlott le a meiózis második osztódása. Miután ez is megtörtént, a petesejt és a spermium sejtmagja a zigóta közepére vándorol, és elindul a két sejt első közös akciója, a zigóta osztódása, melynek során a két mag kromoszóma-állománya összekeveredik egymással.
Sejtszinten a behatoló hímivarsejt dönt, hogy az új élet kisfiúként vagy kislányként érkezzen. Attól függően ugyanis, hogy a döntést váró petesejt X nemi kromoszómája mellé X vagy Y alakú nemi kromoszóma kerül, XX-es lányok vagy XY-os fiúk fognak születni.
A zigóta első osztódásai
A zigóta ezután mitózison megy keresztül, ami a szervezet növekedéséhez szükséges ismétlődő sejtosztódás, hogy létrehozza a blasztocisztát, amely beágyazódik a méhfalba, és megkezdi a terhességet.
A tüszőrepedés után 20-25 órával már két sejtünk van, további hat órával később már négysejtes állapotban van a zigóta. Nyolcsejtes állapotig beszélhetünk embrionális őssejtekről, ekkor még bármely sejtből teljes embrió fejlődhet, s eddig a pontig előfordulhat, hogy egyetlen zigótából két embrió kezd el fejlődni.
Ekkor születhetnek egypetéjű ikrek. Ezt követően a sejtek sorsa egyszer s mindenkorra visszafordíthatatlanul eldőlt, milyen szövetekké fejlődnek tovább, és ha valamelyik sejt leválik, ez is és a maradék is óhatatlanul elpusztul, mert nélkülözhetetlen, pótolhatatlan darabka tűnne el.
A morulától a blasztocisztáig
Három nap múlva már 12-16 sejtes szedercsíra (morula) képződött, ami valóban úgy néz ki, mint a névadó gyümölcs. Majd a továbbdifferenciálódó immár több száz sejt egy belső üreget vesz körbe, ezért neve hólyagcsíra (blastula).
A hólyag belsejébe bedomborodó sejtcsoport az embrioblaszt, amiből majd az embrió kezd fejlődni, a blasztula többi része pedig a trofoblaszt ("troph" = nő, növekvő), mivel az embrió növekedéséhez szükséges táplálás feladatát fogja ellátni.
Emlőskísérletekből kiderült, hogy a vándorló petesejt már önállóan kapcsolatba lép édesanyja szervezetével: A petevezető által kiválasztott anyagokat fölvéve saját anyagcserét folytat, minden bizonnyal táplálkozik, különben nem tudna osztódni.
Beágyazódás a méhbe
A megtermékenyített petesejt a méh felé vándorol, és kb. 5-6 nap múlva beágyazódik a méhben. A hatnapos trofoblaszt immár eléri a méhet, és rendszerint annak hátsó falában igyekszik beágyazódni.
A trofoblaszt a méhnyálkahártyába bolyhokat bocsátva rögzül, és a nagy találkozást követő hetedik napon bekövetkezik a beágyazódás (implantatio), hogy embrióvá és méhlepénnyé alakuljon.
Itt egyik részéből a méhlepény (placenta), a másikból pedig maga az embrió fejlődik ki. Másrészt a ß-HCG nevű terhességi hormont leadva jelzi a méhnyálkahártyának, hogy nem lökődhet le, mert "valaki" érkezni fog.
Ritka esetekben a megtermékenyített petesejt nem jut el a méhbe, és a méhen kívül kezd növekedni - ezt méhen kívüli terhességnek nevezzük, amely sajnos nem folytatódhat.
Lehet-e érezni a megtermékenyítést?
Sokan kíváncsiak, hogy a test jelezheti-e vagy érezhető-e, amikor a megtermékenyítés történik. A valóságban nincsenek azonnali tünetek, amelyek jeleznék, hogy a petesejt megtermékenyült.
Pusztán az ondó bejutását a méhbe? Vagy a hímivarsejt útját a petesejtig? Aligha. Netán a hímivarsejt befúródását? Nem kizárt, hogy a petesejt anyagkibocsátással jelzi, hogy megtalálta párját, sőt tudunk is például a ß-HCG-ről, csakhogy ez az egyesülés utáni egy óránál előbb biztosan nem érezhető.
Fizikai jelek azonban néhány nappal később jelentkezhetnek, például a korábban említett nidációs vérzés formájában, amikor a megtermékenyített petesejt rögzül a méhben. Gyakori, hogy a petesejt méhbe való beágyazódásakor úgynevezett nidációs vérzés jelentkezik, ami körülbelül azzal az időponttal esik egybe, amikor a menstruációnak jönnie kellett volna.
Mikor jelenhetnek meg a terhesség korai jelei?
A terhesség 4-6. hetében (az utolsó menstruáció első napjától számítva) a szervezetben már elegendő terhességi hormon lehet ahhoz, hogy például hányingert, fáradtságot és érzékeny melleket tapasztaljunk - olyan tüneteket, amelyeket gyakran a terhességgel társítunk.
A leggyakoribb jel azonban a menstruáció kimaradása vagy rendellenes viselkedése. A korai terhességi jelek gyakran megtévesztően hasonlítanak a menstruáció előtti tünetekhez, így nehéz lehet megkülönböztetni őket, amíg a terhességi teszt nem mutat pozitív eredményt.
Miért nem sikerül minden megtermékenyítés?
Bár egyszerűnek hangzik, sok dolognak kell tökéletesen működnie, és számos biológiai oka lehet annak, ha egy petesejt nem fogadja el a spermiumot. A spermiumnak erősnek és egészségesnek kell lennie, hogy áttörje a petesejt felszínét, és néha a petesejt hibája vagy éretlensége megakadályozhatja a megtermékenyítést.
Az ejakulációkor távozó sokmillió hímivarsejtből csupán egynek, a legmegfelelőbbnek jut a megtiszteltetés, hogy behatolhat a petesejtbe. Ez az egy azonban nem nélkülözheti a többit. Mintha ösztönöznék egymást a versenyre.
A hímivarsejtek kiválasztódásában szerepet játszik mozgékonyságuk, hogy milyen gyorsan szabadulnak ki az ondóalvadékból, hogy hogyan küzdenek meg a hüvely savasságával (míg a méhnyak enyhe lúgos kémhatása már segíti mozgásukat), hogy mennyit "csalinkáznak" a cél megtalálásáig, és még számos olyan tényező, amiről tán elképzelésünk sincs.
A gyorsan érkező spermiumok közül egyszerre több is elkezdi ostromolni a petesejtet, itt is számít az "ügyesség" és gyorsaság. Sok dolognak kell megfelelően működnie ahhoz, hogy a spermium elérje a petesejtet, áthatoljon annak rétegein, majd a genetikai anyagok egyesüljenek.
A kétpetéjű és az egypetéjű ikrek kialakulása
Ha az ovuláció során két petesejt szabadul fel, azokat külön spermium termékenyítheti meg, és így születhetnek kétpetéjű ikrek. Ha, mint normálisan, egyetlen petesejt várt megtermékenyítésre, egy utód keletkezik, de olykor kettő petesejt érik meg, ilyenkor van esélye a kétpetéjű ikrek megfoganásának.
Nyolcsejtes állapotig beszélhetünk embrionális őssejtekről, ekkor még bármely sejtből teljes embrió fejlődhet, s eddig a pontig előfordulhat, hogy egyetlen zigótából két embrió kezd el fejlődni. Ekkor születhetnek egypetéjű ikrek.
Megtermékenyítés mesterséges eljárásokkal
A mesterséges megtermékenyítés kicsit másképp zajlik. Bár a cél ugyanaz - hogy a petesejt és a spermium találkozzon és egyesüljön -, bizonyos módszereknél, például a lombikprogramnál, a találkozás a testen kívül történik.
A mesterséges megtermékenyítés során a fertilizáció - azaz a petesejt és a spermium egyesülése - a testen kívül vagy orvosi segítséggel a testen belül történik. Az ilyen eljárások, például az inszemináció vagy az IVF egyre gyakoribbak, és sokan igénybe veszik őket.
Ez érintheti például azokat a párokat, akiknél valamilyen betegség vagy állapot akadályozza a természetes teherbeesést, illetve az egyedülálló nőket vagy azonos nemű párokat.
Hagyományos IVF-kezelés
A petesejtek megtermékenyítésére 4-6 órával a petesejtnyerés után kerül sor az előzetesen feldolgozott és előkészített saját vagy donor spermamintával.
Jelenleg két széles körben elterjedt módszer áll rendelkezésünkre: a hagyományos in vitro fertilizáció (IVF) és az intracitoplazmatikus spermium injektálás (ICSI).
Hagyományos IVF kezelés Ennél a megtermékenyítési módszernél a petesejtekhez hozzáadjuk az előkészített spermaminta egy részét. Ezt követően maga a megtermékenyülés az inkubátorban, mindenféle külső beavatkozás nélkül, a női szervezetben zajló folyamatokhoz hasonlóan, természetes úton jön létre.
A folyamatba tehát nem avatkozunk be, mindössze biztosítjuk, hogy a hímivarsejtek és a petesejtek a szervezeten kívül találkozhassanak. Ezt a módszert akkor alkalmazzuk, ha a spermaminta megfelelő minőségű, elegendő jól mozgó hímivarsejtet tartalmaz.
Intracitoplazmatikus spermium-injektálás
Intracitoplazmatikus spermium injektálás (ICSI) Az ICSI kezelés során minden egyes petesejtbe mikromanipulátor segítségével egy-egy hímivarsejtet injektálunk. A módszert elsősorban akkor alkalmazzuk, ha a gyenge minőségű spermaminta nem alkalmas hagyományos IVF kezelésre.
A mikromanipulátor egy speciális mikroszkópra szerelt készülék, amely az emberi kéz által elvégzett milliméteres nagyságrendű mozdulatokat a petesejt és a spermium mérettartományában lévő mikrométeres mozdulatokká alakítja át.
A beavatkozás előtt a petesejteket körülvevő kumulusz sejteket enzimes kezeléssel távolítjuk el. A mikromanipulátor segítségével egyetlen spermiumot szívunk fel egy, a hajszálnál is vékonyabb üvegtűbe, és azt fecskendezzük a petesejt belsejébe.
Csak a megfelelő érettségi állapotú petesejtek alkalmasak a megtermékenyítésre. Előfordulhat, hogy a petesejtek egy része éretlen, így azokat csak a petesejtnyerést követő napon tudjuk megtermékenyíteni, ha elérik az érett állapotot.
A megtermékenyítést követően a petesejtek visszakerülnek az inkubátorba.
A megtermékenyítés fő fázisai
A megtermékenyítésnek három fő fázisa van. Kemotaxis Sperma aktiváció/akroszómális reakció Sperma/pete adhézió
Ez a három fázis biztosítja, hogy a petesejt és a spermium egymásra találjon, és csak egy spermium hatoljon be a petesejtbe.
- Kemotaxis: a spermiumok a petesejt helyét jelző kémiai anyagok irányába haladnak.
- Sperma aktiváció és akroszómális reakció: a kapacitáción átesett spermium enzimek segítségével áttöri a petesejt külső rétegeit.
- Sperma-pete adhézió: a spermium receptorai kapcsolódnak a zona pellucida fehérjéihez, majd a két sejt membránja egyesül.
A megtermékenyítés fontosabb lépései
- Ovuláció: egy petesejt felszabadul a petefészekből.
- Út a petevezetéken át: a spermiumok a hüvelyből a méhnyakon és a méhen keresztül a petevezeték felé haladnak.
- Kapacitáció: a spermium membránja és anyagcseréje megváltozik, mozgása hiperaktívvá válik.
- Kapcsolódás: a spermium a corona radiatán és a zona pellucidán keresztül eléri a petesejt membránját.
- Akroszóma reakció: enzimek segítik a zona pellucida áttörését.
- Membránfúzió: a spermium feje bejut a petesejt citoplazmájába.
- Kortikális és zóna reakció: a petesejt felszíne megváltozik, így újabb spermiumok már nem tudnak behatolni.
- Zigóta kialakulása: a 23 kromoszómát tartalmazó spermium és a 23 kromoszómát tartalmazó petesejt genetikai anyaga egyesül.
- Osztódás és beágyazódás: a zigóta osztódni kezd, majd a fejlődő embrió eléri a méhet és beágyazódik.
