Fertilizáció és barázdálódás Fertilizáció, kapacitáció, barázdálódás, kompaktáció, blastocysta Fertilizáció és barázdálódás Fejszák Nóra Semmelweis University

Fertilizáció Több lépéses, faj-specifikus folyamat 1. A spermiumok kapacitációja és kemotaxisa; 2. az 1. felismerés: a zona pellucida felismerése 3. akroszómareakció (AR); 4. a 2. felismerés: a gaméták fúziója; 5. a polispermia megakadályozása (CGR); 6. a sejtmagok egyesülése, a petesejt anyagcseréjének megváltozása és az első mitózis.

Spermatogenesis eredménye Érett spermium Spermatogenesis eredménye Spermatocytogenesis Spermiohistogenesis Habár az ivarutakból „ frissen” kikerülő hímivarsejtek még NEM alkalmasak a megtermékenyítésre

Kapacitació utóérési folyamat (időtartama 50-240 perc) a női ivarutakban történik -kapacitáció során megváltozik a plazmamembrán összetétele: fluidabb lesz, mert csökken a koleszterol tartalma számos fehérje foszforilálódik -spermiumok mozgékonysága növekszik -csak a kapacitáción átesett spermiumok képesek az akroszómális reakcióra devbio8e-fig-07-02-4.jpg Acrosome (Proacrosin-GFP) Nucleus/mitochondria/mictotubule

Termotaxis, kemotaxis Transzport: A spermiumok a méhen keresztül a tuba isthmusába ezen szervek simaizom működése révén jutnak el (a csillómozgás csak a szuszpenzióban tartáshoz kell). Termotaxis: 2 oC külömbség az isthmus és az ampulla között Kemotaxis: corona radiata űltal termelt progeszteron

„ a nagy találkozás előtt” Második akadály: Zona pellucida -glikoprotein mátrix -a növekvő oocyta termeli -biztosítja a faj-specifikus kapcsolódást -megakadályozza a polispermiát Akadályok…. Első akadály: -granulosa sejtek rétege (corona radiata) hialuronsavas mátrixba ágyazódva -spermiumok palzma membránja tartalmaz egy proteint (PH20), amely képes oldani a hialuronsavas réteget

Az első felismerés: a spermiumok a zona pellucidát ismerik fel. A zona pellucida 3 fehérjéből áll: egér: ZP1 (200 kDa), ennek humán megfelelője: ZPB; ZP2 (120 kDa), ZP3 (83 kDa). A ZP3-at ismerik fel a spermium feji membránjában lévő zona receptorok. A ZP3 erősen glikozilált (sok szénhidrát oldallánc kapcsolódik a polipeptid vázhoz, mely csak 44 kDa nagyságú Galaktoziltranszferáz-I a spermium feji membránján ZP3-GalT kapcsolódás→G-protein aktiválás→ Ca+ csatorna nyitás→acrosómális reakció

Az ivarsejtek felismerése: a spermium A Galaktozil transzferáz szerepe A galaktozil transzferáz: egy, a spermium feji membránjába beépülő, integráns membránenzim (60 kDa). Ez az enzin csak a ZP3 oligoszacharid oldalláncait ismeri fel (ZP3 specifikus receptor). Ez az enzim egy aktivált galaktóz (UDP-galaktóz) felkötését katalizálja a ZP3 oligoszacharid oldalláncának a végére (N-acetil glükózamin-galaktozil transzferáz). Csakhogy aktivált galaktóz nincs soha jelen a petevezető ampullájában. Így az enzim kötődve marad a ZP3-hoz, ezáltal rögzíti a spermiumokat a zonához.

Acrosoma reakció ZP3-GalT kapcsolódás→G-protein aktiválás→ Ca+ csatorna nyitás→acrosomális reakció 1. The outer acrosomal membrane and the sperm plasma membrane fuse at many points 2. The two membranes break up into small vesicles (remain connected) 3. Massive influx of Ca++ through the plasma membrane of the sperm head 4. Enzymes are released from the acrosome [esterases, acrosin (not diffusible!!), and neuraminidase] 5. Enzymes cause lysis of the zona pellucida

Az AR reakció során az akroszómatartalom kiürül Az AR reakció során az akroszómatartalom kiürül. Az így kiszabaduló enzimek segítségével a spermium egy csatornát „fúr” a zonába, amelyen keresztül átpréseli magát a petesejt sejtfelszínéig

Felismerés és a gaméták fúziója Ez a felismerés újabb receptorokat/ligandokat igényel Sejtfúzióban szerepet játszó molekulák: -CD9 -Fertilin -tetraspanin -Izumo

Polispermia gátlása Részleges depolimerizáció (hipotézis) -alacsonyabb rendűekben bizonyított -Na csatornák nyílása a petesejt membránjában - részleges depolimerizáció (+20 mv) történik Kortikális reakció - petesejt plazmamembránja alatti un. kortikális granulumok exocytózisa -a spermium belépésenek hatására a Ca koncentráció megnő a petesejtben→kortikális granulumok exocitózisát idézi elő -a granulumok enzimjei módosítják a spermiumokat kötni képes ZP3-at

A két ivarsejt fúziója I. Oocyta aktiváció - A fertilizáció előtt a secunder oocyta megrekedt a II. meiotikus osztódás metafázis szakaszában  A spermiummal való fúzió reaktivája a mitotikus apparátust  A meiotikus osztódás befejeződik -  Második poláris test megjelenik

Az anyai és apai eredetű genetikai állomány egyesülése Fluoreszcens jelölés: kék szín: DNS; zöld szín: mikrotubulusok. A: az első meiotikus mosztódás az ovuláció előtt (csak petesejt). B: Spermiumbelépés (balra), és a második meiotikus osztódás befejezése (fönt). C-E: A férfi és női előmagok egyesülése, első mitózis.

A két ivarsejt fúziója II. -normál körülmények között 1 spermium lép be a haploid spermium pronucleusa + a haploid petesejt pronucleusa összeolvad: Zigóta: diploid sejt http://www.advancedfertility.com/triploid.htm Kroszoszóma szám helyreállítása Polyspermia következménye -2 spermium lép be→ triploid embrió -triploid kromoszóma szám -gyakran az embriók normálisnak néznek ki, de szinte az összes abortálódik 3 db pronucleus 69 kromoszóma!

Meddőség 1 év rendszeres házasélet után nem születik gyermek Házaspárok 15 – 20 % gyermektelen Okai: 40% férfiak, 40 % nők, 10% mindketten, 10 % ismeretlen ok Magyarország: - 1 millió fogamzó korban lévő házaspár Kb. 100.000 gyermekvállalás évente Kb. 150.000 meddő pár (elméletileg) 20.000 pár kér orvosi segítséget Kb. 3.000 pár IVF (kb. 6.500 program) Kb. 2.000 lombikbébi jön világra

Assisted reproductive technology (ART) A legismertebb technikák: in vitro fertilization (IVF) intracytoplasmic sperm injection (ICSI) Orvosi javallat: petevezetőgyulladás (salpingitis) miatti átjárhatatlanság (pl. IVF-re); kevés, vagy hiányzó spermium az ejakulátumban (oligospermia, azoospermia; ICSI-re. Heretumorok (a citosztatikus kezelést megelőzően spermiumgyűjtés és fagyasztva tárolás). Sok pénz … Az első IVF gyermek 1978-ban született (UK). Nálunk: I.sz Szülészeti és Nőgyógyászati Klinikán végzik, de máshol is.

in vitro fertilization (IVF) Robert Edwards (Nobel-díj) Az IVF lépései: 1. Szuperovuláció (a feleség hormonális kezelése FSH-val és hCG-vel), nagyszámú (8-10) petesejt nyerése céljából; 2. petesejtek gyűjtése (ultrhang megfigyelés mellett preovulatórikus tüszőkből leszívással) 3. hímivarsejtek gyűjtése; 4. in vitro fertilizáció; 5. Embriótenyésztés és az egészséges zigóták szelekciója 6. A kiválasztott zigóta(-ák) transzplantációja az méhbe (saját, vagy béranya).

Intracytoplasmic sperm injection (ICSI) http://www.youtube.com/watch?v=IQujLI-ArMY Intracytoplasmic sperm injection (ICSI)

Barázdálódás

16-64 cells stage

Kompaktizáció A nyolcsejtes morula jellegzetes átalakulása: az ugrásszerűen megnövő sejtadhézió következtében a nyolc egymást érintő golyó (pingponglabda) egymáshoz lapult sejtek alakját veszi fel. Kompaktizáció előtt és után

(jelentősége: életünk első, jelentős differenciálódása) Kompaktizáció (jelentősége: életünk első, jelentős differenciálódása)                                                                                                                                                                          E-cadherin E-cadherin=uvomorulun: 54,000 D sejtadhéziós molekula

BARÁZDÁLÓDÁS

Humán embrió preimplantációs fejlődésének „menetrendje”: HOL és MIKOR található az embrió?

Köszönöm a figyelmet!