Zrodenie nového života je jedným z najväčších zázrakov prírody. Tento komplexný proces sa začína jediným, no zásadným momentom - oplodnením vajíčka spermiou. Tento akt splynutia dvoch pohlavných buniek, gamét, vytvorí prvotnú bunku nazývanú zygota. Zygota je úplne prvý útvar, prvé spojenie, ktoré sa po oplodnení vytvorí a v tú chvíľu, z tejto jedinej bunky, vzniká nový život. Znalosť tohto úplne prvého diania krátko potom, čo ste počala, vám môže veľmi dobre načrtnúť, čo sa s vaším bábätkom deje v prvých okamihoch jeho vzniku.
Prvé hodiny existencie vášho budúceho bábätka: Zrod zygoty
Zygota už v tú chvíľu, kedy sa spermia s vajíčkom spojí, má plný počet chromozómov (46), ktoré ste jej ako otec a matka budúceho dieťaťa odovzdali. Vďaka tomuto spojeniu má všetku dedičnú informáciu, s ktorou bude disponovať vaše budúce dieťa. Už v prvých hodinách po oplodnení je tak rozhodnuté o niektorých vlastnostiach vášho budúceho potomka.
Zygota je bunka, ktorá vznikne po splynutí dvoch pohlavných buniek - gamét. Nesie úplnú sadu chromozómov svojho druhu a je pripravená na ďalšie delenie. Je to ten úplne prvý počiatočný štádium ontogenézy jedincov, ktoré sa rozmnožujú pohlavne. U živočíchov sa delením (brázdovaním) zygota mení na morulu. Zygota je totipotentná - to znamená, že za vhodných podmienok z nej vznikne diferenciáciou akákoľvek bunka v tele.
Ryhovanie zygoty: Počiatok delenia
Zygota sa následne delí na dva, následne štyri tzv. blastomery (tak sa nazývajú bunky, ktoré vznikajú delením zygoty) a intenzívne sa delia ďalej, čím tvoria zárodok nového života. Tomuto procesu sa hovorí ryhovanie zygoty. Bunka pri ňom nemení svoj rozmer, stále je vo veľkosti pôvodného vajíčka, ale delí sa na ďalšie a ďalšie bunky, ktoré pri delení kopírujú svoju DNA.
Ryhovanie buniek zahŕňa tri alebo štyri cykly, počas ktorých sa vajíčko delí. V prvom vzniká dvojbunkové embryo, pri druhom štvorbunkové. Po treťom delení sa morula skladá z ôsmich buniek a po štvrtom procese ryhovania vznikne z jedného spojenia vajíčka a spermie šestnásťbunkový zárodok. Ryhovanie u človeka obvykle zahrňuje asi 3 alebo 4 replikačné cykly. V prvom vzniká dvojbuněčné embryo, pri druhom štvorbuněčné, po treťom delení sa morula skladá z ôsmich buniek a po štvrtom obsahuje šestnásť buniek. Ryhovanie prebieha v dobe, keď oplozené vajíčko putuje vejcovodom do maternice.
Tento proces sa v ženskom tele odohráva asi tri dni. Následne je toto bunkové zoskupenie, ktorému sa hovorí morula, zárodok budúceho bábätka, pripravené po cestovaní vajcovodom vstúpiť do maternice. Asi štvrtý deň po oplodnení sa vaša morula, ako môžeme nežne prezývať budúce bábätko, presunie do maternice.
Morula a jej cesta do maternice: Ochrana pred polyspermiou
V tej dobe má morula ešte okolo seba nepriepustnú blanu, ktorá zohrala v oplodnení svoju podstatnú úlohu. Táto takzvaná Zona pellucida totiž funguje ako vstupná brána k vajíčku - k oplodneniu pripúšťa len tie spermie, ktoré sú oplodneniaschopné a zdravé. Má na starosti tiež to, že Zona pellucida bráni polyspermii - to znamená, že vajíčko oplodní iba jedna, a to tá najlepšia, spermia.
Po oplodnení vzniknuté rozdelené bunky chránia zárodok na ceste do maternice, kde končí ich úloha. Po doputovaní do maternice praskne a tým sa do vnútornej bunkovej masy moruly dostane veľké množstvo tekutiny a vznikajú veľké medzibunkové priestory vyplnené vodou, z ktorých sa nakoniec sformuje jednoliata dutina. Týmto okamihom sa morula mení v tzv. blastocystu.
Z moruly na blastocystu: Sformovanie blastocysty
Keď morula vstúpi do maternicového priestoru, Zona pellucida stále prítomná na povrchu moruly sa zrazu stane oveľa priepustnejšou. Tým sa do vnútornej bunkovej masy moruly dostane veľké množstvo tekutiny a vznikajú veľké medzibuněčné priestory vyplnené vodou, z ktorých sa nakoniec sformuje jednoliata dutina, tzv. blastocel. Týmto okamihom sa morula mení v blastocystu.
Blastocysta sa pohybuje voľne v maternici a vyživuje sa jej sekrétom. Vzniknutá dutina, ktorá sa nazýva blastocel, sa zväčšuje a následne sa blastocysta rozdelí na dve časti:
- Trofoblast: Tenká vonkajšia vrstva buniek, ktorá dáva vznik zárodočnej časti placenty.
- Embryoblast: Druhá skupina buniek, v strede uložený blastomér, ktoré vytvoria telo budúceho bábätka.
V blastocyste vznikajú dve skupiny buniek, tzv. trofoblast a embryoblast. Trofoblast obklopuje celé embryo po jeho obvode, zatiaľ čo embryoblast je vnútorná bunková masa buniek na jednom z pólov embrya. Buňky trofoblastu slúžia predovšetkým na výživu (poskytovanie živín) embrya a tiež sa z nich neskôr vyvíja veľká časť placenty. Embryoblast leží vnútri blastocelu, na jednom póle blastocysty. Celá blastocysta je pritom v tejto dobe obklopená trofoblastom.
Blastocysta voľne putuje maternicou a rýchlo naberá na objeme.
Nidácia: Zahniezdenie v maternici
Asi počas šiesteho dňa vývoja zárodku vášho budúceho bábätka dôjde k prichyteniu celej blastocysty ku tkanivu, ktoré vystiela maternicu, a tam prebehne takzvaná nidácia - vajíčko sa tu zahniezdi. Implantácia sa začína prenikaním výbežkov trofoblastu do endometria maternice. Povrchové bunky trofoblastu sa spájajú medzi sebou a vytvárajú mnohojadrový útvar - syncytiotrofoblast, ktorý postupuje ďalej do endometria a zároveň so sebou vťahuje aj blastocystu. Vrstva samostatných buniek trofoblastu, ktorý prilieha k embryu, sa nazýva cytotrofoblast.
V tejto fáze sa mení aj sliznica endometria, v ktorom sa zmnožia cievy a zvyšuje sa aktivita žliazok. Počas zahniezdenia embrya pravdepodobne viacero mechanizmov zabezpečuje potláčanie imunitnej reakcie matky (protizápalové faktory, maskovanie antigénov vrstvou mukoproteínu, zvýšená lokálna hladina progesterónu). Implantácia zároveň spúšťa v mnohojadrovom trofoblaste syntézu choriongonadotropínu (hCG), ktorý zastavuje dozrievanie ďalších folikulov, resp. dáva signál žltému teliesku, aby nezaniklo a ďalej produkovalo progesterón.
Produkcia hCG: Prvý signál tehotenstva
Už siedmy deň života zárodok začína produkovať ľudský hormón choriogonadotropín čiže hCG. Ten sa dostáva do vašej krvi a vy prvýkrát môžete jeho hladinu merať a tým si svoje tehotenstvo overiť.
Prvý týždeň vášho budúceho bábätka vo vašom tele končí. Ako tento proces vyzerá, sa môžete pozrieť na tomto krásnom videu s unikátnymi zábermi.
OD POČATIA K PLODU | Zázrak života | Lekárska 3D animácia počatia/oplodnenia
Ontogenéza a gametogenéza: Základy reprodukcie
Ontogenetický vývin - ontogenéza - je komplexný proces, ktorý zahŕňa všetky fázy života organizmu od jeho začiatku až po koniec. Tento vývin sa u pohlavne sa rozmnožujúcich organizmov, vrátane človeka, začína tvorbou pohlavných buniek, pokračuje oplodnením a vývojom nového jedinca, a končí smrťou. Ontogenéza zahŕňa obdobia rastu, dozrievania, reprodukcie a nakoniec aj starnutia.
Aby sme pochopili celý tento vývin, musíme sa vrátiť na úplný začiatok, kde sa tvorba nového jedinca začína procesom tvorby pohlavných buniek, tzv. gametogenézou. Pohlavné bunky, mužské spermie a ženské vajíčka, majú polovičný (haploidný) počet chromozómov ako telové (somatické) bunky - u človeka je to 23 chromozómov. Splynutím spermie a vajíčka sa obnovuje diploidný stav (46 chromozómov), čo umožňuje špeciálne delenie jadra nazývané meióza. Gaméty sa tvoria v pohlavných orgánoch a ich vývoj vedie k vytvoreniu nového jedinca. Keď hovoríme o vzniku pohlavných buniek z hľadiska ontogenetického vývinu človeka, zvykne sa toto obdobie nazývať pojmom proontogenéza (progenéza).
Spermatogenéza a oogenéza: Tvorba pohlavných buniek
Princípom vývinu pohlavných buniek je redukcia počtu chromozómov na polovicu v procese meiózy. Pred meiózou dochádza k zmnoženiu DNA (v S-fáze), takže každý chromozóm je zložený z dvoch chromatíd (2c). Potom sa počas I. meiotického delenia párujú homologické chromozómy, vymenia si úseky DNA (crossing-over) a po rozdelení bunky vzniknú dve dcérske bunky s polovičným (haploidným) počtom (n) chromozómov, ale stále s dvojnásobným množstvom DNA (2c). V II. meiotickom delení dochádza k rozdeleniu aj týchto dvojchromatidových chromozómov, takže každá z dcérskych buniek získa len po jednej kópii DNA (1c).
Okrem redukcie počtu chromozómov na polovicu dochádza počas vývinu pohlavných buniek aj k výraznej morfologickej diferenciácii: spermie sú najmenšie bunky ľudského tela (hlavička len 5 µm, bičík má asi 50 µm), nemajú prakticky žiadnu cytoplazmu a sú pohyblivé, zatiaľ čo vajíčko je najväčšia bunka tela (asi 100 µm), má veľa cytoplazmy a je nepohyblivé.
V závislosti od toho, či sa vyvíjajú mužské alebo ženské pohlavné bunky, hovoríme o:
- Spermatogenéza (spermiogenéza): Vznik mužských pohlavných buniek - spermií.
- Oogenéza (ovogenéza): Vznik ženských pohlavných buniek - vajíčok.
Spermatogenéza: Vznik spermií
Spermie vznikajú v mužských pohlavných orgánoch - semenníkoch. Optimálna teplota pre spermatogenézu je asi o 2 °C nižšia ako je telesná teplota, preto sú semenníky umiestnené v miešku mimo tela. Potrebná teplota je zabezpečená reguláciou krvného obehu a kontrakciou hladkej svaloviny pod kožou mieška. Spermatogenéza prebieha neustále od puberty až po starobu.
Spermie vznikajú z diploidných prvopohlavných buniek, ktoré sa nazývajú spermatogónie. Veľmi malé množstvo spermatogónií je prítomné v semenníkoch už pri narodení, ale tieto ostávajú až do puberty neaktívne. V puberte dochádza k ich aktivácii prostredníctvom folikulostimulačného hormónu (FSH) a následne mužského pohlavného hormónu testosterónu. Aktivované spermatogónie sa mitoticky delia, čím sa zvyšuje ich počet. Niektoré spermatogónie ostávajú v štádiu prekurzorických buniek, zatiaľ čo ostatné sa začnú vyvíjať na primárne spermatocyty (spermatocyty I. rádu) a vstupujú do meiózy. Po I. meiotickom delení vznikajú z jedného primárneho spermatocytu dva sekundárne spermatocyty (spermatocyty II. rádu), ktoré už majú polovičné množstvo chromozómov, ale chromozómy sú tvorené dvomi chromatidami. Napokon po II. meiotickom delení vznikajú spermatidy s 23 jednochromatidovými chromozómami. Z každého primárneho spermatocytu tak vzniknú 4 spermatidy. Spermatidy ďalej dozrievajú, ich cytoplazma sa predlžuje do žubrienkovitého tvaru a na jej konci vznikne bičík. Pri tomto procese majú veľký význam Sertoliho bunky. V ejakuláte o objeme 4-5 ml sa nachádza približne 400-500 miliónov spermií.
Spermia je najmenšia bunka ľudského tela. Jej telo sa skladá z 3 častí:
- Hlavička spermie: Obsahuje jadro s polovicou genetickej informácie.
- Krčok: Stredná časť s mitochondriami, zabezpečujúcimi energiu.
- Bičík: Zabezpečuje pohyb.
V prednej časti hlavičky spermie sa nachádza tzv. akrozóm, ktorý obsahuje enzýmy potrebné na prienik do vajíčka.
Oogenéza: Vznik vajíčok
Vajíčka vznikajú v ženských pohlavných orgánoch - vaječníkoch. Na rozdiel od spermií, ktoré vznikajú až v puberte a tvoria sa neustále až do smrti, je najviac vajíčok v tele dievčaťa prítomných pri narodení (asi 700 000). Odvtedy sa ich počet neustále znižuje a nové už nevznikajú. Medzi 16-25 rokom je ich asi 150 000, medzi 26-35 rokom asi 50 000, medzi 36-45 rokom asi 34 000 a po menopauze (asi 45-55 rokov) vymiznú všetky.
Vo vaječníku sa nachádzajú nezrelé vajíčka, ktoré postupne definitívne dozrievajú až počas ovariálneho cyklu. Z prvopohlavných buniek vznikajú diploidné oogónie, ktoré sa mitoticky množia do spomínaného počtu asi 700 000. I. meiotické delenie oogónií však zastane v štádiu profázy I. a pokračuje až s nástupom pohlavnej zrelosti. Takéto štádium bunky sa nazýva primárny oocyt (oocyt I. rádu). Primárny oocyt prekonáva rastovú fázu, počas ktorej sa v ňom ukladajú zásobné látky potrebné pre výstavbu vaječných a zárodočných obalov budúceho embrya a tiež ako zdroj energie. Tým dochádza k zväčšovaniu cytoplazmy.
Zároveň sa primárne oocyty obaľujú okolitým tkanivom a spolu s ním vytvárajú primárny folikul. Primárne folikuly dozrievajú v pravidelných mesačných intervaloch počas ovariálneho cyklu, kedy dochádza k rastu a dozrievaniu niekoľkých primárnych folikulov a vzniku Graafovho folikulu. Zároveň s uvoľnením vajíčka z Graafovho folikulu (ovulácia) dochádza k ukončeniu I. meiotického delenia a vzniku dvoch nerovnocenných buniek - veľkého sekundárneho oocytu (oocytu II. rádu) a malého pólového telieska. Ovuláciu, rast a zrenie vajíčok riadia gonadotropné hormóny predného laloku hypofýzy a tiež pohlavné hormóny, ktoré produkujú vaječníky.
Druhé meiotické delenie nastane až v čase oplodnenia vajíčka spermiou, po ktorom vzniká už zrelé vajíčko - ootida (ovum), a ďalšie pólové teliesko. Keďže vajíčko „dozrie“ až po oplodnení spermiou, čo je už definované ako zygota, u človeka sa prakticky so zrelým vajíčkom nikdy nestretávame. Rovnako sa nestretávame s ľudským vajíčkom ako so samostatnou bunkou - vždy je buď súčasťou folikulu, alebo sú bunky na jeho povrchu potrebné k samotnému oplodneniu spermiou.
Proces oplodnenia: Stretnutie gamét
Spermie sa po pohlavnom akte - koitus - dostávajú cez pošvu a maternicu do vajíčkovodov. Tu zostávajú živé 1-2 dni. Čas pobytu spermií v ženských pohlavných cestách je zároveň potrebný pre následné oplodnenie vajíčka - kapacitácia spermií. Ak v tomto čase nastane ovulácia, je oplodnenie vysoko pravdepodobné. Pohybu spermií napomáha aj sekrét vajíčkovodu. K vajíčku sa dostáva iba 300-500 spermií z počiatočného počtu 200-300 miliónov, a len 1 spermia oplodňuje vajíčko.
Pri styku spermie s vajíčkom dochádza k enzymatickej akrozómovej reakcii, rozrušeniu glykoproteínového vajíčkového obalu - Zona pellucida - a prieniku spermie do vajíčka. Súčasne vajíčko reaguje tzv. oplodňovacou reakciou, ktorá zabráni prieniku ďalších spermií. Prienik spermie je zároveň impulzom k dokončeniu druhého meiotického delenia vajíčka, ktoré je zatiaľ v štádiu oocytu II. rádu. Krátko na to dochádza k splynutiu oboch haploidných jadier, čím je oplodnenie dovŕšené a nastupujú procesy pripravujúce vajíčko na prvé brázdenie.
Dvojčatá: Rôzne cesty k viacnásobnému tehotenstvu
Ak dôjde k súčasnému oplodneniu dvoch dozretých vajíčok (dvomi rôznymi spermiami), narodia sa dvojvaječné (dizygotné) dvojčatá. Majú odlišnú genetickú informáciu, preto sa na seba nemusia vôbec podobať. Jednovaječné (monozygotné) dvojčatá majú rovnakú genetickú informáciu, pretože vznikajú oddelením a samostatným vývinom blastomér. Takéto dvojčatá majú oddelený ako amniový, tak aj choriový vak. Výnimočne môže dôjsť aj k rozdeleniu blastocysty alebo zárodkového prúžku, a potom majú dvojčatá spoločnú placentu alebo dokonca aj amniovú dutinu. Ak však nedôjde k úplnému oddeleniu zárodkového prúžku, vznikajú siamské dvojčatá.
Prenatálny vývin: Od zygoty k plodu
Prenatálny vývin je obdobie života dieťaťa pred jeho narodením, počnúc oplodnením vajíčka - čiže vznikom zygoty. Prenatálne obdobie vývinu človeka prebieha v maternici, preto ho nazývame vnútromaternicový (intrauterinný) vývin. Prenatálnym vývinom človeka sa zaoberá embryológia.
Prenatálny vývin trvá v priemere 38 týždňov (266 dní). V gynekologickej praxi sa tehotenstvo (gravidita) počíta od poslednej menštruácie, čo je asi 2 týždne pred oplodnením, preto je dĺžka prenatálneho obdobia zaokrúhlená na 40 týždňov (280 dní, 10 lunárnych mesiacov). Rozdeľuje sa na 2 fázy:
- Embryonálny vývin (od oplodnenia prvých 8 týždňov): Vyvíja sa zárodok (embryo).
- Fetálny vývin (od 9. týždňa do pôrodu): Vyvíja sa plod (fetus).
V organizme gravidnej matky sa zvyšuje ventilácia pľúc, pretože telo potrebuje viac kyslíka pre seba aj pre plod. Rovnako sa zvyšuje funkcia obličiek, ktoré musia spracovať zvýšené množstvo odpadových látok. Mení sa aj látková premena (metabolizmus), aby sa zabezpečil dostatok živín pre rast a vývoj plodu.
Embryonálny vývin: Blastogenéza a organogenéza
Obdobie embryonálneho vývinu je charakteristické kvalitatívnymi a relatívne rýchlymi zmenami, ktoré sú veľmi citlivé na pôsobenie škodlivých činiteľov. Príčinami vzniku vrodených chýb sa zaoberá vedná disciplína teratológia. Od vrodených vývinových chýb treba odlišovať vrodené genetické ochorenia, ktorých podstata je v genetickej informácii plodu.
1. týždeň: Od zygoty k blastocyste
Embryonálny vývin začína charakteristickým mitotickým delením oplodneného vajíčka, pričom medzi jednotlivými bunkami sú hlboké brázdy - brázdenie (ryhovanie) zygoty. Jedno delenie prebieha približne raz za 24 hodín a celkový objem vajíčka sa počas ryhovania nezväčšuje kvôli tomu, že stále je prítomná Zona pellucida. Jednotlivé bunky sa nazývajú blastoméry. Vznik moruly (1.-4. deň). V čase, keď embryo pozostáva z 32 buniek, časť buniek začína migrovať a z plného útvaru sa stáva dutý útvar - blastocysta (blastula). V blastocyste sa diferencujú povrchové bunky, ktoré zabezpečujú nidáciu a majú vyživovaciu funkciu v ranom embryonálnom štádiu - trofoblast, a vlastné bunky embrya, ktoré sa koncentrujú vo vnútri blastocysty pri póle orientovanom k sliznici maternice - embryoblast. Blastocysta sa následne zbavuje obalu Zona pellucida, čím je umožnená jej nidácia (implantácia) v maternici.
2. týždeň: Ukončenie implantácie a vznik zárodočného štítu
V druhom týždni tehotenstva je implantácia embrya ukončená a z embryoblastu sa diferencuje tzv. zárodkový štít, ktorý má dve vrstvy: epiblast a hypoblast. Postupne dochádza k oddeleniu epiblastu od trofoblastu a na tomto mieste vzniká amniónová dutina s tekutinou, ktorá sa bežne nazýva plodová voda. Na druhej strane sa množia aj bunky hypoblastu až obrastú časť dutiny blastocysty, čím vznikne žĺtkový vak. V tomto čase dochádza v rámci mnohojadrového trofoblastu k vzniku dutiniek - lakúny, ktoré sa spájajú a po kontakte s krvnými cievami endometria sa začnú plniť krvou. Takýto lakulárny systém tvorí základ budúceho placentárneho krvného obehu.
3.-4. týždeň: Gastrulácia a vznik zárodočných listov
V treťom týždni sa v rámci epiblastu vytvára priehlbina - primitívny prúžok, popri ktorom migrujú proliferujúce bunky epiblastu medzi epiblast a hypoblast, čím vzniká tretia zárodočná vrstva - mezoderma. Pôvodné bunky epiblastu sa budú nazývať ektoderma. Zároveň migrujúce bunky epiblastu nahrádzajú aj pôvodné bunky hypoblastu a budú sa nazývať endoderma. Čiže všetky tri zárodočné vrstvy sú pôvodom z epiblastu. Po gastrulácii dochádza k vývinu základnej embryonálnej osi - notochorda, ktorá má význam v indukcii vývinu neurálnej rúry (základ centrálnej nervovej sústavy) a postupného vývinu párových prvosegmentov (somitov). Počas 3. týždňa vývinu dochádza k ohybu embrya do tvaru písmena C, čím sa endoderma dostáva dovnútra a vytvorí primitívne črevo.
5.-8. týždeň: Skorá organogenéza
Počas štvrtého až ôsmeho týždňa vývoja ľudského embrya sa začínajú vznikať jednotlivé orgány. Konkrétne vo štvrtom týždni sa uzatvára neurálna trubica, objavujú sa prvé náznaky ciev a srdca, vznikajú žaberní oblúky, sluchové jamky a očné váčky, vytvárajú sa základy pre budúci rozvoj končatín a dochádza k ohýbaniu embrya. Šiesty týždeň už vznikajú základy prstov a vonkajšie ucho, oko sa stáva zreteľným.
Fetálny vývin: Od 9. týždňa do pôrodu
Fetálny vývin - vývin plodu - trvá od 9. týždňa do pôrodu. Embryo nadobúda ľudské črty a vonkajšími znakmi sa podobá na dospelého človeka. Z buniek zárodku postupne vzniká nielen vlastné telo zárodku, ale aj prídavné orgány, t.j. zárodočné obaly a placenta. Okolo zárodku sa vytvára amniový obal a v ňom tekutina, v ktorej zárodok pláva. Druhá zárodočná blana chorión zrastá so sliznicou maternice a vytvára plodový koláč - placentu. Placenta sprostredkúva spojenie medzi plodom a organizmom matky, zabezpečuje výživu a odvod odpadových látok.
Pôrod: Vrchol prenatálneho vývinu
Pôrod je proces, ktorým sa nový jedinec dostáva na svet. Signál k pôrodu nepochádza z vyvíjajúceho sa plodu, ale z materského organizmu. Pôrod sa delí na pôrodné doby: otváraciu, vypudzovaciu a pôrodné bolesti. Po pôrode sa odstrihne pupočná šnúra a novorodenec začína samostatne dýchať a prijímať potravu.
Zrodenie nového života je teda komplexný a fascinujúci proces, ktorý začína spojením dvoch buniek a pokračuje neuveriteľným vývojom až do narodenia.
tags: #oplodnenie #vajicka #zygota