ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ. Εργαστήριο Ιστολογίας Εµβρυολογίας ΕΚΠΑ

Transcript

1 ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ Σοφία Χαβάκη Λέκτορας Εργαστήριο Ιστολογίας Εµβρυολογίας ΕΚΠΑ

2 ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ 1.Σύντηξη κυτταρικών µεµβρανών του αρσενικού (σπερµατοζωαρίου) και του θηλυκού γαµέτη (ωοκυττάρου) (απλοειδείς) 2. Συγχώνευση των πυρήνων ωοκυττάρου και σπερµατοζωαρίου. 3. Σχηµατισµός του ζυγώτη (διπλοειδής)

3 Θέση γονιµοποίησης Η θέση γονιµοποίησης είναι η λήκυθος του ωαγωγού Η άνοδος του σπερµατοζωαρίου διευκολύνεται από τις συστολές της µήτρας και του ωαγωγού. Η µετακίνηση του ωοκυττάρου ευνοείται από: το χωνοειδές στόµιο του κώδωνα και τους κροσσούς του ωαγωγού τους κροσσούς των επιθηλιακών κυττάρων του βλεννογόνου το υδαρές υγρό που παράγεται από τα εκκριτικά κύτταρα τη συστολή των λείων µυϊκών ινώντου τοιχώµατος του ωαγωγού

4 Πριν την γονιµοποίηση 1. Ωρίµανση σπερµατοζωαρίων Πού; στην επιδιδυµίδα Χρονική διάρκεια: 2-12 ηµέρες 2. Ενεργοποίηση σπερµατοζωαρίων Πού; στη µήτρα ή/και στους ωαγωγούς (γεννητικό σύστηµα θήλεος) Χρονική διάρκεια: 7 ώρες

5 Ωρίµανση σπερµατοζωαρίων Κεφαλή επιδιδυµίδας:ελλιπής κινητικότητα σπερµατοζωαρίου. Η ουρά κινείται µε ελαφριά δόνηση κυκλική κίνηση σπερµατοζωαρίου. Σώµα επιδιδυµίδας Το σπερµατοζωάριο αποκτά την προς τa Ουρά επιδιδυµίδας πρόσωκίνησή του. Στην ουρά της επιδιδυµίδας γίνεται αποθήκευσητων σπερµατοζωαρίων µέχρι την εκσπερµάτωση. Σταθεροποίηση της συµπυκνωµένης χρωµατίνης. Προσθήκη γλυκοπρωτεϊνών Προσθήκη νέων πρωτεϊνών στηνκυτταρική µεµβράνητου σπερµατοζωαρίου

6 Ενεργοποίηση σπερµατοζωαρίων «απόκτηση της ικανότητας για γονιµοποίηση» (Austin, 1952) Βιοχηµική διεργασία κατά την οποία αποµακρύνεται το γλυκοπρωτεϊνικό κάλυµµα και οι σπερµατικές πρωτεΐνες από την επιφάνεια του ακροσώµατοςτου σπερµατοζωαρίου. 1.Αύξηση διαβατότηταςτης κυτταρικής µεµβράνης σε Ca 2+ αύξηση επιπέδων ενδοκυτταρικού camp αύξησητης κινητικότηταςτου σπερµατοζωαρίου. 2. Έκφραση υποδοχέων µορίων διεγερτικών της ενεργοποίησης (πχ. η δεσµευτική πρωτεϊνη του σιαλικού οξέος - sialic acid binding protein -SABP). Τα ενεργοποιηµένα σπερµατοζωάρια έλκονται λόγω χηµειοτακτισµού από µόρια των κοκκιωδών κυττάρων στο ακτινωτό στέφανο + όταν το ενδοκυτταρικό Ca 2+ φθάσει τον ουδό που απαιτείται +έκφραση υποδοχέωνγια τις γλυκοπρωτεϊνες της διαφανούς ζώνης υπερενεργοποιηµένα αντίδραση ακροσώµατος

7 Φάσεις γονιµοποίησης ιέλευση σπερµατοζωαρίου µέσω του ακτινωτού στεφάνου αντίδραση ακροσώµατος ιέλευση σπερµατοζωαρίου µέσω της διαφανούς ζώνηςσυνέχιση αντίδρασης ακροσώµατος Σύντηξηκυτταρικών µεµβρανών του ωοκυττάρουκαι του σπερµατοζωαρίου Συµπλήρωσητης 2 ης µειωτικής διαίρεσης του ωοκυττάρου και σχηµατισµός του θήλυ προπυρήνα Σχηµατισµός του άρρενα προπυρήνα Συγχώνευση προπυρήνων Σχηµατισµός ζυγώτη από ωοτίδα

8 Αντίδραση ακροσώµατος Όταν τα ενεργοποιηµένα σπερµατοζωάρια έρθουν σε επαφήµε το ακτινωτό στέφανο προκαλούνται δοµικές και µοριακές αλλαγές µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία διάκενων στο ακρόσωµα. Πρόκληση αντίδρασης ακροσώµατος Η αντίδραση ακροσώµατος αρχίζει µε την επαφή του σπερµατοζωαρίου µε το ακτινωτό στέφανο και συνεχίζεται κατά τη διέλευση της διαφανούς ζώνης

9 Αντίδραση ακροσώµατος Εξωκυττάρωση ακροσωµικών ενζύµων Μεταπυρηνική καλύπτρα 1.Σύντηξηκυτταρικής µεµβράνης σπερµατοζωαρίου µεεξωτερική µεµβράνη ακροσώµατος παρουσία Ca2+ δηµιουργία διάκενων 2. Εξωκυττάρωση ακροσωµικών ενζύµων: υαλουρονιδάση διάσπαση των κοκκιωδών κυττάρων του ακτινωτού στεφάνου +ένζυµα βλεννογόνου του ωαγωγού +κίνηση ουράς σπερµατοζωαρίου διέλευση ακτινωτού στεφάνου

10 ιέλευση διαφανούς ζώνης ιαφανής ζώνη: γλυκοπρωτεϊνική στιβάδα (6-7µm) που καλύπτει το ωοκύτταρο. Σύνθεση: από το πρωτογενές ωοθυλάκιο Σύσταση: ZP1, ZP2, ZP3 Η ΖP3 είναι ειδική του είδους παρεµπόδιση γονιµοποίησης ωαρίου από σπερµατοζωάριο άλλου είδους. Το σπερµατοζωάριο που φτάνει στη διαφανή ζώνη συνδέεται µέσω της πρωτεΐνης SED1 (στην επιφάνειά του) µε τη ZP3 ελευθέρωση ακροσωµικών ενζύµων: ακροσίνη, εστεράση ιέλευση ακτινωτού στεφάνου ιέλευση διαφανούς ζώνης διέλευση διαφανούς ζώνης

11 Προσκόλληση σπερµατοζωαρίων στη διαφανή ζώνη Χαλαρή προσκόλληση ιείσδυση κατ εφαπτοµένη Κάθετη διείσδυση

12 Σύντηξη κυτταρικών µεµβρανών ωοκυττάρου και σπερµατοζωαρίου Το πρώτο σπερµατοζωάριο (αφού διαπεράσει τη διαφανή ζώνη)που έρχεται σε επαφή µε τη µεµβράνη του ωοκυττάρου σύντηξη µεµβρανών των δύο γαµετών µέσω πρωτεϊνών σπερµατοζωαρίου: IZUMO, ADAMs και πρωτεϊνών ωοκυττάρου: CD9, ιντεγκρίνες. 1.Επαγωγή φλοιώδους αντίδρασης εξωκυττάρωση λυσοσωµικών ενζύµων από τα φλοιϊκά κοκκία αποµάκρυνση ολιγοσακχαριτών από τη ZP3και διάσπαση της ΖΡ2 αποδιάταξη συµπλόκου ZP2-ZP3 αλλαγή σύστασης της διαφανούς ζώνης αδιαπέραστη σε άλλο σπερµατοζωάριο παρεµπόδιση πολυσπερµίας

13 ιαφανής ζώνη ικτυωτόςτύποςδιαφανούς ζώνης Μη γονιµοποιηµένο ωάριο Λείοςτύποςδιαφανούς ζώνης Γονιµοποιηµένο ωάριο

14 Σύντηξη κυτταρικών µεµβρανών ωοκυττάρου και σπερµατοζωαρίου 2.Εκπόλωσητης κυτταρικής µεµβράνης του ωοκυττάρου κύµα ιόντων Ca 2+ που διατρέχει το κυτταρόπλασµα του ωοκυττάρου (5-20sec) σηµατοδότηση ολοκλήρωσης τηςµείωσης ΙΙ ανάφαση, τελόφαση, κυτταροκίνηση ώριµο ωοκύτταρο + 2 ο πολικό σωµάτιο

15 ιείσδυση του σπερµατοζωαρίου στο ωοκύτταρο διαφανής ζώνη περιλεκιθικός χώρος ωοκύτταρο Με τη σύντηξη των κυτταρικών µεµβρανών, διεισδύει στο κυτταρόπλασµα του ωοκυττάρου, η κεφαλή και η ουρά του σπερµατοζωαρίου χωρίς την κυτταρική του µεµβράνη. εισέρχονται ο πυρήνας το κεντρόσωµα το αξόνηµα 100 περίπου µιτοχόνδρια προπυρήνας σπερµατοζωαρίου διπλασιασµός κατά την 1 η µιτωτική διαίρεση εκφύλιση

16 Σχηµατισµός θήλυ και άρρενα προπυρήνα Θηλυκός προπυρήνας: αποσυµπύκνωση χρωµοσωµάτων, διπλασιασµός DNA (S φάση) Αρσενικός προπυρήνας: βρίσκεται µέσα στο κυτταρόπλασµα του ωοκυττάρου η ουρά του σπερµατοζωαρίου εκφυλίζεται αποσυµπύκνωση χρωµοσωµάτων, διπλασιασµός DNA (S φάση) Το ωοκύτταρο µε δύο προπυρήνες: ωοτίδα Μορφολογικά ο θηλυκός και ο αρσενικός προπυρήνας δεν είναι διακριτοί

17 Συγχώνευση προπυρήνων - Ζυγώτης Αποδιάταξη πυρηνικών µεµβρανών 1 η µιτωτική διαίρεση αυλάκωσης Μετάφαση: ιάταξη των χρωµοσωµάτων (αδελφές χρωµατίδες ενωµένες στο κεντροµερίδιο) στη µιτωτική άτρακτο (άτρακτος αυλάκωσης) Ανάφαση Τελόφαση Κυτταροκίνηση Ζυγώτης 2 κυττάρων

18 Ωοτίδα: γονιµοποιηµένο ωοκύτταρο µε δύο προπυρήνες Ζυγώτης δύο κυττάρων

19 Αποτυχία γονιµοποίησης 1. Ανεπαρκής έκφραση υποδοχέων στην κυτταρική µεµβράνη του ωοκυττάρου (πχ. cd9) 2. ιαταραχή του µηχανισµού σύντηξης των γαµετών 3. Ανεπαρκής ή παθολογική διακύµανση των Ca 2+ και αποτυχία εξωκυττάρωσης των φλοιϊκών κοκκίων 4. Ανεπαρκής συµπλήρωση της ΜΙΙ στο ωοκύτταρο 5. Ελαττωµατική αποσυµπήκνωσηχρωµατίνης του σπερµατοζωαρίου 6. Ελαττωµατικός προπυρήνας λόγω: Ελαττωµατική επαναδιαµόρφωση της χρωµατίνης (πολλαπλοί προπυρήνες) ιαταραχή στο σχηµατισµό/λειτουργία της ατράκτου

20