Vývoj embrya po oplodnení

Zrodenie nového života je jedným z najväčších zázrakov prírody. Tento proces sa začína oplodnením - spojením vajíčka a spermie - a pokračuje sériou biologických krokov, ktoré vedú k vzniku nového človeka.

Gametogenéza: Počiatok pohlavných buniek

Gametogenéza zahrnuje vznik a zrenie pohlavných buniek. Pohlavné bunky sa vytvárajú v gonádach muža a ženy. Proces gametogenézy prebieha za podpory produkovaných pohlavných (steroidných) hormónov. Základným hormónom mužského reprodukčného systému je testosterón.

Vývoj spermií (Spermatogenéza)

V mužskej pohlavnej žľaze sú už pred narodením prítomné spermatogónie ako východiskové štádium pre vlastnú spermatogenézu, ktorá prebieha potom až od puberty. Celý proces spermatogenézy trvá asi 70 dní. V priebehu vývoja spermií dochádza k redukčnému deleniu, kedy v zrelej spermii zostáva len polovica chromozómov (22 somatických a 1 pohlavný X alebo Y). Proces prebieha v semenotvorných kanálikoch semenníka za podpory Sertoliho buniek, ktoré poskytujú zrejúcim spermiám výživu a ochranu pred nepriaznivými vplyvmi. Pre správny priebeh spermatogenézy je dôležitý dostatok niektorých vitamínov. Proces spermatogenézy je citlivý na vonkajšie vplyvy, najmä vyššiu teplotu prostredia a ionizujúce žiarenie, ktoré môžu vývoj spermií negatívne ovplyvniť. Vývoj gamet je rovnako ako u ženy hormonálne podmienený. Testosterón je produkovaný v Leydigových bunkách semenníkov, ktoré sú pod vplyvom hypofyzárneho gonadotropínu LH. Sertoliho bunky sú riadené gonadotropínom FSH.

Vývoj vajíčok (Oogenéza)

U žien sa vajíčka vytvárajú už pred narodením. Vaječníky obsahujú približne 1 - 2 milióny nezrelých vajíčok, z ktorých počas života dozrie len niekoľko stoviek. Až do puberty trvá diktyoténne (pokojové) štádium. Oocyty sú už v prenatálnom období súčasťou ovariálnych folikulov. K ich dozrievaniu dochádza od puberty, kedy sa v každom ovariálnom cykle niektoré folikuly postupne zväčšujú. Len jeden folikul (Graafov folikul) dosiahne v každom cykle potrebnú veľkosť, oocyt v ňom prekoná redukčné delenie a je uvoľnený pri ovulácii. Záverečná fáza zrenia prebehne až po oplodnení. Folikulárne bunky vajíčko chránia, vyživujú a sú zdrojom estrogénov. Dutina folikulu je vyplnená tekutinou, do ktorej môžu prenikať rôzne (aj toxické) látky z ženského organizmu, čím môže byť proces zrenia významne ovplyvnený. Po ovulácii sa z prasknutého folikulu tvorí corpus haemorrhagicum (červené alebo krvavé teliesko) a následne, vďaka hromadiacemu sa množstvu pigmentu luteínu, corpus luteum (žlté teliesko). Teliesko je zdrojom steroidných hormónov (estrogénov a progesterónu). Výsledkom vývoja je zrelé ľudské vajíčko (ovum) o veľkosti 100-150 μm, ktoré obsahuje rovnako, ako zrelá spermia, polovičný (haploidný) počet chromozómov, 22 somatických a 1 pohlavný X chromozóm. K oplodneniu môže dôjsť až u cca 45 rokov „starého vajíčka“, pričom sa zvyšujúcim sa vekom vajíčka stúpa riziko poškodenia jeho genetickej výbavy rôznymi vplyvmi prostredia - žiarením, chemickými látkami, vírusmi, liekmi, hormonálnymi disruptormi a pod. Riziko poškodenia stúpa výrazne po 35. roku života ženy, u muža potom po 45.

Oplodnenie: Spojenie dvoch životov

Po ejakulácii sa spermie dostávajú samičím rozmnožovacím traktom až do vajcovodu, kde sa stretávajú s vajíčkom. Spermie až počas transportu získavajú oplodňovaciu schopnosť. Ak je vo vajíčkovode vajíčko, oplodnenie nastáva okamžite. Priemerná dĺžka života spermií v ženskom genitáli je 3 dni, ale ich reprodukčná schopnosť sa znižuje už za 4-6 hodín.

Proces oplodnenia

Spermie sa po pohlavnom akte - coitus - dostávajú cez pošvu do vajíčkovodov. Spermia sa naváže na povrch vajíčka (na tzv. zona pellucida) a počas tzv. akrozomálnej reakcie sa postupne prepracovávajú k membráne vajíčka a splývajú s ňou, čím vlastne dochádza k oplodneniu. Každá spermia nesie enzým, ktorý rozpúšťa vonkajší povrch vajíčka a uľahčuje tak prienik spermie. Po oplodnení ostatné spermie hynú.

K oplodneniu spravidla dochádza v ampule vajcovodu. Najprv prebehne konjugácia - spojenie pohlavných buniek v zygótu. Pred tým spermie prekonajú v ženskom genitáli kapacitáciu (tzn. maturačnú zmenu, ktorá umožňuje interakciu s oviduktálnou tekutinou s výsledkom hyperaktivácie spermie) a akrozomálnu reakciu, ktorá uľahčí prienik spermie glykoproteínovým obalom vajíčka. Pri kapacitácii spermií sa z povrchu spermie uvoľnia látky, ktoré blokovali ich predčasnú aktiváciu a vylúčenie enzýmov z akrozomálneho vačku. Pretože pohyblivosť spermií je výrazne znížená v kyslom prostredí (vo vagíne je pH 4), musí byť reakcia spermatu mierne alkalická, aby došlo k neutralizácii kyslého prostredia.

Vajíčko je obalené bunkovou membránou oolemou, okolo ktorej je glykoproteínový obal (zona pellucida), k nemu prilieha vrstva folikulárnych buniek - corona radiata. K povrchu zona pellucida, ktorý obsahuje špecifické receptory, sa spermie viažu pomocou proteínu bindínu. Ten je obsiahnutý v plazmaléme spermie. Pri akrozomovej reakcii sa uvoľňujú aktívne enzýmy z akrozomálneho vačku (najmä akrozín), ktoré lokálne rozpúšťajú zona pellucida. Po dosiahnutí povrchu vajíčka splynie plazmaléma spermie s oolemou vajíčka a hlavička spermie vniká do cytoplazmy. Po jej prieniku prebehne tzv. kortikálna reakcia - stabilizácia zona pellucida, ktorá sa stáva nepriepustnou pre ďalšie spermie.

Raný embryonálny vývoj: Od zygoty k blastocyste

Oplodnením začína ontogenetický vývoj človeka. Z mikroskopickej bunky zvanej zygota sa v priebehu deviatich mesiacov vyvinie nová unikátna ľudská bytosť. Zygotou sa nazýva jednobunkové štádium zárodku s dvoma prvojadrami. Po oplodnení dochádza k zjednoteniu jadier s haploidným počtom chromozómov a už prvý deň po oplodnení vzniká útvar s diploidným počtom chromozómov.

Rýhovanie a morula

Nasledujú fázy mitotického delenia - rýhovacie delenie zygoty, kedy sa bunky opakované delia, ale postupne sa zmenšujú, takže výsledný útvar nezväčšuje svoj objem. Pohlavie dieťaťa je už určené. Nových buniek - blastomér pribúda geometrickou radou a spočiatku sú nediferencované. Súčasne sa celý útvar posúva smerom k maternici pomocou pohybov riasiniek epitelu a rytmických sťahov svaloviny vajcovodu. Rýhovanie u človeka obvykle zahŕňa 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. Prvé delenie prebehne obvykle do 30 hodín po oplodnení, štvorbuněčného štádia je dosiahnuté cca za 40 až 50 hodín, štádia s 16 blastomérami je dosiahnuté cca za 60 hodín. Postupne vzniká štádium moruly (prirovnáva sa k plodu moruše), ktorá vstupuje do dutiny maternice obvykle 4. deň.

Blastocysta a nidácia

Keď morula vstúpi do dutiny maternice, 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 medzibunkové priestory vyplnené vodou, z ktorých sa nakoniec sformuje jednolitá dutina, tzv. blastocel. Týmto okamihom sa morula mení v blastocystu. Blastocysta sa od moruly líši v tom, že sa jedná o dutý útvar zložený z jednej vrstvy plochých buniek ohraničujúcich dutinu a zhluku buniek vnútornej bunkovej masy, ktorý na jednom póle zvnútra nasadá na vonkajšiu vrstvu buniek. Blastocysta (blastula) zotrváva voľne v dutine maternice asi dva dni, zvyčajne 4. deň po oplodnení začína premena moruly v blastocystu. V tomto období na vajíčku rastú malé výbežky, ktoré umožnia jeho zahniezdenie - nidáciu (medzi 6. a 7. dňom) vo výstelke maternice (celkom trvá 5 dní). 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.

Formovanie zárodočných listov a orgánov

V priebehu prvých dvoch týždňov vývoja dochádza k formovaniu základných štruktúr embrya. V rámci ďalšieho vývoja nasleduje tvorba zárodočných listov ako základov jednotlivých tkanív a orgánov a základov nervovej sústavy.

Gastrulácia: Vznik troch zárodočných listov

Gastrula je ďalšie štádium embryonálneho vývoja, ktorým prechádza vyvíjajúce sa embryo. Vytvára sa z blastocysty zložitým procesom nazývaným gastrulácia, pri ktorom sa uplatňuje bunková migrácia, výberové delenie niektorých skupín buniek a ďalšie mechanizmy. Pred gastruláciou vyzerá zárodočný terčík ľudského embrya ako placka tvorená iba dvoma vrstvami (hypoblastom a epiblastom). Z jednej strany prilieha zárodočný terčík k amniovej dutine, z druhej strany sa nachádza žĺtkový vak. Na začiatku gastrulácie sa ale epiblastové bunky začnú sústrediť v centrálnej časti epiblastu a vytvoria tu tzv. primitívny prúžok. Následne niektoré bunky epiblastu získavajú hruškovitý tvar a prechádzajú tzv. primitívnou brázdičkou, čo je pozdĺžny otvor v primitívnom prúžku. Tie bunky, ktoré prejdú, vytvoria (v priestore medzi epiblastom a hypoblastom) základ pre endoderm a mezoderm (resp. mezenchým). Tie bunky, ktoré neprejdú a zostanú v epiblaste, sa naďalej označujú ako ektoderm.

Vrtsvy gastruly sa postupne transformujú v tzv. zárodočné listy, ktoré sú základom pre všetky tkanivá a orgány.

Neurulácia: Vznik nervovej trubice

Kľúčom ku vzniku struny chrbtovej (tiež notochord, chorda dorsalis) u ľudského embrya je pochopenie procesu gastrulácie: noriace sa epiblastové bunky vytvárajú týmto spôsobom entodermálne a mezodermálne tkanivá. Jednou z nich je aj notochord čiže struna chrbtová. Časť buniek vnikajúcich primitívnou brázdičkou do spodnej časti embrya sa stáča smerom k tzv. prechordálnej platničke, o tú sa zastavia a vytvoria hlavovú časť notochordu. Vznik neurálnej trubice (neurulácia) priamo súvisí so vznikom chordy. Vďaka slávnemu procesu neurálnej indukcie vznikne tento dutý útvar priamo nad chordou (na chrbte embrya). Embryonálne štádium, v ktorom vzniká neurálna trubica, sa nazýva neurula - v skutočnosti je to však neskorá gastrula. Ektoderm ležiaci nad chordou začne vďaka neurálnej indukcii hrubnúť a formuje sa najprv tzv. neurálna platnička, ktorej tkanivo sa označuje ako neuroektoderm. Tým začína celý proces neurulácie. Následne sa bunky nervovej platničky vchlipujú, okraje ektodermu nad ním („neurálne valy“) sa začnú vzájomne približovať a nakoniec splývajú, čím vzniká pod ektodermom dutá neurálna trubica. Neurulácia prebieha trochu odlišne v hlavovej časti, než vo zvyšku tela. Proces neurulácie je potom viac-menej u konca, vzniknutá nervová trubica má vnútri tzv..

Vývoj mezodermu a somity

Počas tretieho týždňa sa rovnako rozvíja mezoderm, teda zárodočný list medzi ektodermom na povrchu a entodermom vnútri. Ten sa dá jednoducho rozdeliť do troch častí, podľa toho, kde sa nachádza. Najbližšie vnútornej osi embrya sa nachádza axiálny a paraxiálny mezoderm, smerom bližšie k povrchu je intermediárny a takmer pri okraji (na bokoch) sa nachádza laterálny mezoderm. Z posledného menovaného u človeka vznikajú pozdĺž neurálnej trubice somity. Ich vývoj, teda somitogenéza, začína asi 20. deň a trvá asi 10 dní. Najprv vznikajú predchodcovia, tzv. somitomery, tie v oblasti hlavy splývajú a vzniká z nich svalovina hlavy, od tylovej oblasti nižšie sa somitomery združujú a vznikajú z nich skutočné somity (na konci 5. týždňa).

Vývoj placenty a orgánov

Počas štvrtého až ôsmeho týždňa vývoja ľudského embrya sa nadväzuje na vývojové procesy, ku ktorým došlo v predchádzajúcich týždňoch, a začínajú vznikať jednotlivé orgány. V druhom týždni vývoja vznikli z trofoblastu dve vrstvy (cytotrofoblast a syncytiotrofoblast) a vytvorili primárne klky vyživujúce embryo. Táto primitívna placenta sa v treťom týždni ďalej rozvíja.

Tvorba placenty

Najprv sa vytvorí z choriónu v primárnych klkoch riedke väzivové stroma, čím vznikajú sekundárne klky. Keď z niektorých buniek začnú vznikať vlásočnice a cievky, hovorí sa o klkoch terciárnych. Neskôr sa trofoblast dá rozlíšiť na dve odlišné vrstvy, cytotrofoblast a syncytiotrofoblast (plasmoditrofoblast). Cytotrofoblast je vnútorná vrstva guľovitých alebo valcovitých buniek, ktorá sa intenzívne delí, následne vycestovávajú smerom von z embrya a dávajú vzniknúť syncytiotrofoblastu. Syncytiotrofoblast sa vďaka nim nemusí deliť a napriek tomu dorastá, názov je odvodený od skutočnosti, že hranice medzi bunkami sú nebadateľné a v podstate tak tvoria jedno mnohojadrové syncýcium. Syncytiotrofoblast je po 9. dni vývoja ľudského embrya aspoň čiastočne zanořený do sliznice maternice a začína ju agresívne rozrušovať a dostáva sa do kontaktu s krvou - týmto spôsobom vzniká primitívna placenta.

Druhá zárodočná blana chorión zrastá so sliznicou maternice a vytvára plodový koláč - placentu. Placenta sprostredkúva spojenie medzi plodom a organizmom matky. Krv plodu sa v placente dostáva do bezprostrednej blízkosti matkinej krvi a odoberá z nej všetky živiny, kyslík, minerálne látky, vitamíny a vodu, a naopak do nej odovzdáva väčšinu svojich odpadových produktov, najmä oxid uhličitý a močovinu.

Vývoj orgánov

Konkrétne vo štvrtom týždni sa uzatvára neurálna trubica (stáva sa z nej uzavretý dutý útvar), objavujú sa prvé náznaky ciev a srdca (kardiovaskulárna sústava), vznikajú žiabrové oblúky, sluchové jamky a očné vačky, vytvárajú sa základy pre budúci rozvoj končatín a dochádza k ohýbaniu embrya (z pôvodne plochého jednoduchého tvaru vzniká zložitý priestorový útvar). Šiesty týždeň už vznikajú základy prstov a vonkajšie ucho vrátane boltca, oko sa stáva zreteľným vďaka nahromadeniu očných pigmentov.

V druhom mesiaci (embryo) prechádza dieťa z druhej embryonálnej fázy do tretej - stáva sa plodom. Ten má už všetky orgány, vytvára sa mu čeľusť, v ďasne vznikajú zárodky zubov. V mozgu prebieha elektrická aktivita.

Fetálny vývoj

Fetálny vývoj - vývoj plodu - féta (9. - 40. týždeň) - embryo nadobúda ľudské črty. Vonkajšími znakmi sa podobá na dospelého človeka.

Vývoj plodu po týždňoch

V siedmom mesiaci dieťa rýchlo rastie a priberá na váhe. Kope, môže škrútať a plakať. V ôsmom mesiaci dieťaťu rýchlo narastie mozog.

tags: #vyvoj #embria #spermia