شغف العلم الذي لا ينتهي

اللقاء العظيم بين الحيوان المنوي والبويضة

اللقاء العظيم بين الحيوان المنوي والبويضة

اللقاء العظيم بين الحيوان المنوي والبويضة

اعداد وترجمة: سالى عبد الناصر نور
مراجعة علمية: د.احمد سعيد

الاخصاب Fertilization

يحدث الاخصاب عندما تتحد الحيوانات المنوية والبويضة لأن كل من هذه الخلايا التناسلية هي خلية أحادية الصيغة الصبغية تحتوي على نصف المادة الوراثية اللازمة لتكوين إنسان، فإن اتحادهما يشكل خلية ثنائية الصبغيات، تحتوي هذه الخلية المفردة الجديدة المسماة البيضة الملقحة(zygote) على جميع المواد الوراثية اللازمة لتشكيل إنسان - نصفها من الأم ونصفها من الأب.

عبور الحيوانات المنوية Transition of sperm

الاخصاب في الاساس عبارة عن لعبة ارقام، أثناء القذف يتم إطلاق مئات الملايين من الحيوانات المنوية (الجاميتات الذكرية) في المهبل وعلى الفور تقريبًا يتم التغلب على الملايين من هذه الحيوانات المنوية واهلاكلها من خلال حموضة المهبل التي تقدر برقم هيدروجيني 3.8، وقد يتم منع ملايين آخرين من دخول الرحم عن طريق المخاط السميك بعنق الرحم، ومن بين أولئك الذين يدخلون يتم تدمير الآلاف من قبل كرات الدم البيضاء الرحمية وبالتالي يتم تقليل السباق في أنابيب الرحم، وهو الموقع الأكثر اتاحةً للحيوانات المنوية لمواجهة البويضة، حيث يتم تخفيض الحيوانات المنوية إلى بضعة آلاف من المتنافسين تستغرق رحلتهم - التي يعتقد أنه يتم تسهيلها عن طريق تقلصات الرحم - ما بين 30 دقيقة إلى ساعتين.

إذا لم يصادف الحيوان المنوي البويضة على الفور فيمكنه البقاء على قيد الحياة في أنابيب الرحم لمدة 3-5 أيام أخرى وبالتالي يمكن أن يحدث الإخصاب إذا تم الجماع قبل أيام قليلة من التبويض وبالمقارنة، يمكن أن تعيش البويضات بشكل مستقل لمدة 24 ساعة تقريبًا بعد التبويض؛ وبالتالي فإن الجماع بعد التبويض لا يؤدي عادةً إلى الإخصاب.

خلال الرحلة، تقوم السوائل في الجهاز التناسلي الأنثوي بإعداد الحيوانات المنوية للإخصاب من خلال عملية تسمى القدرة التلقيحية capacitation أو priming حيث تعمل السوائل على تحسين حركة الحيوانات المنوية، كما أنها تستنزف جزيئات الكوليسترول الموجودة في غشاء رأس الحيوانات المنوية، وترقق الغشاء بطريقة تساعد على تسهيل إفراز الإنزيمات الهاضمة (lysosomes or degistive) اللازمة للحيوانات المنوية لاختراق الجزء الخارجي من البويضة بمجرد الاتصال.

يجب أن تخضع الحيوانات المنوية لعملية القدرة التلقيحية من أجل الحصول على القدرة على تخصيب البويضة.
إذا وصلوا إلى البويضة قبل اكتمال هذه العملية فلن يتمكنوا من اختراق الطبقة الخارجية السميكة للخلايا

 الاتصال بين الحيوان المنوي والبويضة  CONTACT BETWEEN SPERM AND OOCYTE

عند التبويض، تنجرف البويضة التي يطلقها المبيض على طول قناة فالوب، يجب أن يحدث الإخصاب في قناة فالوب البعيدة لأن البويضة غير المخصبة لا يمكنها البقاء على قيد الحياة في رحلة تستغرق 72 ساعة إلى الرحم، من معرفتنا بتكوين البويضات، فإن هذه البويضة بالتحديد البويضة الثانويةsecondary oocyte محاطة بطبقتين وقائيتين وهما:

1-الاكليل الشعاعى The corona radiata:
هو طبقة خارجية من الخلايا الحبيبية (granulosa) التي تتكون حول البويضات النامية في المبيض وتبقى معها عند التبويض.

2-غشاء البيلوسيدا الأساسي zona pellucida 
هو غشاء شفاف ولكنه سميك وهو عبارة عن بروتين سكري يحيط بغشاء بلازما الخلية.

أثناء انجرافها على طول قناة فالوب البعيدة تصادف البويضة الحيوانات المنوية الباقية، والتي تتدفق باتجاهها استجابةً لجاذبات كيميائية تطلقها خلايا corona radiata، للوصول إلى البويضة نفسها يجب على الحيوانات المنوية اختراق الطبقتين الواقيتين.

كما يتم تحفيز السائل المنوي أولًا من خلال خلايا الإكليل الشعاعي ومن ثم عند التلامس مع المنطقة الشفافة، يرتبط الحيوان المنوي بالمستقبلات التي تحتويها تلك المنطقة، يؤدي هذا إلى بدء عملية تسمى التفاعل الأكروسومي acrosomal reaction حيث يطلق غطاء الحيوانات المنوية مقدمة (راس الحيوان المنوي) المملوء بالإنزيمات، والذي يسمى الأكروسوم، إنزيماته الهاضمة المختزنة وتعمل هذه الإنزيمات على فتح مسارًا من خلال zona pellucida يسمح للحيوانات المنوية بالوصول إلى البويضة، وأخيرًا، يتصل حيوان منوي واحد بمستقبلات ملازمة للحيوانات المنوية على غشاء البلازما في البويضات، ثم يندمج غشاء البلازما في ذلك الحيوان المنوي مع غشاء البلازما في البويضة، ويدخل الرأس والجزء الأوسط من الحيوان المنوي "الفائز" إلى داخل البويضة.

كيف تخترق الحيوانات المنوية الcorona radiata؟

تخضع بعض الحيوانات المنوية لتفاعل أكروسومي عفوي، وهو تفاعل أكروسومي لا ينجم عن التلامس مع المنطقة الشفافة حيث تعمل الإنزيمات الهاضمة التي يطلقها هذا التفاعل على هضم النسيج الغشائي خارج خلايا Corona radiata.
كما ترون إن أول حيوان منوي يصل إلى البويضة ليس هو أول من يقوم بتخصيبها، بدلًا من ذلك، يجب أن تخضع المئات من خلايا الحيوانات المنوية للتفاعل الأكروسومي، كل منها يساعد على تدهور corona radiata وzona pellucida حتى يتم إنشاء مسار للسماح لحيوان منوي بالاتصال بغشاء البلازما في البويضة.

إذا كنت تفكر في فقدان ملايين الحيوانات المنوية بين الدخول إلى المهبل وتدهور المنطقة الشفافة zona pellucida، يمكنك أن تفهم لماذا يمكن أن يؤدي انخفاض عدد الحيوانات المنوية إلى العقم عند الذكور.

قبل الإخصاب، يجب أن يخترق المئات من الحيوانات المنوية الباقية محيط corona radiata وzona pellucida حتى تتمكن الحيوانات المنوية من الاتصال بغشاء بلازما البويضات والاندماج معه.
و عندما يندمج الحيوان المنوي الأول مع البويضة، تنشر البويضة آليتين لمنع تعدد الحيوانات المنوية polyspermy وهو الاختراق بأكثر من حيوان منوي واحد، هذا أمر بالغ الأهمية لأنه إذا قام أكثر من حيوان منوي واحد بتخصيب البويضة، فإن الزيجوت الناتج سيكون كائنًا ثلاثيًا يحتوي على ثلاث مجموعات من الكروموسومات. هذا لا يتوافق مع الحياة.

1-الآلية الأولى هي المنع السريع Fast block، والتي تنطوي على تغيير شبه فوري في نفاذية أيون الصوديوم عند ربط الحيوانات المنوية الأولى، وإزالة استقطاب غشاء بلازما البويضات ومنع اندماج خلايا الحيوانات المنوية الإضافية ويستمر لمدة دقيقة تقريبًا، وخلال ذلك الوقت يؤدي تدفق أيونات الكالسيوم بعد اختراق الحيوانات المنوية إلى تشغيل الآلية الثانية وهي المنع البطيء slow block.

2-الآلية الثانية، يشار إليها بالتفاعل القشري cortical reaction، حبيبات قشرية تتواجد مباشرة أسفل غشاء بلازما البويضة تندمج مع الغشاء وتطلق بروتينات تثبيط المنطقة Zonal inhibiting proteins وسكريات مخاطية في الفراغ بين غشاء البلازما وzona pellucida وتسبب البروتينات المثبطة للمناطق إطلاق الحيوانات المنوية الأخرى وتدمير مستقبلات الحيوانات المنوية في البويضة، وبالتالي منع المزيد من الحيوانات المنوية من الارتباط، ثم تقوم عديدات السكاريات المخاطية بتغطية البويضة الملقحة الوليدة في حاجز لا يمكن اختراقه، ويسمى بغشاء الإخصاب fertilization membrane.

الزيجوت Zygote

تذكر أنه في مرحلة الإخصاب، لم تكمل البويضة الانقسام الاختزالي بعد؛ تبقى جميع البويضات الثانوية موقوفة في الطور الاستوائى Metaphase من الانقسام الاختزالي الثاني Meiotic II حتى الإخصاب، فقط عند الإخصاب تكمل البويضة الانقسام الاختزالي، ويتم تخزين المواد الوراثية الزائدة الناتجة من الانقاسم داخل الجسم القطبي الثاني الذي يتم التخلص منه في النهاية.

في هذه اللحظة، أصبحت البويضة oocyt بويضة ovum، وهي الأمشاج أحادي الصيغة الصبغية، يشار إلى النواتين أحادي الصيغة الصبغية المشتقة من الحيوانات المنوية والبويضة والموجودة داخل البيضة باسم نوية، إنها تفكك وتوسع وتنسخ الحمض النووي الخاص بها استعدادًا للانقسام الميتوزي، ثم تهاجر النوية نحو بعضها البعض، ويتفكك غلافها النووي، وتتداخل المواد الوراثية المشتقة من الذكور والإناث، حيث تكمل هذه الخطوة عملية الإخصاب وتؤدي إلى وجود زيجوت ثنائي الصبغية أحادي الخلية مع جميع العلامات الجينية التي تحتاجها لتطويرها لتصبح إنسانًا جديدًا.

في معظم الأحيان، تطلق المرأة بويضة واحدة خلال دورة التبويض ومع ذلك، في حوالي 1% من دورات التبويض يتم إطلاق بيضتين ويتم تخصيبهما، شكلان من الزيجوت يتشكلان ويزرعان ويتطوران مما أدى إلى ولادة التوائم ثنائية الزيجوت (أو الأخوية)؛ لأن التوائم ثنائية الزيجوت تتطور من بيضتين مخصبتين من قبل اثنين من الحيوانات المنوية، فهي ليست متطابقة أكثر من الأشقاء المولودين في أوقات مختلفة.
يمكن أن يقسم الزيجوت إلى ذريتين منفصلتين أثناء التطور المبكر، هذا يؤدي إلى ولادة توائم أحادية الزيجوت (أو متطابقة) ويكون ذلك أقل شيوعًا.
على الرغم من أن البويضة الملقحة يمكن أن تنقسم في وقت مبكر من المرحلة المكونة من خليتين the two-cell stage، فإن الانقسام يحدث غالبًا خلال مرحلة الكيسة الأريمية المبكرة early blastocyst stage، مع وجود ما يقرب من 70-100 خلية.

يختلف هذان السيناريوهان عن بعضهما البعض، حيث أن الأجنة التوأم التي انفصلت في مرحلة خليتين the two-cell stage سيكون لها مشيمة فردية، في حين أن الأجنة المزدوجة التي تتكون من الانفصال في مرحلة الكيسة الأريمية blastocyst stage تشترك في المشيمة والتجويف المشيمي.

التخصيب في المختبر In Vitro Fertilization

يُعنيIVF الإخصاب في المختبر، هو تقنية تناسلية مساعدة، في المختبر in vitro، والتى تشير إلى إجراء يحدث خارج الجسم.
هناك العديد من المؤشرات المختلفة للاخصاب في المختبر، على سبيل المثال قد تنتج المرأة بيضًا طبيعيًا، لكن البيض لا يمكن أن يصل إلى الرحم لأن أنابيب الرحم مسدودة أو تتعرض للخطر بشكل آخر.

قد يكون لدى الرجل عدد الحيوانات المنوية منخفض، وحركتها بطيئة أيضا، أو ان الحيوانات المنوية بها نسبة عالية بشكل غير عادي من التشوهات المورفولوجية، أو أن الحيوانات المنوية غير قادرة على اختراق منطقة البويضات في البويضة.
يبدأ إجراء التلقيح الصناعي النموذجي بجمع البيض حيث تنتج دورة التبويض الطبيعية بويضة واحدة فقط، ولكن يمكن زيادة العدد بشكل كبير (إلى 10-20 بويضة) عن طريق إعطاء دورة قصيرة من هرمونات الغدد التناسلية (gonadotropins)، تبدأ الدورة مع نظائر الهرمون المنبه للجريب (FSH)، والتي تدعم تطوير العديد من الجريبات، وتنتهي بنظير هرمون ملوتن (LH) الذي يؤدي إلى التبويض.

قبل إطلاق البويضات مباشرة من المبيض، يتم حصادها باستخدام استرجاع البويضات بالموجات فوق الصوتية.
في هذا الإجراء، يسمح الطبيب للموجات فوق الصوتية بتصوير اكياس جريب الناضجة ويتم شفط البويضات وامتصاصها مستخدمًا حقنة، وبالتوازي يتم الحصول على الحيوانات المنوية من الشريك الذكر حيث يتم تحضير الحيوانات المنوية عن طريق الغسيل لإزالة السائل المنوي لأن السائل المنوي يحتوي على الببتيد (FPP أو الببتيد المحفز للإخصاب)، والذي - بتركيزات عالية - يمنع تكثيف السائل المنوي، ويتم أيضًا تركيز عينة الحيوانات المنوية وذلك لزيادة عدد الحيوانات المنوية لكل مللي لتر، وبعد ذلك يتم خلط البيض والحيوانات المنوية في طبق بتري.

النسبة المثالية هي 75000 حيوان منوي مقابل بويضة واحدة.

إذا كانت هناك مشاكل شديدة في الحيوانات المنوية - على سبيل المثال، يكون العدد منخفضًا للغاية أو أن الحيوان المنوي غير متحرك تمامًا أو غير قادر على الارتباط أو اختراق منطقة الحيوانات المنوية - يمكن حقن الحيوان المنوي في البويضة مباشرة ويسمى حقن الحيوانات المنوية داخل الانابيب intracytoplasmic sperm injection (ICSI) ثم يتم حضانة الأجنة حتى تصل إلى مرحلة الخلايا الثماني أو مرحلة الكيسة الأريمية.
في الولايات المتحدة، يتم تربية البويضات المخصبة عادة في مرحلة الكيسة الأريمية لأن هذا يؤدي إلى ارتفاع معدل الحمل، وأخيرًا، يتم نقل الأجنة إلى رحم المرأة باستخدام قسطرة بلاستيكية (أنبوب)

الخطوات المتضمنة في التلقيح الصناعي

(يتضمن الإخصاب في المختبر او أطفال الأنابيب) جمع البويضات من المبيضين والإخصاب في طبق بتري ونقل الأجنة إلى الرحم وتعد تقنية IVF جديدة نسبيًا ولا تزال تتطور، وحتى وقت قريب كان من الضروري نقل أجنة متعددة لتحقيق فرصة جيدة للحمل، ومع ذلك من المرجح أن يتم زرع الأجنة المنقولة بنجاح، لذا فإن البلدان التي تنظم صناعة IVF تحدد عدد الأجنة التي يمكن نقلها لكل دورة. هذا يقلل من خطر الحمل المتعدد المواليد.

و يرتبط معدل نجاح التلقيح الصناعي بعمر المرأة حيث تنجح أكثر من 40% من النساء دون سن 35 في الولادة بعد التلقيح الصناعي، ولكن المعدل ينخفض إلى أكثر بقليل الى 10% لدى النساء فوق سن الأربعين,

المصدر:

https: //opentextbc. ca/anatomyandphysiology/chapter/28-1-fertilization/?fbclid=IwAR2R7YG1g9DMvGxhRu8APsu02reEoH3bFhxuXNuwUmaAsJieXxv0ytyss-Q#navigation

هناك 5 تعليقات: