Оценка плодного яйца в клинической практике обычно проводится по внешним признакам. Форма, размер, тип яйцеклетки, строение зона пеллюцида (гликопротеиновая оболочка вокруг яйцеклетки) и ширина перивителлинового пространства (узкое пространство между мембраной яйцеклетки и зона пеллюцида) часто кажутся нормальными при микроскопическом исследовании. Однако при некоторых попытках зачатия оплодотворение не происходит или развитие оплодотворенной яйцеклетки прекращается в самых ранних делениях без выявления в ней каких-либо структурных изменений. Это указывает на то, что внешний вид ооцита не обязательно отражает то, происходят ли первые клеточные деления зиготы после оплодотворения.
Яйцеклетка должна завершить второе мейотическое деление после проникновения сперматозоида, начать деление оплодотворенной яйцеклетки и поддержать первые клеточные деления зиготы. Это зависит от внутренней организации яйцеклетки, складывающейся по мере ее созревания в фолликуле, и о ней нельзя судить только по ее морфологическим характеристикам.
Какие нарушения в яйцеклетке приводят к прекращению ее первых делений после оплодотворения?
Состояние митохондрий в ооците важно для поддержания его ранних делений. Он содержит чрезвычайно большое количество митохондрий, поскольку они обеспечивают энергию, необходимую для оплодотворения и начального развития бластоцисты. В ооците с нормальной морфологией митохондрии могут быть достаточными, но со сниженной функцией или с поврежденной структурой внутренней мембраны. В таком случае образование аденозинтрифосфата недостаточно и ранние деления неустойчивы или прерывисты.
Другим важным фактором для начала делений оплодотворенной яйцеклетки является кальций в цитоплазме. После оплодотворения количество кальция в цитоплазме яйцеклетки последовательно увеличивается, и это повышение запускает внутриклеточные сигналы, которые позволяют ей завершить мейоз и начать первые деления. Если яйцеклетка дисфункциональна, шипы кальция слабы или выходят из строя, останавливая ранние деления, даже если форма яйца остается нормальной.
Рибонуклеиновые кислоты и белки, накопленные в ооците во время оогенеза, обеспечивают энергию и молекулы, необходимые для начальных делений после оплодотворения. В первые дни после оплодотворения яйцеклетка использует почти все эти молекулы, поскольку ее собственные гены позже начинают производить белки. Если этих молекул недостаточно в количестве или нарушена функция, яйцеклетка не способна обеспечить условия для правильного развития первых делений, хотя морфологически она выглядит нормальной.
Почему внешний вид яйцеклетки не свидетельствует о проблемах ее деления?
Микроскопическая оценка яйцеклетки показывает лишь ее внешний вид в данный момент. Однако функциональные нарушения носят динамический характер и проявляются при оплодотворении и начале деления. Если митохондрии не функционируют должным образом, имеются дефекты передачи сигналов кальция или регуляции клеточного цикла, эти нарушения не влияют на форму или структуру ооцита.
С возрастом в яйцеклетках накапливаются повреждения внутренних компонентов (в том числе митохондрий, рибонуклеиновых кислот, белков и мембранных структур), которые не меняют внешний вид, но нарушают внутреннюю организацию клетки. Окислительный стресс может вызвать такое повреждение, не влияя на морфологию. Из-за этого некоторые яйца выглядят нормальными, но имеют пониженный потенциал для правильного первого деления после оплодотворения.
Ограничением морфологических критериев оценки ооцитов является то, что они разрабатывались преимущественно для отбора клеток с нормальной морфологией, а не для оценки их функциональной готовности к оплодотворению и первым делениям. Критерии позволяют исключить клетки с явными морфологическими отклонениями, но не дают информации о биохимических и метаболических процессах, необходимых для инициации делений.
Что означает, когда яйцеклетка функционально не готова к оплодотворению?
Различие между внешним видом яйцеклетки и ее внутриклеточной функцией важно для понимания того, почему некоторые попытки зачатия терпят неудачу. Даже если морфология кажется нормальной, клетка может не поддерживать правильные процессы деления. Основными факторами, влияющими на это, являются метаболическое состояние, клеточное старение и условия развития фолликула.
Это приводит к созданию дополнительных методов оценки, выходящих за рамки возможностей стандартной микроскопии. Исследования митохондрий и внутриклеточных процессов, обеспечивающих энергию для первых делений яйцеклетки, объясняют, почему морфологически нормальная клетка иногда не выполняет свою репродуктивную функцию. В клиническом контексте информация о разнице между морфологией и внутренней функцией ооцита помогает точнее понять результаты оценки клеток и предотвращает упрощенные выводы.
Ссылки:
1. Ван Блерком Дж. Митохондрии в раннем развитии млекопитающих. Семенные клетки Dev Biol. 2009;20(3):354–364. doi:10.1016/j.semcdb.2008.12.005.
2. Дюмоллар Р., Кэрролл Дж., Дюшен М.Р., Кэмпбелл К., Суонн К. Митохондриальная функция и окислительно-восстановительное состояние у эмбрионов млекопитающих. Семенные клетки Dev Biol. 2009;20(3):346–353. doi:10.1016/j.semcdb.2008.12.013.
3. Суонн К., Лай Ф.А. Активация яйцеклетки при оплодотворении растворимым белком спермы. Physiol Rev. 2016;96(1):127–149. doi:10.1152/physrev.00012.2015.