Типы фолликулов: Институт «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского». Яичник. Маточная труба.

Содержание

Институт «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского». Яичник. Маточная труба.

ЖЕНСКАЯ ПОЛОВАЯ СИСТЕМА.

ЯИЧНИК. =(Я.)

Я. состоит из: 1) белочная об-ка (плотн. оформлен. соед. тк.), 2) КОРКОВОЕ вещество,3) мозговое вещество (сосуды и нервы).
КОРКОВОЕ вещ-во состоит из: а) строма (рыхлая неоформл. соед. тк.), б) ГЕНЕРАТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ – 1) фолликуды, 2)желтое тело, 3) атретические тела, 4) белое тело.
Циклические события в корковом вещ-ве назыв. ОВАРИАЛЬНЫЙ ЦИКЛ. Он включает: 1) ФОЛЛИКУЛОГЕНЕЗ – рост и созревание фолликулов от незрелых до зрелых (третичные фол-лы), 2) существование и инволюция ЖЕЛТОГО ТЕЛА, 3) ОВУЛЯЦИЯ — разрыв зрелого ТРЕТИЧНОГО фолликула и выход овоцита 2-го порядка в маточную трубу.
Виды фолликулов: 1) ПРИМОРДИАЛЬНЫЙ фолликул – в нем овоцит 1-го порядка окружен одослойным плоским фолликулярным эпителием, 2) ПЕРВИЧНЫЙ фол-кул – а) овоцит 1-го порядка, б) одно- или двухслойный кубический фолликулярный эпит., в) тека фолликула (не дифференцирована), 3) ВТОРИЧНЫЙ фол-кул — а) овоцит 1-го порядка, б)
МНОГОслойный кубический
фолликулярный эпит. Он назыв. ЗЕРНИСТАЯ ЗОНА. Функ.:секреция гормонов ЭСТРОГЕНОВ в кровь, в) полость (antrum) с фолликулярной жидкостью, г) внутренняя тека (капилляры + интерстициальные эндокриноциты), д) наружная тека (рыхлая соед. тк.). 4) ТРЕТИЧНЫЕ фолл-лы – а) овоцит 2-го порядка +б) + в)+ г)+ д) – См.”ВТОРИЧПЫЙ фол.”
Т.о., ТОЛЬКО вторичные и третичные фолл-лы с зернистой зоной секретируют ЭСТРОГЕНЫ. После овуляции из разорвавшегося ТРЕТИЧНОГО фол-ла формируется ЖЕЛТОЕ ТЕЛО. =(Ж.Т
.) Оно проходит 4 СТАДИИ развития: 1) стад. васкуляризации (разрастание капилляров между клетками зернистой зоны), 2) стад. железистого метаморфоза – эпителий зернистой зоны и эндокриноциты внутренней теки  дифф. в  ЛЮТЕОЦИТЫ.    Все ЛЮТЕОЦИТЫ (лютеиновые клетки) сод. в цитоплазме ЖЕЛТЫЙ ПИГМЕНТ – лютеин. 3) Стад. расцвета – очень активная эндокринная ф-ция лютеоцитов. Они секретируют гормон ПРОГЕСТЕРОН.  На этой стадии  Ж.Т. —  это сферическая структура, состоящая из лютеоцитов, а в центре нах. рубец из коллагеновых волокон,  4) стад. инволюции (обратного развития) – лютеоциты погибают апоптозом.   От желтого тела остается только РУБЕЦ из коллагеновых волокон. Он назыв. белое тело.  
   99% фолликулов НЕ достигает стадии третичных, а подвергатся АТРЕЗИИ.                 Атрезия— это гибель овоцита и фолликулярных клеток апотозом внутри фолликула и разрастание эндокриноцитов внутренней теки. В центре нах. сморщенная блестящая оболочка.   Такая структура назыв. АТРЕТИЧЕСКОЕ ТЕЛО.
      Рост фолликулов от примордиального до третичного , т.е.ФОЛЛИКУЛОГЕНЕЗ   стимулируется гормоном гипофиза ФСГ  (фолликулостимулирующий гормон). Овуляция стимулируется гормоном гипофиза
ЛГ  
(лютеинизирующий гормон)

МАТОЧНАЯ ТРУБА.

Стенка маточной трубы состоит из 3-х оболочек:     1)СЛИЗИСТАЯ оболочка,
                                                   2) МЫШЕЧНАЯ об-ка   (2 слоя гладких миоцитов),
                                                 3) СЕРОЗНАЯ об-ка (рыхл. соед. тк. +мезотелий).
  Слизистая об-ка состоит  из:  а ) однослойный призматический реснитчатый эпителий,
           б) собственная пластинка (рыхлая соед. ткань).      В эпителии сть 2 вида клеток:                              а) РЕСНИТЧАТЫЕ эпителиоциты. – призматич. клетки с апикальными ресничками.
Функ.: после овуляции с помощью ресничек способствуют движению овоцита  (а после оплодотворения –  движению бластоцисты) по направлению к матке.
  б) СЕКРЕТОРНЫЕ эпителиоциты. — призматич. клетки с апикальными секреторными    гранулами. Функц.: секреция белково-гликозаминогликанового комлекса в полость трубы
 Эти вещества способствуют : а) капацитации сперматозоидов, б) поддерживают жизнеспособность овоцита 2-го порядка после овуляции и жизнеспособность бластоцисты после оплодотворения.
 Эпителий фолликулов и кл. внутренней теки развив.из канальцев мезонефроса (первичная почка).  Овоциты – из гоноцитов, мигрирующих из энтодермы желточного мешка.      
Эпителий маточной трубы –   из парамезонефрального протока ( или, Мюллеров проток).

     Составитель – доцент В.В. Бондаренко.

Трансвагинальная пункция фолликулов яичников при ЭКО — цена в Москве, как подготовиться и восстановиться

В программе ЭКО (экстракорпорального оплодотворения) трансвагинальная пункция фолликулов яичников является завершающим этапом стимуляции суперовуляции. Процедура проводится одновременно с забором спермы у будущего отца.

Цель процедуры

Пункция фолликулов при ЭКО имеет единственную цель – забор достаточного количества зрелых яйцеклеток (превуоляторных ооцитов) для их последующего оплодотворения в лабораторных условиях. Полученные в результате наиболее качественные эмбрионы переносятся в полость матки.

Показания

Показанием для экстракорпорального оплодотворения является женское и мужское бесплодие. В первом случае это может быть

  • трубное или трубно-перитонеальное бесплодие (ТПБ) — результат отсутствия или непроходимости маточных труб,
  • бесплодие, вызванное эндометриозом,
  • эндокринное бесплодие, в том числе, синдром поликистозных яичников (СПКЯ) – в том случае, если консервативное лечение на протяжении 6-12 месяцев не дает результата,
  • бесплодие неясного генеза (идиопатическое бесплодие), установленное после проведения всех необходимых исследований, результаты которых соответствуют норме.

Причиной мужского бесплодия могут быть

  • олигоспермия – уменьшение количества эякулята,
  • астеноспермия – снижение количества сперматозоидов,
  • тератозооспермия I–II степени – больше половины паталогически измененных сперматозоидов в эякуляте.

Сколько фолликулов удастся получить в каждом конкретном случае, предсказать невозможно – в норме их бывает 1-2, но при суперовуляции количество может вырасти до 10. Иногда достаточно хотя бы одного фолликула, желательно диаметром около 20 мм.

Противопоказания

Противопоказанием для проведения пункции фолликулов может стать любой острый воспалительный процесс в организме женщины.

Подготовка к трансвагинальной пункуции фолликулов

Говоря о том, на какой день цикла проводится трансвагинальная пункция фолликулов, следует отметить, что медики стараются проводить эту процедуру в естественном цикле женщины, но всегда при помощи стимуляции суперовуляции.

Подготовка к пункции выглядит так: за 35-38 часов, женщине делают инъекцию гормона хорионического гонадотропина человека (ХГЧ). Очень важно соблюсти именно этот промежуток времени между введением овуляторной дозы ХГЧ и процедурой: в противном случае может наступить овуляция, в результате которой яйцеклетки выйдут их фолликулов, и извлечь их станет невозможно.

Кроме того, за 5 дней перед пункцией фолликулов будущим родителям рекомендуют соблюдать половой покой, отказаться от спиртного, острой или копченой пищи, а также не принимать горячие ванны, не посещать баню и сауну.

Накануне процедуры медики советуют легко поужинать не позже 17:30 и не пить жидкости после 24:00.

В день пункции до процедуры не следует пить и принимать пищу, чтобы не ослабить действие наркоза. Не стоит наносить макияж и надевать контактные линзы, также желательно, чтобы ногти женщины также были не накрашены — это необходимо для того, доктор про необходимости мог оценить размер зрачков, цвет глаз, губ и ногтевых пластин пациентки.

Методика

Как проходит трансвагинальная пункция фолликулов яичников? Процедура проводится под местным либо общим наркозом и внешне напоминает обычное УЗИ. Однако в этом случае к влагалищному датчику крепятся специальный прицел и игла, направление которой отображается на экране монитора пунктирной линией. Убедившись, что игла войдет точно в фолликул, врач делает ей прокол в стенке влагалища. В полости фолликула начинает работать вакумоотсос, и фолликулярная жидкость вместе в содержащимися в ней ооцитами под давлением поступает в пробирки.

С полученным материалом дальше работает эмбриолог, задача которого – оценка, культивирование и оплодотворение яйцеклеток.

Эффективность процедуры

На эффективность программы экстракорпорального оплодотворения могут повлиять несколько моментов

  • качество обследований и подготовки к протоколу ЭКО
  • качество выполнения каждого этапа в отдельности
  • качество переноса эмбрионов в полость матки и ведения последующего периода

В этом сложном процессе очень многое зависит от уровня квалификации специалистов и оборудования, которым оснащена клиника. Медицинский персонал и оснащение ЦКБ РАН соответствуют самым строгим требованиям современных международных стандартов, цена на услуги при этом остается доступной для пациентов.

Осложнения

Состояние современной медицины позволяет свести к минимуму осложнения после пункции фолликулов. Среди тех, что все же периодически случаются — кровотечение из расположенных рядом с яичниками кровеносных сосудов и, как следствие, образование гематом. В этом случае обычно бывает достаточно консервативного лечения, хирургическое вмешательство требуется крайне редко.

Если для пункции необходимо проколоть иглой миометрий – возникает возможность кровотечения, повреждения тазовых органов либо инфицирование это области. Все остальные случаи осложнений единичны и являются, скорее, исключением из правил. Лучшим способом их избежать является выбор клиники с безупречной репутацией.

Нормальные типы кровотечений

Менструация

В течение каждого менструального цикла эстрогены стимулируют разрастание эндометрия — слизистой оболочки матки.

Перед овуляцией в крови начинает повышаться уровень прогестерона. Это приводит к изменению структуры эндометрия и подготавливает его к имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Если зачатие не произошло, уровни прогестерона и эстрогенов стремительно снижаются, что вызывает отторжение эндометриального слоя.

Прорывное кровотечение

Эндометрий всегда реагирует на повышение уровня эстрогенов. Прорывные кровотечения, как следствие высокого уровня эстрогенов,  иногда возникают до овуляции. В некоторых случаях, развитие фолликула может нарушаться, и он остается в состоянии хронической стимуляции. По этой причине нарастание эндометрия будет продолжаться. Когда эндометрий «перерастает» возможности кровеносной сети, возникает прорывное кровотечение.

Прорывное кровотечение указывает на потенциальную плодность и может быть связано с такими симптомами, как видимый цервикальный секрет или скользкое ощущение в области вульвы. Кровотечение может быть длительным и обильным или легким или «мажущим», длящимся в течение одного или двух дней.

Кровотечение отмены

Когда фолликул, содержащий яйцеклетку, начинает развиваться, он синтезирует эстрогены, под воздействием которых нарастает эндометрий. Иногда фолликул не достигает полной зрелости, и овуляции не происходит. Фолликул разрушается, а уровень эстрогенов падает. Гормональная поддержка эндометрия прекращается, что вызывает кровотечение. Такое кровотечение может быть обильным, содержать сгустки и продолжаться в течение некоторого времени. Иногда возможно легкое кровотечение или кровомазание.

Кровотечения отмены и прорывные кровотечения возникают вследствие колебания уровня эстрогенов, например, в период полового созревания, кормления грудью, после прекращения приема гормональных контрацептивов, а также при наступлении менопаузы. Если у вас есть сомнения или вопросы по поводу вашего состояния, обратитесь к учителю овуляционного метода Биллингса®, чтобы узнать, требуется ли вам медицинское обследование в связи с нетипичным кровотечением.

Имплантационное кровотечение

Оно может возникнуть примерно через неделю после зачатия, когда оплодотворенная яйцеклетка имплантируется в эндометрий.

Важно установить причины любого нетипичного кровотечения. В следующем разделе рассматриваются аномальные изменения в модели формирования цервикального секрета и в менструальном цикле. Такие отклонения требуют проведения медицинского обследования.

Гинекология: Апоплексия яичника — диагностика и лечение в СПб, цена

Апоплексия — спонтанный разрыв яичника (стенки фолликула), чаще всего возникающий в середине или во второй фазе менструального цикла (т.е. в момент овуляции или в стадии васкуляризации желтого тела), с вовлечением в разрыв сосуда.

Это может сопровождаться кровотечением в брюшную полость (в яичнике образуется гематома, которая вызывает резкие боли,вследствие нарастания внутриовариального давления, затем наступает разрыв ткани), опасным для жизни женщины. 

Виды апоплексии

  • Болевая форма, для которой характерен болевой синдром, тошнота, повышение температуры тела.

  • Анемическая форма, при которой ведущий симптом -внутреннее кровотечение.

Причины апоплексии яичника

  • нейроэндокринные нарушения,
  • воспалительные заболевания придатков матки,
  • аномалии положения половых органов,
  • травмы живота,
  • физическое напряжение,
  • половой акт,
  • нервно-психические стрессы,
  • кистозные изменения яичников,
  • персистенция желтого тела (длительное существование).

Клинические симптомы

  • внезапная боль в нижней части живота и пояснице, преимущественно с одной стороны, которая отдает в область заднего прохода, 

  • напряжение мышц живота в нижних отделах,

  • слабость, тошнота, рвота, холодный пот,

  • признаки нарастающей анемии (малокровия): учащенное сердцебиение, бледность,

  • симптомы геморрагического (вследствие внутрибрюшного кровотечения) шока. 

Ведущий симптом — острые боли, усиливающиеся в нижней части живота, и нарастающая симптоматика внутрибрюшного кровотечения при ненарушенном менструальном цикле.

Диагностика апоплексии яичника

Диагноз устанавливают на основании жалоб, анамнеза и осмотра.

  • При осмотре определяются: бледность кожных покров, тахикардия

  • УЗИ малого таза метод выбора в диагностике апоплексии. Характерно наличие жидкостного включения , неоднородной структуры ( желтого тела ) . Определяется жидкость в малом тазу.

Постановка диагноза может представлять трудности, так как сходные явления наблюдаются пи нарушенной внематочной беременности.,острого аппендицита, перекрута ножки кисты яичника, острого панкреатита, почечной колики 

Лечение апоплексии яичника

Срочная госпитализация. При отсутствии выраженного кровотечения и подозрения на внематочную беременность возможна консервативная тактика (покой, холод на низ живота, медикаментозные препараты). При нарастающих явлениях внутреннего кровотечения, при невозможности исключить внематочную беременность показана операция. В настоящее время используется лапароскопия, позволяющая коагулировать сосуд и прошить яичник.

СТРУКТУРА ВОЛОСА

Структура и цикл роста волос — это интересная и полезная для парикмахера тема. Здесь мы подробно расскажем об основных стадиях роста волоса.

Волос под кожей формируется в волосяном фолликуле (волосяной луковице). Волосы на теле отличаются друг от друга. Так, например, ресницы не выходят из волосяных фолликул, в которых формируются.

На коже головы, в зависимости от формы сечения, волосы отличаются по своему внешнему виду (см. изображение «Типы структуры волос»). Например, прямые волосы имеют круглое сечение, в то время как волнистые и кудрявые имеют сечение овальное и плоское. Форма волоса зависит от формы, размера и изгиба волосяного фолликула.

Волосяной фолликул находится в обоих слоях кожи – эпидермисе и дерме, если точнее, от верхнего слоя дермы до внутреннего слоя эпидермиса. Основанием фолликула является волосяной сосочек. Здесь же находятся клетки, вырабатывающие пигменты, которые придают волосам природный цвет. Эту зону называют волосяной воронкой.

1. Немного выше находится зона кератинизации (см. изображение «Строение волоса в поперечном разрезе»). Здесь кератин затвердевает, что делает волос прочным.

2. Волосяной сосочек – это образование в основании волосяного фолликула. Сосочек, главным образом, состоит из соединительной ткани и сетки кровеносных сосудов, которые поставляют в луковицу питательные вещества. Волосяная луковица охватывает своим основанием волосяной сосочек (см. изображение «Волосяной сосочек в поперечном разрезе»).

3. Дерма состоит из трех различных слоев. Внешний, тонкий слой соединительной ткани включает в себя кровеносные сосуды и нервные окончания. Средний, плотный слой состоит из веретенообразных клеток. Внутренний слой состоит из плоских, зеркальных клеток.

Эпидермис окружает собой волос, формируя внутреннее и внешнее ложе. Кутикула внутреннего корневого ложа соприкасается с кутикулой волоса (см. изображение «Волосяная луковица в зоне дермы в поперечном разрезе»). Внутренняя поверхность кутикулы корневого ложа полностью совпадает с внешней поверхностью волосяной кутикулы. Внутреннее ложе состоит из двух слоев: слой Henle (продолговатые клетки с невидимыми ядрами) и слой Huxley (состоящий из ороговевших, плоских клеток с ядрами).

Сердцевина волоса называется медуллой (см. изображение «Волосяной фолликул в поперечном разрезе»). Пока волос формируется внутри кожи, медулла имеет жидкую консистенцию, с включениями в виде пузырьков воздуха. Медуллу окружает кортекс, состоящий из вытянутых клеток – это фиброзная структура, придающая волосу естественную прочность. Пигментные гранулы находятся в пустотах между этими клетками. По мере продвижения клеток кортекса наружу, к внешним слоям, их поверхностная часть приобретает более плоскую, чешуйчатую форму, образуя кутикулярный слой волоса.

Исследования наличия антител на Плоский волосяной лишай.

Плоский волосяной лишай (LPP — ПВЛ) является редкой, рубцовой формой алопеции с лимфоцитарным типом инфильтрации в области волосяных фолликулов. Вследствие разрушения эпителиальных стволовых клеток волосяного фолликула в зоне bulge, это состояние носит необратимый характер.

Исследование антиядерных антител десятилетиями использовалось в качестве диагностических биомаркеров ряда ревматологических заболеваний.

Целью данного исследования являлось определение частоты выявления антиядерных антител и последующий анализ наличия специфических антител у пациентов с ПВЛ.

В исследование были включены 57 пациентов (28-79 лет, 96% женщин) с ПВЛ, которые проходили лечение в отделении дерматологии Университетской больницы в Кракове, Польша, и были отобраны по результатам индивидуального обследования. Антиядерные антитела выявляли с помощью непрямой иммунофлуоресценции на клетках HEp-2 и иммуноблот-теста.

Антинуклеарные антитела были обнаружены в сыворотке крови 48 из 57 больных ПВЛ (84,2%). У 22 (46%) пациентов определялась специфичность антинуклеарных антител, наиболее распространенными были анти-dsDNA и анти-Ro/анти-SSA.

Сообщения о связи ПВЛ с другими аутоиммунными состояниями предполагают наличие доказательств аутоиммунной этиологии для этого заболевания. Поскольку антиядерные антитела могут быть обнаружены за много лет до начала заболевания, данное исследование также подчеркивает, что дерматологам следует обследовать пациентов с ЛПП на другие аутоиммунные заболевания.

Комментарий автора — Антитела к ядерным антигенам (ANA) – это гетерогенная группа аутоантител, направленных против компонентов собственных ядер. Они выявляются в крови пациентов с разнообразными аутоиммунными заболеваниями, такими как системные заболевания соединительной ткани, аутоиммунный панкреатит и первичный билиарный цирроз, а также с некоторыми злокачественными новообразованиями. Исследование ANA используется в качестве скрининга аутоиммунных заболеваний у пациентов с клиническими признаками аутоиммунного процесса (длительная лихорадка неясного генеза, суставной синдром, кожные высыпания, слабость и др.). Такие пациенты при положительном результате анализа нуждаются в дальнейшем лабораторном обследовании, включающем более специфичные для каждого аутоиммунного заболевания тесты. Следует отметить, что отрицательный результат исследования ANA не исключает наличия аутоиммунного заболевания.

Вернуться назад

Маленький, но настоящий человеческий орган – Наука – Коммерсантъ

В будущем человечество научится выращивать в пробирке не только клетки, но и сложные органы, а то и живые организмы целиком. По крайней мере фантасты в этом уверены. В реальности до этого еще очень далеко.

Впечатляющие успехи достигнуты в технологиях реконструкции тканей, однако задача вырастить крупный орган остается невыполнимой. А вот с маленькими можно попробовать. Успехи в создании новых биоматериалов, совершенствование технологий выращивания клеток в искусственных средах, управление их программами дифференцировки, развитие технологий трехмерной печати позволяют это сделать. Кроме того, по мере изучения поведения клеток в развитии становится ясно, что при определенных условиях они способны к самоорганизации в структуры формирующихся ткани или органа.

Из клеток, аналогичных клеткам раннего эмбриона человека (так называемых плюрипотентных клеток), возможно получение небольших органоподобных структур (органоидов) или мини-органов, практически полностью воспроизводящих в миниатюре структуры нормальных органов. Такие модели дают бесценную и неисчерпаемую информацию о том, как формируется данный орган, как происходит образование тех или иных клеточных типов, как клетки взаимодействуют друг с другом и что нужно для того, чтобы это все происходило.

Многие механизмы развития воспроизводятся в том случае, когда взрослому организму необходимо восстановление утраченного в результате болезни или травмы. Это называется регенерацией.

Регенерация — сложный процесс, в котором задействовано множество факторов. Иногда надо восстановить целостность ткани (например, костной или мышечной), а иногда — орган целиком. У ящерицы или саламандры получается регенерировать конечность или хвост, у рыб — сердце, а вот человеку до этого далеко: даже поверхностные кожные раны не всегда заживают без следа, не говоря уже о поврежденном сердце или конечности. Однако есть у нас орган, который с определенной периодичностью сам по себе разрушается и вновь регенерирует в течение всей жизни. Это крошечная многоклеточная «машина» по производству шевелюры — спрятанный в глубине кожи волосяной фолликул. У человека стержень растет на протяжении нескольких лет, а затем наступает период разрушения, когда от фолликула остается небольшая группа клеток, замершая в покое. Через несколько месяцев по сигналу, поступающему из окружающих тканей и внутри самого фолликула, «птица феникс» оживает, клетки начинают делиться и выстраивают структуру фолликула, которая обеспечивает наращивание нового стрежня. В состав растущего фолликула входят по крайней мере два типа тканей и 15 типов клеток, в том числе тканеспецифичные (то есть обеспечивающие поддержание ткани данного типа) стволовые клетки. Все они по мере образования обновленного фолликула располагаются друг относительно друга и окружающей кожи в определенном порядке, что гарантирует каждый раз воспроизведение практически идентичной структуры волоса. Правда, с возрастом часть клеток все же погибает или не размножается должным образом. В результате человек седеет, волосы становятся тоньше или вовсе исчезают.

Если же «сон» фолликула затягивается или он погибает по какой-то причине, человек может облысеть и в молодом возрасте. Это во многих случаях психологически дискомфортное состояние. Понять закономерности регенерации волосяного фолликула — не только улучшить жизнь многих людей, но и приблизиться к восстановлению других жизненно важных органов, регенерация которых зависит от сложных взаимодействий между клетками, самосборки, правильного роста и образования новых типов клеток в процессе формирования тканей.

Кстати, стволовые клетки волоса, спрятанные в глубине кожи, становятся ценным источником клеточного материала в случае повреждения кожи: они размножаются, мигрируют наверх и «залатывают» бреши в защитном покрове нашего тела. Кроме того, есть определенные указания на то, что именно участие этих клеток в заживлении ран снижает вероятность формирования грубых рубцов.

В последние годы проделан большой путь в понимании механизмов, по которым клетки фолликула общаются между собой, размножаются и продуцируют составные части стержня волоса. Соответственно, появилась надежда на возможность выращивания волос в лаборатории или стимуляции их роста с помощью химических и биологически активных агентов, а также введения в кожу клеток нужного типа, которые по какой-то причине погибли у пациента. Есть у ученых и более амбициозная идея: попробовать «собрать» зачаток фолликула в пробирке. Включение таких зачатков в тканеинженерные живые аналоги кожи позволит улучшить косметические результаты лечения ран и ожогов, а отдельные зачатки могут быть в будущем использованы для аутологичной (то есть с использованием собственных клеток) трансплантации людям, страдающим от алопеции (облысения).

Пока что наиболее успешно получается выращивать зачатки волос из клеток мыши или очень ранних предшественников клеток кожи человека. Заставить клетки взрослого человека воспроизвести цикл регенерации фолликула в лабораторных условиях довольно трудно. Однако ряд научных экспериментов, проведенных за последние пять-семь лет, демонстрируют определенный прогресс в этом направлении.

В Институте биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН в Москве также ведутся подобные исследования. Мы изучаем возможность самоорганизации зачатка волосяного фолликула человека, комбинируя клетки различных типов и создавая условия для их правильного взаимодействия и размножения. Если в висящую на крышке чашки Петри каплю культуральной среды поместить суспензию клеток, полученную определенным образом из кожи взрослого человека, можно наблюдать образование клеточных агрегатов. В таких агрегатах регистрируется повышение активности генов, ответственных за регенерацию фолликула. Клетки распределяются внутри агрегата определенным образом, а при пересадке таких агрегатов под кожу мышам наблюдается рост структур, напоминающих фолликул. В подобных экспериментах используются также и плюрипотентные клетки. В этом случае мы воспроизводим развитие кожи и комбинируем «молодые» клетки в надежде получить более совершенную структуру фолликула. Однако генетические программы, управляющие получением клеток нужных нам типов, далеко не все известны, поэтому полноценного «волоса из пробирки» придется еще подождать.

Екатерина Воротеляк, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, заведующая лабораторией клеточной биологии Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, заведующая отделом регенеративной медицины РНИМУ им. Н.И. Пирогова, профессор кафедры клеточной биологии и гистологии биофака МГУ имени М.В. Ломоносова

Фолликулы яичников — обзор

4.33.2.5.1 Фолликулогенез и созревание ооцитов

Фолликулы яичников обеспечивают поддержку, необходимую для роста и созревания ооцитов, и состоят из половых клеток и нескольких типов соматических клеток, включая клетки гранулезы и тека. Фолликулярные соматические клетки влияют на развивающийся ооцит, опосредуя его потребности в питании и синтезируя стероидные гормоны для поддержки воспроизводства через паракринные и эндокринные механизмы, тогда как ооцит напрямую влияет на пролиферацию соматических клеток и рост фолликула.Во время образования примордиальных фолликулов соматические клетки из мозгового вещества яичника разветвляются в кору развивающейся гонады, окружая гнезда оогониев. На этой стадии внутриклеточные мостики между оогониями внутри гнезда утрачиваются, и каждая половая клетка оказывается окруженной одним слоем уплощенных клеток прегранулезы. Одним из ключевых регуляторов сборки примордиальных фолликулов является фактор альфа зародышевой линии ( Figα ), который был определен путем демонстрации того, что его нокаут у самок мышей приводит к бесплодию из-за истощения ооцитов и отсутствия примордиальных фолликулов при рождении [11].Этот фактор транскрипции также играет роль в обеспечении экспрессии генов zona pellucida (ZP), поскольку нулевые самки мышей не экспрессируют Zp1, Zp2 или Zp3 [11]. Как только примордиальный фолликул начинает расти, стромальные клетки, которые организованы в базальную мембрану, на которой покоятся клетки прегранулезы, дифференцируются в клетки теки. Начало преантрального роста фолликулов на этой стадии плохо изучено. В настоящее время считается, что раннее вовлечение фолликулов регулируется как стимулирующими сигналами соматического происхождения, так и факторами, происходящими из ооцитов.Одним из факторов, влияющих на ранний рост ооцитов, а также на рекрутирование клеток теки, является KL, происходящий из клеток гранулезы, который связывается с рецептором c-kit , экспрессируемым на ооцитах [11].

Часто длительный период перехода от первичного к первичному фолликулу, который находится под контролем ооцит-специфических факторов транскрипции Sohlk-1/2, Nobox и Lhx-8 [2, 11], происходит, когда уплощенные клетки гранулезы меняют свое форма кубовидной формы и начинает разрастаться. Действительно, наличие клеток кубовидной гранулезы является одним из требований для инициации роста ооцитов.За этим следует вторичная стадия, характеризующаяся добавлением еще одного слоя клеток гранулезы и привлечением стромальных клеток для формирования слоя теки. Развитие вторичного фолликула определяется увеличением количества слоев клеток гранулезы, окружающих ооцит, а также пролиферацией клеток теки, которые находятся под контролем синергетической индуцированной Nobox продукции GDF9 и BMP15 ооцитом [11 ]. Паракринное действие на соматические клетки яичников было продемонстрировано у мышей с нокаутом Gdf9 , которые бесплодны и обнаруживают остановку на начальной стадии фолликулогенеза, которая, кроме того, характеризуется отсутствием слоя тека-клеток и аномальных клеток гранулезы [11] .Нулевые мутации в Bmp15 , по-видимому, влияют на более поздние стадии фолликулогенеза, поскольку скорость овуляции снижается у получающихся субфертильных мышей [11]. Также во время вторичной фолликулярной стадии начинает формироваться ZP, который необходим для поддержания двунаправленного обмена между ооцитом и окружающими кумулюсными клетками. ZP1 обеспечивает структурную целостность и связывает ZP2 и ZP3, которые действуют как рецепторы сперматозоидов после овуляции. Фолликул продолжает быстро увеличиваться в диаметре во время третичной или антральной стадии в результате митоза соматических клеток и накопления фолликулярной жидкости в полости, называемой антральным отделом.Рост фолликулов, пролиферация гранулезных клеток и выработка эстрогена, а затем и прогестерона находятся под влиянием фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и ЛГ, которые секретируются передней долей гипофиза [14]. В течение одного репродуктивного цикла пул антральных фолликулов подвергается рекрутированию в ответ на повышение уровня циркулирующего ФСГ. ФСГ связывается со своим рецептором на клетках гранулезы и тека, вызывая выработку ключевых стероидогенных ферментов (одним из ключевых игроков является ароматаза) и синтез эстрогена за счет преобразования андрогена в эстроген.Андроген, продуцируемый клетками Theca, синтез которого контролируется ЛГ, необходим для выработки местного эстрадиола в фолликуле яичника и влияет на способность ооцитов к развитию.

Заключительные стадии роста ооцитов характеризуются высокой скоростью транскрипции и накоплением различных транскриптов, необходимых для приобретения компетентности в развитии или способности поддерживать преимплантационное развитие эмбриона после оплодотворения. Способность ооцита созревать и возобновлять мейоз связана как с цитоплазматическим, так и с ядерным созреванием, что требует, чтобы он был способен адекватно обрабатывать сигналы, полученные от эндокринных, аутокринных и паракринных стимулов.Когда ооцит подвергается окончательному созреванию, которое происходит при возобновлении ИМ, сеть микротрубочек изменяется, хромосомы конденсируются, и половина хроматина вытесняется в форме первого полярного тельца [11]. Затем ооцит задерживается в метафазе MII до оплодотворения.

Развитие яичников и фолликулов

Введение

Гистологический вид органов, составляющих женскую репродуктивную систему, претерпевает циклические структурные изменения, не являющиеся патологическими.Эти органы включают яичник и матку, и гистологические изменения в этих органах в значительной степени обусловлены четырьмя гормонами: фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ), лейтенизирующим гормоном (ЛГ), эстрогенами и прогестероном. На этой странице будут описаны гистологические изменения яичников на протяжении менструального цикла.

Яичник

Яичник человека состоит из внутреннего мозгового вещества и внешней коры с нечеткими границами. В мозговом веществе находятся кровеносные сосуды и нервы, а кора головного мозга занята развивающимися фолликулами.Поперечный разрез яичника покажет фолликулы на разных стадиях развития. В следующих разделах будут описаны гистологические особенности каждой стадии развития фолликулов и основные функциональные изменения в клетках, составляющих фолликулы.

Первородный фолликул

Фолликул яичника проходит несколько различных фаз, прежде чем он выпустит свою яйцеклетку. В течение первых пяти месяцев развития в яичнике плода формируется конечное количество примордиальных фолликулов.Эти фолликулы состоят из ооцитов, окруженных одним слоем плоских фолликулярных клеток. Эти примордиальные фолликулы остаются в процессе первого мейотического деления. В период полового созревания они начинают развиваться дальше и становятся первичными фолликулами.

Ранний первичный фолликул

В начале каждого менструального цикла запускается ограниченное количество примордиальных фолликулов. Первая очевидная гистологическая стадия — это ранний первичный фолликул, который состоит из центрального ооцита, окруженного одним слоем фолликулярных клеток, которые стали кубовидными.Пеллюцидная зона — это тонкая полоса гликопротеинов, разделяющая ооцит и фолликулярные клетки. Белки на поверхности сперматозоидов связываются со специфическими гликопротеинами блестящей оболочки.

Поздний первичный фолликул

Поздняя стадия первичного фолликула достигается, когда фолликулярные клетки пролиферируют в многослойный эпителий, известный как гранулезная зона. Пеллюцидная зона увеличивается, и на этом изображении ее можно увидеть еще более отчетливо.

Вторичный фолликул

Характерной чертой, которая отличает вторичные фолликулы от первичных, является появление антрального отдела фолликула внутри слоя гранулезы.Антральный отдел содержит жидкость, богатую гиалуронаном и протеогликанами. Обратите внимание на увеличение клеточных слоев зоны гранулезы, более толстой зоны пеллюцида и более крупного ооцита. На этом этапе становится очевидным слой клеток за пределами фолликула. Эти клетки составляют внутреннюю теку и способствуют выработке эстрогенов.

Напомним, что для производства эстрогена необходимы как клетки внутренней теки, так и клетки гранулезы. Эстрогены, как и все стероидные гормоны, производятся из холестерина в результате многоступенчатого процесса, который требует нескольких различных ферментов.Ни клетки внутренней теки, ни клетки гранулезы не содержат всех ферментов, необходимых для преобразования холестерина в эстрогены. Клетки Theca содержат ферменты, которые катализируют начальное превращение холестерина в андрогены, но не имеют ароматазы, которая выполняет заключительные этапы превращения андрогенов в эстрогены. Следовательно, андрогены, продуцируемые клетками теки, диффундируют в клетки гранулезы, которые содержат ароматазу, но не имеют ферментов для начальных этапов синтеза эстрогена. Тека-клетки находятся в лучшем положении, чтобы катализировать начальные этапы синтеза эстрогена, потому что они находятся ближе к кровеносным сосудам и могут поглощать ЛПНП для получения холестерина.

Графиан фолликул

Граафовый фолликул — это стадия после завершения первого деления мейоза, но до овуляции. Ооцит теперь является гаплоидом 2N. Фолликул характеризуется большим антральным отделом фолликула, который составляет большую часть фолликула. Вторичный ооцит, претерпевший первое мейотическое деление, расположен эксцентрично. Он окружен прозрачной оболочкой и слоем из нескольких клеток, известных как лучистая корона. При выходе из фолликула Граафа в яйцевод яйцеклетка будет состоять из трех структур: ооцита, блестящей оболочки и лучевой коронки.

Желтое тело

После выхода яйцеклетки оставшиеся клетки гранулезной и внутренней теки образуют желтое тело. В центре находятся остатки тромба, образовавшегося после овуляции. Вокруг сгустка находятся лютеиновые клетки гланулозы и снаружи лютеиновые клетки тека. Эти клетки производят прогестерон и, в меньшей степени, холестерин.

Клетки лютеина гранулезы имеют вид, характерный для стероид-продуцирующих клеток, с бледной цитоплазмой, указывающей на присутствие липидных капель.Клетки лютеина тека меньше по размеру и более глубоко окрашены. Кровеносные сосуды проникают в область лютеиновых клеток гранулезы, позволяя им поглощать холестерин, который используется для синтеза прогестерона.

Активность клеток желтого тела поддерживается лейтенизирующим гормоном. Если яйцеклетка оплодотворяется и имплантируется в стенку матки, хорионический гонадотропин человека заменяет лейтенизирующий гормон для поддержания активности клеток желтого тела.

Corpus Albicans

Если оплодотворение не происходит, клетки желтого тела остаются активными в течение примерно 14 дней, пока уровень ЛГ не упадет и желтое тело не развернется с образованием альбиканского тела.Секреторные клетки желтого тела дегенерируют, фагоцитируются макрофагами и замещаются фиброзным материалом.

Атретический фолликул

В каждом менструальном цикле несколько примордиальных фолликулов стимулируются для продолжения развития, но только один фолликул завершает развитие, чтобы освободить яйцеклетку. Другие фолликулы дегенерируют в результате процесса, называемого атрезией, который может произойти на любой стадии развития. Во время атрезии клетки гранулезы подвергаются апоптозу и замещаются волокнистым материалом.Ооцит дегенерирует, и основание, отделяющее ооцит от клеток гранулезы, утолщается, превращаясь в стекловидную мембрану.

Рост и развитие фолликулов | GLOWM

Фолликулогенез — это процесс, в котором рекрутированный примордиальный фолликул растет и развивается в специализированный графиевый фолликул, способный либо овулировать свою яйцеклетку в яйцевод в середине цикла для оплодотворения, либо умереть от атрезии. У женщин этот процесс длится долго, требуется почти 1 год для роста примордиального фолликула и его развития до стадии овуляции.В ходе фолликулогенеза рост достигается за счет пролиферации клеток и образования фолликулярной жидкости, тогда как развитие включает цитодифференцировку всех клеток и тканей в фолликуле. Только несколько фолликулов в яичниках человека выживают, чтобы завершить процесс цитодифференцировки, причем 99,9% из них умирают в результате запрограммированного механизма гибели клеток, называемого апоптозом.

Механизмы, регулирующие рост и развитие фолликулов, находятся под контролем изменяющихся концентраций лигандов ( i.е. гормонов и факторов роста). На эндокринном уровне фолликулогенез регулируется каскадным механизмом центральной нервной системы, передней доли гипофиза и яичников. Специализированные нейроны гипоталамуса секретируют импульсы гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) в портальные кровеносные сосуды, которые действуют на гонадотрофов, вызывая пульсирующее высвобождение фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ), которые действуют на фолликулярные клетки яичников. для контроля фолликулогенеза. Хотя ГнРГ, ФСГ и ЛГ критически важны в регуляции фолликулогенеза, гормоны и факторы роста, которые сами являются продуктами фолликула, могут действовать локально, модулируя (усиливая или ослабляя) действие ФСГ и ЛГ.Это аутокринная / паракринная система развивающихся фолликулов. Считается, что эта местная регуляторная система играет важную роль в сложных механизмах, управляющих временем фолликулогенеза и становится ли фолликул доминирующим или атретическим.

Хронология

Шаги и время фолликулогенеза человека показаны на рис. 2. У женщин фолликулогенез — длительный процесс. 1,2,3 В каждом менструальном цикле доминирующий фолликул, который овулирует свою яйцеклетку, происходит из примордиального фолликула, который был задействован для инициирования роста почти на год раньше (рис.2). В широком смысле существует два типа фолликулов (рис. 2): преантральные (примордиальные, первичные, вторичные [класс 1], третичные [класс 2]) и антральные (графиновые, маленькие [класс 3, 4]. , 5], средний [6 класс], большой [7 класс], преовуляторный [8 класс]). Развитие преантральных и антральных фолликулов не зависит от гонадотропина и зависит от гонадотропина соответственно.

Рис. 2. Хронология фолликулогенеза в яичниках человека. Обратите внимание на временную шкалу на периферии. Преантральный период: Требуется 300 дней для рекрутированного зачатка, чтобы вырасти и развиться до стадии класса 2/3 (0,4 мм) или стадии кавитации (ранний антральный отдел). Атрезия может возникать в преантральных фолликулах 1, 2 и 3 класса. Антральный период: Фолликулу класса 4 (1-2 мм), если он выбран, требуется около 50 дней для роста и развития до преовуляторной стадии. Доминантный фолликул цикла, по-видимому, выбран из когорты фолликулов класса 5, и ему требуется около 20 дней для развития до стадии овуляции.Атрезия часто встречается в антральном периоде. gc — количество гранулезных клеток; d, дни. (Из Gougeon A: Динамика роста фолликулов у человека: Модель на основе предварительных результатов. Hum Reprod 1:81, 1986.)

Скорость развития преантральных фолликулов медленная, требуется около 300 дней. для задействованного примордиального фолликула для завершения всего преантрального периода (рис. 2). Длительное время удвоения (около 10 дней) клеток гранулезы отвечает за медленную скорость роста. После образования антрального отдела в фолликуле 3 класса (около 0.4 мм) скорость роста увеличивается (рис. 2). Промежуток времени между формированием антрального отдела и развитием 20-миллиметрового преовуляторного фолликула составляет около 50 дней (рис. 2). Доминантный фолликул, по-видимому, выбран из когорты фолликулов класса 5 в конце лютеиновой фазы менструального цикла. 1,2,3,4 Для роста доминантного фолликула и его развития до преовуляторной стадии требуется от 15 до 20 дней (рис. 2). Атрезия может возникать во всех фолликулах (преантральном и антральном) после стадии фолликула класса 1 или вторичной; однако наибольшая частота встречаемости наблюдается в антральных фолликулах диаметром более 2 мм ( i.е. класс 5, 6 и 7) (рис.2).

Процесс

Фолликулогенез происходит в коре яичника (рис. 3). Фолликулы в коре головного мозга представлены в широком диапазоне размеров, представляющих различные стадии фолликулогенеза. Целью фолликулогенеза является создание единственного доминантного фолликула из пула растущих фолликулов. В этот процесс вовлечены четыре основных регуляторных события: рекрутирование, преантральное развитие фолликула, отбор и атрезия.

Фиг.3. Микрофотография яичника взрослого примата. Фолликулярные и лютеиновые единицы видны в коре головного мозга, а крупные кровеносные сосуды и нервы — в продолговатом мозге. se, серозный или поверхностный эпителий; ta, tunica albuginea; pf — первичный фолликул; sf, вторичный фолликул; tf, третичный фолликул; gf, графиевый фолликул. (Из Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

ИСКОННЫЙ ФОЛЛИКЛ.

Все примордиальные фолликулы состоят из небольшого первичного ооцита (около 25 мкм в диаметре), задержанного на стадии диплотены (или диктиата) мейоза, одного слоя уплощенных (плоских) клеток гранулезы и базальной пластинки (рис.4). Средний диаметр примордиального фолликула человека составляет 29 мкм. 5 Благодаря базальной пластинке гранулеза и ооцит существуют в микроокружении, в котором не происходит прямого контакта с другими клетками. Примордиальные фолликулы не имеют самостоятельного кровоснабжения. 6 Следовательно, примордиальные фолликулы имеют ограниченный доступ к эндокринной системе.

Рис. 4. Электронная микрофотография первичного фолликула человека показывает уплощенные гранулезные клетки (GC), ооцит с его зародышевым пузырьком (GV) или ядром, тельце Balbiani (BB), со всеми собранными органеллами ооцита. у одного полюса GV и базальной пластинки (BL).(Из Эриксона Г.Ф.: Яичник: Основные принципы и концепции. В Фелиг П., Бакстер Дж. Д., Фроман Л. (ред.): Эндокринология и метаболизм. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, 1995.)

Набор персонала.

Первым важным событием в фолликулогенезе является набор. Вербовка — это процесс, при котором заблокированный примордиальный фолликул запускается, чтобы возобновить развитие и войти в пул растущих фолликулов. Все примордиальные фолликулы (ооциты), присутствующие в яичниках человека, образуются у плода между шестым и девятым месяцем беременности.Поскольку весь запас ооцитов в примордиальных фолликулах находится в профазе мейоза, ни один из них не способен к митотическому делению. Все ооциты (примордиальные фолликулы), способные участвовать в воспроизводстве в течение жизни женщины, присутствуют в яичниках при рождении (рис. 5). Общее количество примордиальных фолликулов в яичниках в любой момент времени называется резервом яичников (OR). 7 Процесс набора начинается вскоре после образования примордиальных фолликулов у плода, 8 и продолжается на протяжении всей жизни женщины до тех пор, пока пул примордиальных фолликулов не истощится в период менопаузы (рис.5). При старении наблюдается двухэкспоненциальное уменьшение OR 7 , 9 , 10 (рис. 6). Число примордиальных фолликулов неуклонно падает на протяжении более трех десятилетий, но когда OR достигает критического числа около 25000 в возрасте 37,5 ± 1,2 года, скорость потери примордиальных фолликулов увеличивается примерно в два раза (рис. 6). Это изменение OR связано с возрастным снижением плодовитости, что, возможно, является причиной возрастного увеличения ФСГ у женщин после 36 лет. 7

Рис. 5. Возрастные изменения количества примордиальных фолликулов (ооцитов) в яичниках человека. Левая панель: Количество яиц уменьшается от 6 месяцев беременности до 50 лет. (От Baker TG: Радиочувствительность ооцитов млекопитающих с особым упором на самку человека. Am J Obstet Gynecol 110: 746, 1971.) Правая панель: Микрофотографии, иллюстрирующие возрастное уменьшение примордиальных фолликулов ( стрелки, ) у человека. яичники.(Из Эриксона GF: Анализ развития фолликулов и созревания яйцеклетки. Semin Reprod Endocrinol 4: 233, 1986.)

Рис. 6. Связанное с возрастом уменьшение количества примордиальных фолликулов (PF) в пределах оба яичника человека от рождения до менопаузы. В результате набора численность PF постепенно уменьшается с примерно 1 000 000 при рождении до примерно 24 000 в 37 лет. К 37 годам скорость набора увеличивается примерно вдвое, а количество PF снижается примерно до 1000 через 51 год ( i.е. — средний возраст начала менопаузы) (от Faddy MJ, Gosden RG, Gougeon A et al: Ускоренное исчезновение фолликулов яичников в среднем возрасте: значение для прогнозирования менопаузы. Hum Reprod 7: 1342, 1992.)

Механизм.

Первым видимым признаком (рис. 7) того, что происходит рекрутирование примордиального фолликула, является то, что некоторые клетки гранулезы начинают изменяться с плоской на кубовидную форму. 5 Первая кубовидная клетка видна, когда примордиальный фолликул содержит 8 клеток гранулезы, и процесс завершается, когда число гранулез достигает 19 (рис.8). За изменением формы следует начало, хотя и медленное, синтеза ДНК и митоза в клетках гранулезы. 8 Изменение формы и приобретение митотического потенциала в клетках гранулезы являются отличительными признаками набора. Такие наблюдения предполагают, что механизмы, управляющие рекрутированием, могут включать регуляторный ответ на уровне клеток гранулезы. Рекрутмент не зависит от гипофиза и, вероятно, контролируется аутокринными / паракринными механизмами. Неизвестно, вызывает ли это стимулятор или потеря ингибитора; однако примордиальные фолликулы подвергаются быстрому рекрутированию при удалении из яичника и культивировании in vitro. 11 Эти наблюдения подтверждают идею ингибитора.

Рис. 7. Микрофотография нерастущего примордиального и вновь набранного (растущего) фолликула в яичнике человека. Обратите внимание на кубовидные клетки гранулезы ( стрелки, ) во вновь сформированном примордиальном фолликуле.

Рис. 8. Связь между количеством гранулез в наибольшем поперечном сечении фолликула и распределением уплощенных и кубовидных клеток.(Из Gougeon A, Chainy GBN: Морфометрические исследования малых фолликулов в яичниках женщин в разном возрасте. J Reprod Fertil 81: 433, 1987.)

Для объяснения механизма рекрутирования было выдвинуто несколько различных гипотез. Во-первых, этот процесс, по-видимому, происходит в примордиальных фолликулах, ближайших к мозговому веществу, где видны кровеносные сосуды. Это подтверждает гипотезу о том, что воздействие питательных веществ или переносимых с кровью регуляторных молекул может играть роль в контроле рекрутирования.Во-вторых, был предложен механизм внутренних часов ооцитов для контроля рекрутирования. 12 В этой гипотезе часы связаны со временем, когда ооцит инициирует мейоз у эмбриона. Примечательно, что набор можно модулировать. 8 У грызунов скорость рекрутирования может быть снижена путем удаления вилочковой железы новорожденного, голодания или обработки экзогенными опиоидными пептидами. Это важные наблюдения, потому что они утверждают, что пути передачи сигналов лиганд-рецептор могут регулировать рекрутирование.Понимание регуляторных механизмов, лежащих в основе рекрутирования, остается важной задачей репродуктивной биологии.

ПРЕАНТРАЛЬНАЯ ФОЛЛИКЛА.

Ранние стадии фолликулогенеза можно разделить на три класса в зависимости от количества слоев клеток гранулезы, развития ткани теки и экспрессии небольшой полости или антрального отдела. Классы — первичные, вторичные и ранние третичные фолликулы (рис. 9). По мере увеличения морфологической сложности в фолликуле происходят важные клеточные и физиологические изменения, которые делают его способным реагировать на гонадотропины.В следующих разделах исследуются структурные и функциональные изменения, сопровождающие рост и развитие преантральных фолликулов.

Рис. 9. Диаграмма, иллюстрирующая размер и гистологическую организацию ранних развивающихся фолликулов человека во время гонадотропин-независимого периода фолликулогенеза. (Эриксон GF: Яичник: Основные принципы и концепции. In Felig P, Baxter JD, Frohman L (eds): Endocrinology and Metabolism. New York: McGraw-Hill, 1995.)

Первичный фолликул.

Первичный фолликул состоит из одной или нескольких кубовидных гранулезных клеток, расположенных в одном слое, окружающем ооцит (рис. 10). Одновременно с изменением формы и митотической активностью, которые сопровождают рекрутинг (рис. 7 и 10), клетки кубовидной гранулезы начинают экспрессировать рецепторы ФСГ. 13 , 14 Механизм, лежащий в основе этого критического события в фолликулогенезе, остается неясным, но есть доказательства у грызунов 15 , что активин, полученный из гранулезы, может играть важную роль в экспрессии рецептора ФСГ посредством аутокринных / паракринных механизмов. (Инжир.11). Хотя клетки гранулезы экспрессируют рецепторы ФСГ на этой очень ранней стадии фолликулогенеза, считается, что физиологические уровни ФСГ в плазме во время нормального менструального цикла не влияют на реакции гранулезы, поскольку первичные фолликулы не имеют независимой сосудистой системы. Тем не менее, из-за наличия поблизости кровеносных сосудов (рис. 10), ФСГ-индуцированные изменения функции первичных фолликулов могут происходить в ответ на аномально высокие уровни ФСГ в плазме, такие как те, которые возникают во время индукции овуляции или старения.

Рис. 10. Рисунок развивающегося первичного фолликула, встроенного в соединительную ткань или строму коры яичника. Ядрышко и мейотические хромосомы очевидны в ядре ооцита. Митохондрии кажутся агрегированными на одном полюсе ядра ооцита (, т. Е. тельца Балбинни). Всего видно 19 кубовидных гранулезных клеток, одна из которых дает начало второму слою клеток (From Bloom W, Fawcett DW: A Textbook of Histology. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

Рис. 11. Схема предлагаемого механизма аутокринного контроля экспрессии рецепторов фолликулостимулирующего гормона в гранулезных клетках преантральных фолликулов. (Из Эриксона GF: Диссоциация эндокринной и гаметогенной функции яичников. Lobo R (ed): Perimenopause New York: Springer-Verlag, 1997.)

Начиная примерно с момента набора, ооцит начинает расти и дифференцироваться.Этот период отмечен прогрессивным увеличением уровня синтеза РНК ооцитов. 16 В это время включен ряд важных генов ооцитов. Например, гены, кодирующие белки zona pellucida (ZP) (, т.е. ZP-1, ZP-2 и ZP-3), транскрибируются и транслируются. 17 Секретируемые белки ZP начинают полимеризоваться вблизи поверхности ооцита, образуя оболочку внеклеточного матрикса (пеллюцидную оболочку), которая в конечном итоге инкапсулирует яйцеклетку. Важность блестящей оболочки подчеркивается тем фактом, что углеводная часть ZP-3 представляет собой видоспецифичную молекулу, связывающую сперматозоиды. 18 Он отвечает за инициирование акросомной реакции в конденсированных сперматозоидах. 19

Во время развития первичного фолликула клетки гранулезы отправляют процессы через слой зоны, где они образуют щелевые соединения с клеточной мембраной ооцита или оолеммой (рис. 12). Щелевые соединения — это межклеточные каналы, состоящие из белков, называемых коннексинами. 20 , 21 Существует по крайней мере 13 членов семейства коннексинов, которые напрямую связывают соседние клетки, обеспечивая диффузию ионов, метаболитов и других низкомолекулярных сигнальных молекул, таких как цАМФ и кальций. 20 , 21 Коннексин 37 (C × 37) представляет собой коннексин, полученный из ооцитов, который образует щелевые контакты между ооцитом и окружающими клетками гранулезы. 22 Данные, полученные от мышей с дефицитом C × 37, приписывают C × 37 обязательную роль в фолликулогенезе, овуляции и фертильности. 22 Большие щелевые соединения также присутствуют между самими клетками гранулезы (Рис. 12). C × 43 является основным белком щелевого соединения, экспрессируемым в клетках гранулезы. 23 В результате щелевых контактов первичный фолликул становится метаболически и электрически связанной единицей.Эта связь между гранулезой и ооцитом сохраняется на протяжении всего фолликулогенеза и отвечает за синхронное проявление важных активностей (положительных и отрицательных).

Рис. 12. Электронная микрофотография гранулезных клеток короны радиата ооцита в преантральном фолликуле. Отростки гранулезных клеток, пересекающие блестящую оболочку (ZP), образуют небольшие щелевые соединения ( стрелки, ) с плазматической мембраной ооцита. Между ячейками corona radiata видны более крупные щелевые соединения ( стрелки ).(Гилула Н.Б., Эпштейн М.Л., Бирс WH: Межклеточная коммуникация и овуляция: исследование комплекса кумулюс-ооцит. J Cell Biol 78:58, 1978, воспроизведено с разрешения Rockefeller University Press.)

Вторичный фолликул.

Вторичный фолликул — это преантральный фолликул с 2-10 слоями кубовидных или низко столбчатых клеток, которые образуют многослойный эпителий (рис. 13). Как видно на рисунке 10, переход от первичного ко вторичному фолликулу включает приобретение второго слоя клеток гранулезы.Этот переход осуществляется продолжающимся делением клеток гранулезы. Механизмы, регулирующие митоз гранулезы, плохо изучены. Однако захватывающие исследования на грызунах предоставили убедительные доказательства участия производного ооцитами фактора роста, называемого фактором дифференцировки роста-9 (GDF-9). GDF-9 является новым членом суперсемейства трансформирующих факторов роста β (TGF-β). 24 GDF-9 сильно экспрессируется в яичнике; локализуется только в ооцитах рекрутированных фолликулов. 25 У мышей с дефицитом GDF-9 рост и развитие фолликулов останавливаются на начальной стадии; следовательно, доминантные фолликулы не образуются, и самки бесплодны. 26 Соответственно, GDF-9 является обязательным для фолликулогенеза после первичной стадии, предположительно потому, что он является обязательным митогеном для клеток гранулезы. Фундаментальная концепция, вытекающая из этой работы, заключается в том, что ооцит играет ключевую роль в регуляции фолликулогенеза благодаря своей способности продуцировать новые регуляторные лиганды ( e.грамм. GDF-9), которые имеют решающее значение для фолликулогенеза.

Рис. 13. Типичный здоровый вторичный фолликул содержит полностью выросший ооцит, окруженный блестящей оболочкой, пять-восемь слоев гранулезных клеток, базальную пластинку и развивающуюся ткань теки с многочисленными кровеносными сосудами. (From Bloom W. , Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975, с разрешения Arnold Ltd.)

Одним из наиболее важных изменений, которые происходят в развитии вторичного фолликула, является приобретение слой тека.Эта ткань, которая состоит из слоя стромоподобных клеток вокруг базальной пластинки, впоследствии дифференцируется на внутреннюю и внешнюю теки (рис. 13). Развитие Theca сопровождается новообразованием множества мелких сосудов, предположительно за счет ангиогенеза (Fig. 13). Это критическое событие, потому что кровь циркулирует вокруг фолликула, доставляя питательные вещества и гормоны (, например, FSH, LH) во вторичный фолликул, а также отходы и секреторные продукты. В связи с этим некоторые стромальные клетки внутреннего слоя экспрессируют рецепторы ЛГ. 27 Эти клетки впоследствии дифференцируются в стероидогенные клетки, называемые интерстициальными клетками теки (TIC), наиболее вероятно в ответ на плазменный ЛГ, доставляемый сосудистой системой теки. 27 Все клетки гранулезы вторичных фолликулов экспрессируют рецепторы ФСГ. 13 Кажется вероятным, что диффузия плазменного FSH во вторичный фолликул может вызвать FSH-зависимые гранулезные ответы. Внешний слой клеток стромы впоследствии дифференцируется в клетки гладкой мускулатуры, называемые внешней текой.Эти гладкомышечные клетки иннервируются вегетативной нервной системой. 27

Во вторичном фолликуле ооцит завершает свой рост. Когда диаметр фолликула составляет около 200 мкм, ооцит достигает максимального размера и больше не растет, несмотря на то, что человеческий фолликул увеличивается в диаметре до 2 см и более (рис. 14). У грызунов хорошо известно, что клетки гранулезы играют обязательную роль в росте и дифференцировке ооцита. 28 , 29 Важным событием дифференциации, которое происходит, когда ооцит завершает свой рост, является приобретение способности возобновлять мейоз. 30 Ооциты обычно не возобновляют мейоз во время фолликулогенеза, и должен действовать механизм, ингибирующий этот процесс ( т.е. распад зародышевых пузырьков [GVBD]) и возобновление мейоза. Основной механизм торможения остается неизвестным; однако есть данные, подтверждающие концепцию, что цАМФ, полученный из гранулезы, может играть важную роль в ингибировании возобновления мейоза. 30 По такому механизму ФСГ индуцирует цАМФ в клетках гранулезы, который диффундирует в ооцит через щелевое соединение C × 37, где он продолжает ингибировать GVBD (рис.15).

Рис. 14. Диаграмма, показывающая взаимосвязь между размером ооцита и размером фолликулов в яичнике младенца человека (от Mandl AM, Zuckerman S: Рост ооцита и фолликула у взрослой крысы .J Endocrinol 8: 126, 1952, воспроизведено с разрешения Общества эндокринологов.)

Рис. ГВБД) или возобновление меоизиса.Передача сигнала рецептора фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в клетках гранулезы приводит к увеличению продукции цАМФ. ЦАМФ может диффундировать через щелевые соединения гранулоза-ооцит коннексин-37 (C × 37), где он накапливается на высоких уровнях в ооплазме, чтобы ингибировать распад (BD) зародышевых пузырьков (GV) (, т.е. ингибирует возобновление мейоза или GVBD).

Третичный фолликул.

Когда преантральный фолликул завершает вторичную стадию развития, он содержит пять различных структурных единиц: полностью выросший ооцит, окруженный блестящей оболочкой, от шести до девяти слоев клеток гранулезы, базальную пластинку, внутреннюю и внешнюю теки. (Инжир.13). Первым признаком начала развития третичного фолликула является появление полости в клетках гранулезы. 31 В ответ на внутренний стимул на одном полюсе ооцита начинает формироваться полость. Этот процесс, называемый кавитацией или началом образования антрального отдела, характеризуется накоплением жидкости между клетками гранулезы, что со временем приводит к образованию внутренней полости (рис. 16). По завершении кавитации устанавливается основной план графического фолликула, и все различные типы клеток занимают свои надлежащие места в ожидании стимулов, которые будут перемещать их по путям дифференцировки и пролиферации (рис.16). Основываясь на данных о фолликулах полиоцитов, механизм спецификации кавитации, вероятно, строго регулируется (Рис. 17).

Рис. 16. Микрофотография раннего третичного фолликула (диаметром 0,4 мм) при кавитации ранней стадии антрального отдела. ZP, zona pellucida; GC — клетки гранулезы; BL — базальная пластинка; TI, theca interna; TE, theca externa; наконечников стрел, митоза гранулезы (от Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975, с разрешения Arnold Ltd.)

Рис. 17. Микрофотография полиовулярного фолликула на ранней третичной стадии показывает места кавитации или раннего образования антрального отдела ( пустых пространств, ) сразу над ооцитами ( звездочка ). Это событие, которое находится под внутриовариальным контролем, по-видимому, возникает особым синхронным образом и устанавливает полярность фолликула. ​​(Из Zamboni L: Comparative studies on ultra-structure of the mammaterials. In Biggers JD and Schultz AW (eds) : Оогенезис. Балтимор: University Park Press, 19972.)

Что контролирует кавитацию или раннее образование антрального отдела желудка? Хорошо известно, что кавитация возникает у гипофизэктомированных животных, демонстрируя, что гормоны гипофиза, такие как ФСГ, не требуются для этого морфогенетического события. 32 С этой концепцией согласуется наблюдение, что кавитация возникает у мышей с дефицитом ФСГ-β. 33 , 34 Кажется разумным сделать вывод, что кавитация контролируется аутокринными / паракринными механизмами.В кавитацию вовлечены два фактора роста, экспрессируемые в самом фолликуле: активин и лиганд KIT. Обработка культивированных клеток гранулезы активином вызывает морфогенетические изменения, которые приводят к образованию гистологической единицы с антральной полостью. 35 Блокирование действия лиганда KIT в яичнике предотвращает образование антральных фолликулов; следовательно, овуляции нет, и самка бесплодна. 36 В этом отношении данные подтверждают концепцию, что щелевые соединения ооцитов также важны для кавитации.Щелевые соединения — это межклеточные каналы, состоящие из белков, называемых коннексинами. 20 , 21 Существует по крайней мере 13 членов семейства коннексинов, которые напрямую связывают соседние клетки, обеспечивая диффузию ионов, метаболитов и других низкомолекулярных сигнальных молекул, таких как цАМФ. 20 , 21 C × 37, по-видимому, представляет собой коннексин, полученный из ооцитов, который образует щелевые соединения между ооцитом и окружающими клетками гранулезы. Данные, полученные на мышах с дефицитом C × 37, приписывают C × 37 обязательную роль в формировании графических фолликулов, овуляции и фертильности. 22 В совокупности все эти данные свидетельствуют о том, что активин, полученный из фолликулов, KIT и C × 37 участвуют в аутокринных / паракринных механизмах, контролирующих кавитацию.

ГРАФИАНСКИЙ ФОЛЛИКЛ.

Графический фолликул можно определить структурно как гетерогенное семейство относительно больших фолликулов (от 0,4 до 23 мм), характеризующихся полостью или антральным отделом, содержащим жидкость, называемую фолликулярной жидкостью или ликвором фолликулов. Характерной структурной единицей всех графиевых фолликулов является антральный отдел.По этой причине термин антральный фолликул правильно используется как синоним графического фолликула. Фолликулярная жидкость — это среда, в которой находятся клетки гранулезы и ооцит, и через которую регуляторные молекулы должны проходить на своем пути в это микросреду и из нее. 37 Удивительно, но мы почти ничего не знаем о физиологическом значении антрального отдела и фолликулярной жидкости в фолликулогенезе. Понятно, что развитие фолликулов и овуляция происходят у птиц и земноводных, несмотря на отсутствие антрального отдела и фолликулярной жидкости.Тем не менее его присутствие у всех видов млекопитающих свидетельствует о его физиологическом значении.

Структура.

Графический фолликул представляет собой трехмерную структуру с центральным антральным отделом, окруженным множеством различных типов клеток (рис. 18). В графовом фолликуле есть шесть различных гистологических компонентов, включая внешнюю, внутреннюю, базальную пластинки, клетки гранулезы, ооцит и фолликулярную жидкость (рис. 18). Графический фолликул не меняет своей морфологической сложности по мере роста.Все графиевые фолликулы имеют одинаковую базовую архитектуру; даже несмотря на то, что размер графиевых фолликулов резко изменился, их внешний вид остается более или менее неизменным.

Рис. 18. Схема архитектуры типичного графического фолликула класса 5. (Из Эриксона GF: Яичник: Основные принципы и концепции. In Felig P, Baxter JD, Broadus AE, Froman LA, (eds) : Эндокринология и метаболизм. 3-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1987.)

Theca externa (Рис.19) характеризуется наличием гладкомышечных клеток, 38 , 39 , которые иннервируются вегетативными нервами. 27 Хотя физиологическое значение наружной теки остается неясным, есть свидетельства того, что она сокращается во время овуляции и атрезии. 40 , 41 Изменения сократительной активности внешней теки могут быть связаны с атрезией и овуляцией; однако это не было строго доказано. Желтое тело сохраняет внешнюю теку на протяжении всей своей жизни, 42 , но значение при лютеинизации и лютеолизе неизвестно.

Рис. 19. Чертеж стенки графиевого фолликула. ​​(Из Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

Theca interna is состоит из дифференцированных TIC, расположенных в матрице рыхлой соединительной ткани и кровеносных сосудов (рис. 19). Во всех граафовых фолликулах ЛГ является ключевым регулирующим гормоном функции TIC, и его важность в регулировании продукции андрогенов TIC in vivo и in vitro установлена. 27 Начиная с самых ранних стадий развития графических фолликулов, TIC выражают свое дифференцированное состояние как андрогены (, т.е. клетки, продуцирующие андростендион). 27 Внутренняя тека обильно васкуляризирована и служит для доставки гормонов ( например, ФСГ, ЛГ), молекул питательных веществ, витаминов и кофакторов, необходимых для роста и дифференцировки ооцитов и клеток гранулезы.

Мы мало знаем о регуляторных элементах, контролирующих сосудистую сеть теки.Функциональная связь между сосудистой сетью и развитием граафовых фолликулов подтверждается свидетельством 43 , что все граафовые фолликулы обезьян экспрессируют высокие уровни рецепторов ФСГ и ЛГ независимо от размера, но когда вводится 125 I-хорионический гонадотропин человека (ХГЧ). Системно только доминирующий граафовый фолликул, по-видимому, способен накапливать 125 I-ХГЧ в внутренней теке. Эти результаты предполагают, что доминирующий графиевый фолликул выражает повышенную васкуляризацию, которая играет важную роль в его выбранном созревании.В связи с этим интенсивно исследуются фолликулярный фактор роста эндотелия сосудов 44 , 45 и другие ангиогенные факторы, такие как эндотелин 46 .

Компартменты теки ( т.е. theca externa и interna) выражают свои дифференцированные функции в начале развития графического фолликула (при кавитации) и, по-видимому, конститутивно выражают зрелый фенотип на протяжении всей жизни и смерти графического фолликула.В широком смысле существует мало или совсем нет доказательств того, что серьезные изменения происходят в слоях теки на различных стадиях развития графиевых фолликулов, помимо тех, которые связаны с сосудистой и пролиферативной активностью. Это может означать, что именно клетки гранулезы (и, возможно, ооцит) являются вариабельными и, следовательно, ответственными за разнообразие графических фолликулов.

В граафовом фолликуле гранулезные клетки и ооцит существуют как масса точно сформированных и точно расположенных клеток (рис.18). Пространственное изменение создает по крайней мере четыре различных слоя или домена гранулезных клеток: самый внешний домен — это гранулезная мембрана, самый внутренний домен — периантраль, промежуточный домен — кучевой оофорус, а домен, прилегающий к ооциту, — это лучшая корона ( Рис.20). Характерным гистологическим свойством мембранного домена является то, что он состоит из псевдостратифицированного эпителия высоких столбчатых гранулезных клеток, все из которых прикреплены к базальной пластинке.

Рис. 20. Схема структурной и функциональной неоднородности клеток гранулезы в здоровом фолликуле графита. Относительное положение гранулезной клетки в клеточной массе определяет ее способность к пролиферации и дифференцировке (от Erickson GF: Graafian follicle: A function definition. In Adashi EY (ed): Ovulation: Evolving Scientific and Clinical Concepts. New York : Springer-Verlag, 2000.)

Дифференцировку гранулезной клетки можно проследить по ее положению в клеточной массе (рис.20). Например, клетки в домене мембраны прекращают пролиферировать раньше, чем в центральном домене. 47 , 48 Способность гранулезных клеток во внутренних доменах продолжать делиться на протяжении всего развития графиевых фолликулов, предполагает, что они могут быть клетками-предшественниками. Прекращение митоза в домене мембраны характеризуется прогрессирующим выражением явной дифференцировки, при которой они принимают функциональный фенотип полностью дифференцированных клеток. Этот процесс требует временной и координированной экспрессии генов, которые составляют основу цитодифференцировки гранулезы.Механизмы, с помощью которых это происходит, включают лиганд-зависимые сигнальные пути, которые связаны с активацией и ингибированием определенных генов. Например, нормальная дифференцировка клеток гранулезной мембраны требует активации специфических генов, в том числе генов ароматазы цитохрома P450 (P450 arom ) 49 и рецептора LH, 50 и ингибирования структурных генов в пути апоптоза. . Напротив, клетки гранулезы в периантральном, кучевом и лучистом доменах пролиферируют, но не могут экспрессировать гены, участвующие в терминальной дифференцировке (рис.20).

Что контролирует неоднородность гранулезы? Все клетки гранулезы в здоровом фолликуле графита экспрессируют рецептор ФСГ, 13 , 51 , 52 , и было показано, что мышиные гранулезные клетки в мембранных и кучевых доменах производят цАМФ в ответ на стимуляцию ФСГ. . 53 Эти наблюдения утверждают, что пост-цАМФ регуляторные события участвуют в аспектах гетерогенности гранулезы. Идея о том, что ооцит играет ключевую роль в возникновении различных паттернов цитодифференцировки гранулезы во время развития графиевых фолликулов, подтверждается исследованиями на грызунах. 54 Между ооцитом и клетками гранулезы происходит диалог, который оказывает большое влияние на фолликулогенез. В развивающихся граафовых фолликулах мышей дифференцированный паттерн пролиферации и дифференцировки между гранулезой в мембранных и кумулюсных доменах находится под контролем секретируемых морфогенов ооцитов. 54 Новый член семейства TGF-β, GDF-9, был обнаружен у мышей. 24 , 25 Окончательное доказательство того, что GDF-9 является обязательным для фолликулогенеза, было получено в исследованиях мышей с дефицитом GDF-9. 26 У этих животных отсутствие GDF-9 приводило к остановке роста и развития фолликулов на начальной стадии, и самки бесплодны. Эти данные подтверждают идею о том, что GDF-9, секретируемый яйцеклеткой, является обязательным для развития графиевых фолликулов, цитодифференцировки и пролиферации гранулезных клеток, а также для женской фертильности. Клиническая значимость этой новой концепции демонстрируется наличием мРНК GDF-9 в яичниках человека. 25 Текущие проблемы состоят в выяснении механизмов, контролирующих экспрессию GDF-9, и в идентификации клеток-мишеней для GDF-9 и биологических процессов, которые регулирует GDF-9.Представление о том, что факторы роста, полученные из ооцитов, контролируют фолликулогенез и фертильность, может иметь важные последствия для физиологии и патофизиологии человека.

Классификация.

Все графиновые фолликулы можно условно разделить на две группы: здоровые и атретические (рис. 21). Основное различие между этими двумя группами заключается в том, происходит ли апоптоз в клетках гранулезы. Развитие графиевого фолликула (здорового или атретичного) со временем прогрессирует.Это означает, что вариабельность или неоднородность являются нормальным следствием фолликулогенеза. Здоровый графиевый фолликул со временем становится все более дифференцированным, пока не достигнет преовуляторной стадии (рис. 22). Время этого процесса (рис. 2) у женщин составляет около 2 месяцев. 3 Когда это происходит, существует временной и пространственный паттерн экспрессии большого количества генов. В здоровых фолликулах эти гены управляют цитодифференцировкой, пролиферацией и образованием фолликулярной жидкости.В атретических фолликулах зависимые от времени изменения экспрессии генов вызывают прекращение митоза и экспрессию апоптоза (, т.е. атрезия фолликула). Во время атрезии ооциты и клетки гранулезы становятся обязанными экспрессировать гены, которые приводят к апоптозу. 55 В здоровых и атретичных графиевых фолликулах механизмы контроля включают лиганд-зависимые сигнальные пути, которые ингибируют или стимулируют экспрессию дифференцировки и апоптоза (рис. 22). Понимание молекулярных механизмов и клеточных последствий сигнальных путей лиганд-рецептор, которые контролируют судьбу граафовых фолликулов, является основной целью репродуктивных исследований.

Рис. 21. Два основных класса графиевых фолликулов: здоровые и атретичные. Каждый из них претерпевает регулируемый курс прогрессивных изменений, которые приводят к овуляции или апоптозу. (Из Эриксона GF: Графический фолликул: функциональное определение. В Adashi EY (ed): Овуляция: эволюция научных и клинических концепций. New York: Springer- Verlag, 2000.)

Рис. 22. Схема жизненного цикла графиевых фолликулов в яичниках человека.(Из Эриксона GF: Графический фолликул: функциональное определение. В Adashi EY (ed): Овуляция: эволюция научных и клинических концепций. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 2000.)

Процесс образования граафового фолликула рост и развитие можно условно разделить на несколько стадий в зависимости от размера фолликула (рис. 2 и 22). Для клиницистов и исследователей удобно и важно определять физиологические функции различных типов или классов фолликулов в течение всего цикла.У здорового графического фолликула человека есть предназначение завершить переход от малого (от 1 до 6 мм), среднего (от 7 до 11 мм) и большого (от 12 до 17 мм) до полностью дифференцированного преовуляторного состояния (от 18 до 23 мм). . Атретический графиновый фолликул предназначен для завершения перехода от малой к средней стадии (от 1 до 10 мм), но оказывается неспособным вырасти до больших размеров в нормальных физиологических условиях. 56 Поскольку процесс развития графиевых фолликулов является асинхронным, он в любой момент времени производит большую гетерогенную популяцию графических фолликулов в яичниках (рис.3). Каждый из этих морфологически различных графиевых фолликулов представляет собой динамическую структуру, претерпевающую поток или прогрессию изменений в развитии на пути к тому, чтобы стать более дифференцированным или более атретичным (Рис. 22). Следует иметь в виду, что это приводит к наличию крайне неоднородного пула графиевых фолликулов. Это неоднородность, из-за которой трудно прийти к простому функциональному определению графического фолликула.

Размер графического фолликула в значительной степени определяется размером антрального отдела, который определяется объемом фолликулярной жидкости, который определяется биодоступностью ФСГ в жидкости. 57 ФСГ является обязательным для развития графиевых фолликулов, и никакой другой лиганд сам по себе не обладает способностью индуцировать образование фолликулярной жидкости. В отсутствие ФСГ фолликулярная жидкость не образуется, и графитовые фолликулы не развиваются. Разрастание клеток фолликула также способствует росту графиевых фолликулов; В здоровых фолликулах клетки гранулезы и теки сильно разрастаются (до 100 раз), при этом антральный отдел заполняется фолликулярной жидкостью (рис.23). Эти события (, т. Е. повышенное накопление фолликулярной жидкости и пролиферация клеток) ответственны за огромный рост здоровых графиевых фолликулов. 3 , 58 Напротив, именно прекращение митоза и образование фолликулярной жидкости определяет размер атретического графинового фолликула.

Рис. 23. Изменения количества гранулезных клеток и объема фолликулярной жидкости в граафовых фолликулах человека на протяжении фолликулогенеза.Доминирующий фолликул во время овуляции имеет диаметр около 25 мм и содержит около 50 миллионов клеток гранулезы и 7 мл фолликулярной жидкости (из McNatty KP: Гормональные корреляты развития фолликулов в яичнике человека. Aust J Biol Sci 34: 249, 1981. )

Выбор доминантного фолликула.

В каждом менструальном цикле яичники обычно производят единственный доминантный фолликул, который участвует в единственной овуляции. Морфометрический анализ нормальных яичников человека (рис.2 и 3) указывает на то, что доминантный фолликул, который будет овулировать в последующем цикле, выбран из когорты здоровых фолликулов класса 5 размером 4,7 ± 0,7 мм в диаметре в конце лютеиновой фазы менструального цикла. 1,2,3, 59 Во время отбора фолликул каждой когорты содержит полностью выросший ооцит, около 1 миллиона клеток гранулезы, внутреннюю теку, содержащую несколько слоев TIC, и внешнюю теку, состоящую из гладкомышечных клеток ( Рис.3 и 23).

Характерной чертой доминантного фолликула является высокая скорость митоза в клетках гранулезы.Данные свидетельствуют о том, что вскоре после середины лютеиновой фазы скорость митоза гранулезы резко (примерно в два раза) увеличивается в клетках гранулезы во всех фолликулах когорты. 2 , 56 , 60 Это говорит о том, что лютеолиз может сопровождаться всплеском митоза в гранулезе когорты фолликулов класса 5. Первым признаком того, что был выбран один фолликул, по-видимому, является то, что клетки гранулезы в выбранном фолликуле продолжают делиться с относительно высокой скоростью, в то время как пролиферация в гранулезе фолликулов другой когорты замедляется.Поскольку это различие становится очевидным в конце лютеиновой фазы, утверждалось, что отбор происходит на поздней лютеиновой фазе менструального цикла. Вследствие увеличения митоза доминантный фолликул продолжает быстро расти 3 , 4 во время фолликулярной фазы, достигая 6,9 ± 0,5 мм в дни с 1 по 5, 13,7 ± 1,2 мм в дни с 6 по 10 и 18,8 ± 0,5 мм на 11-14 дни. И наоборот, рост в фолликулах когорты происходит медленнее, и со временем атрезия становится все более очевидной в фолликулах недоминирующей когорты, предположительно из-за экспрессии специфических генов в апоптотическом пути. 56 Атретический фолликул редко достигает в диаметре более 10 мм, независимо от стадии цикла. 4 , 56 , 60

Процесс.

Имеются убедительные доказательства экспериментов на лабораторных животных 61 и приматах, 62 , что для достижения доминирования фолликула необходимо добиться вторичного повышения уровня ФСГ в плазме. Как показано на Рисунке 24, вторичный подъем ФСГ у женщин начинается за несколько дней до того, как уровни прогестерона упадут до базального уровня в конце лютеиновой фазы, а уровни ФСГ остаются повышенными в течение первой недели фолликулярной фазы цикла. 63 Эксперименты на обезьянах продемонстрировали, что доминантный фолликул подвергается атрезии, если вторичное повышение уровня ФСГ предотвращается обработкой экзогенным эстрадиолом. 64 Важной концепцией репродуктивной биологии является то, что повышение биоактивного ФСГ является обязательным для отбора фолликулов и фертильности. 33 , 65 Похоже, что снижение продукции эстрадиола желтым телом является основной причиной вторичного повышения ФСГ 66 , а не падения ингибина А, производного от желтого тела (рис.24).

Рис. 24. Лютеино-фолликулярный переход у женщин. Данные представляют собой средние значения (± SEM) для суточных уровней ингибина A, ингибина B, ФСГ, эстрадиола и прогестерона при лютеин-фолликулярном переходе у женщин с нормальным циклом ( n = 5). Данные сосредоточены на дне менструации во втором цикле. (Из Welt CK, Martin KA, Taylor AE et al: Частотная модуляция фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) во время лютеин-фолликулярного перехода: Доказательства контроля ФСГ ингибина B в нормальные женщины.J Clin Endocrinol Metab 82: 2645, 1997, с разрешения Общества эндокринологов.)

Как происходит вторичное повышение контрольного отбора ФСГ? Результаты исследований фолликулярной жидкости человека подтверждают вывод о том, что повышение уровня ФСГ в плазме приводит к прогрессивному накоплению относительно высоких концентраций ФСГ в микроокружении одного фолликула в когорте; этому фолликулу суждено стать доминирующим (рис. 25). При развитии здоровых (доминантных) фолликулов (фолликулы классов 5-8) средняя концентрация ФСГ в фолликулярной жидкости увеличивается примерно с 1.От 3 мМЕ / мл (около 58 нг / мл) до около 3,2 мМЕ / мл (около 143 нг / мл) через фолликулярную фазу. 4 , 67 Напротив, 4 , 67 уровни ФСГ низкие или неопределяемые в микросреде недоминирующих когортных фолликулов (рис.25).

Рис. 25. Иллюстрация концепции, согласно которой доминантный фолликул содержит относительно высокие уровни фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в фолликулярной жидкости, тогда как уровни ФСГ низкие или неопределяемые в когортных фолликулах, предназначенных для атрезии. A. В доминантных фолликулах ФСГ в фолликулярной жидкости индуцирует активность P450 arom , которая метаболизирует андрогенный субстрат до эстрадиола (E 2 ). В таких фолликулах E 2 и андростендион (A 4 ) накапливаются в фолликулярной жидкости в очень высоких концентрациях. B. В недоминантных фолликулах низкие уровни ФСГ приводят к недостатку гранулезных клеток (GC) и низким концентрациям эстрадиола, несмотря на высокие уровни A 4 .(Из Erickson GF, Yen SSC: Новые данные о фолликулярных клетках в поликистозных яичниках: предлагаемый механизм возникновения кистозных фолликулов. Semin Reprod Endocrinol 2: 231, 1984.)

Поступление ФСГ в фолликулярную жидкость через Считается, что кавитация обеспечивает индукционный стимул, который запускает процесс роста и развития графитовых фолликулов. На клеточном уровне именно рецептор ФСГ на клетке гранулезы является основным игроком в этом процессе. Когда соответствующий высокий порог ФСГ достигается в одном графовом фолликуле, он становится доминирующим. 31 Напротив, мелкие графиевые фолликулы в когорте с подпороговыми уровнями ФСГ становятся недоминантными (рис. 22 и 25). Механизм, с помощью которого один маленький графиевый фолликул в когорте способен концентрировать высокие уровни ФСГ в своем микроокружении, остается одной из загадок физиологии яичников. Важным моментом является то, что эстрадиол, продуцируемый доминантным фолликулом, ингибирует вторичный рост ФСГ по механизму отрицательной обратной связи (рис. 24 и 26). Считается, что это обеспечивает подпороговый уровень ФСГ в фолликулах недоминантной когорты, что затем приводит к атрезии.Митоз в клетках гранулезы фолликулов атретической когорты можно стимулировать путем лечения менопаузальным гонадотропином человека (чМГ) на ранней фолликулярной фазе. 59 Если уровни ФСГ повышены до пороговых уровней в микросреде, недоминантные фолликулы могут быть спасены от атрезии. Этот феномен может иметь значение для способа, которым экзогенный ФСГ или чМГ запускает образование множественных доминантных фолликулов у женщин, подвергающихся индукции овуляции.

Фиг.26. Диаграмма, иллюстрирующая важные последствия повышения уровня фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в ранней фолликулярной фазе менструального цикла человека на рост и развитие доминирующего фолликула.

Рост и развитие фолликулов | GLOWM

Фолликулогенез — это процесс, при котором рекрутированный примордиальный фолликул растет и развивается в специализированный графиевый фолликул, способный либо овулировать свою яйцеклетку в яйцевод в середине цикла для оплодотворения, либо умереть от атрезии.У женщин этот процесс длится долго, требуется почти 1 год для роста примордиального фолликула и его развития до стадии овуляции. В ходе фолликулогенеза рост достигается за счет пролиферации клеток и образования фолликулярной жидкости, тогда как развитие включает цитодифференцировку всех клеток и тканей в фолликуле. Только несколько фолликулов в яичниках человека выживают, чтобы завершить процесс цитодифференцировки, причем 99,9% из них умирают в результате запрограммированного механизма гибели клеток, называемого апоптозом.

Механизмы, регулирующие рост и развитие фолликулов, находятся под контролем изменяющихся концентраций лигандов ( i.е. гормонов и факторов роста). На эндокринном уровне фолликулогенез регулируется каскадным механизмом центральной нервной системы, передней доли гипофиза и яичников. Специализированные нейроны гипоталамуса секретируют импульсы гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) в портальные кровеносные сосуды, которые действуют на гонадотрофов, вызывая пульсирующее высвобождение фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ), которые действуют на фолликулярные клетки яичников. для контроля фолликулогенеза. Хотя ГнРГ, ФСГ и ЛГ критически важны в регуляции фолликулогенеза, гормоны и факторы роста, которые сами являются продуктами фолликула, могут действовать локально, модулируя (усиливая или ослабляя) действие ФСГ и ЛГ.Это аутокринная / паракринная система развивающихся фолликулов. Считается, что эта местная регуляторная система играет важную роль в сложных механизмах, управляющих временем фолликулогенеза и становится ли фолликул доминирующим или атретическим.

Хронология

Шаги и время фолликулогенеза человека показаны на рис. 2. У женщин фолликулогенез — длительный процесс. 1,2,3 В каждом менструальном цикле доминирующий фолликул, который овулирует своей яйцеклеткой, происходит из примордиального фолликула, который был задействован для инициирования роста почти на год раньше (рис.2). В широком смысле существует два типа фолликулов (рис. 2): преантральные (примордиальные, первичные, вторичные [класс 1], третичные [класс 2]) и антральные (графиновые, маленькие [класс 3, 4]. , 5], средний [6 класс], большой [7 класс], преовуляторный [8 класс]). Развитие преантральных и антральных фолликулов не зависит от гонадотропина и зависит от гонадотропина соответственно.

Рис. 2. Хронология фолликулогенеза в яичниках человека. Обратите внимание на временную шкалу на периферии. Преантральный период: Требуется 300 дней для рекрутированного зачатка, чтобы вырасти и развиться до стадии класса 2/3 (0,4 мм) или стадии кавитации (ранний антральный отдел). Атрезия может возникать в преантральных фолликулах 1, 2 и 3 класса. Антральный период: Фолликулу класса 4 (1-2 мм), если он выбран, требуется около 50 дней для роста и развития до преовуляторной стадии. Доминантный фолликул цикла, по-видимому, выбран из когорты фолликулов класса 5, и ему требуется около 20 дней для развития до стадии овуляции.Атрезия часто встречается в антральном периоде. gc — количество гранулезных клеток; d, дни. (Из Gougeon A: Динамика роста фолликулов у человека: Модель на основе предварительных результатов. Hum Reprod 1:81, 1986.)

Скорость развития преантральных фолликулов медленная, требуется около 300 дней. для задействованного примордиального фолликула для завершения всего преантрального периода (рис. 2). Длительное время удвоения (около 10 дней) клеток гранулезы отвечает за медленную скорость роста. После образования антрального отдела в фолликуле 3 класса (около 0.4 мм) скорость роста увеличивается (рис. 2). Промежуток времени между формированием антрального отдела и развитием 20-миллиметрового преовуляторного фолликула составляет около 50 дней (рис. 2). Доминантный фолликул, по-видимому, выбран из когорты фолликулов класса 5 в конце лютеиновой фазы менструального цикла. 1,2,3,4 Для роста доминантного фолликула и его развития до преовуляторной стадии требуется от 15 до 20 дней (рис. 2). Атрезия может возникать во всех фолликулах (преантральном и антральном) после стадии фолликула класса 1 или вторичной; однако наибольшая частота встречаемости наблюдается в антральных фолликулах диаметром более 2 мм ( i.е. класс 5, 6 и 7) (рис.2).

Процесс

Фолликулогенез происходит в коре яичника (рис. 3). Фолликулы в коре головного мозга представлены в широком диапазоне размеров, представляющих различные стадии фолликулогенеза. Целью фолликулогенеза является создание единственного доминантного фолликула из пула растущих фолликулов. В этот процесс вовлечены четыре основных регуляторных события: рекрутирование, преантральное развитие фолликула, отбор и атрезия.

Фиг.3. Микрофотография яичника взрослого примата. Фолликулярные и лютеиновые единицы видны в коре головного мозга, а крупные кровеносные сосуды и нервы — в продолговатом мозге. se, серозный или поверхностный эпителий; ta, tunica albuginea; pf — первичный фолликул; sf, вторичный фолликул; tf, третичный фолликул; gf, графиевый фолликул. (Из Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

ИСКОННЫЙ ФОЛЛИКЛ.

Все примордиальные фолликулы состоят из небольшого первичного ооцита (около 25 мкм в диаметре), задержанного на стадии диплотены (или диктиата) мейоза, одного слоя уплощенных (плоских) клеток гранулезы и базальной пластинки (рис.4). Средний диаметр примордиального фолликула человека составляет 29 мкм. 5 Благодаря базальной пластинке гранулеза и ооцит существуют в микроокружении, в котором не происходит прямого контакта с другими клетками. Примордиальные фолликулы не имеют самостоятельного кровоснабжения. 6 Следовательно, примордиальные фолликулы имеют ограниченный доступ к эндокринной системе.

Рис. 4. Электронная микрофотография первичного фолликула человека показывает уплощенные клетки гранулезы (GC), ооцит с его зародышевым пузырьком (GV) или ядром, тельце Balbiani (BB), со всеми собранными органеллами ооцита. у одного полюса GV и базальной пластинки (BL).(Из Эриксона Г.Ф.: Яичник: Основные принципы и концепции. В Фелиг П., Бакстер Дж. Д., Фроман Л. (ред.): Эндокринология и метаболизм. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, 1995.)

Набор персонала.

Первым важным событием в фолликулогенезе является набор. Вербовка — это процесс, при котором заблокированный примордиальный фолликул запускается, чтобы возобновить развитие и войти в пул растущих фолликулов. Все примордиальные фолликулы (ооциты), присутствующие в яичниках человека, образуются у плода между шестым и девятым месяцем беременности.Поскольку весь запас ооцитов в примордиальных фолликулах находится в профазе мейоза, ни один из них не способен к митотическому делению. Все ооциты (примордиальные фолликулы), способные участвовать в воспроизводстве в течение жизни женщины, присутствуют в яичниках при рождении (рис. 5). Общее количество примордиальных фолликулов в яичниках в любой момент времени называется резервом яичников (OR). 7 Процесс набора начинается вскоре после образования примордиальных фолликулов у плода, 8 и продолжается на протяжении всей жизни женщины до тех пор, пока пул примордиальных фолликулов не истощится в период менопаузы (рис.5). При старении наблюдается двухэкспоненциальное уменьшение OR 7 , 9 , 10 (рис. 6). Число примордиальных фолликулов неуклонно падает на протяжении более трех десятилетий, но когда OR достигает критического числа около 25000 в возрасте 37,5 ± 1,2 года, скорость потери примордиальных фолликулов увеличивается примерно в два раза (рис. 6). Это изменение OR связано с возрастным снижением плодовитости, что, возможно, является причиной возрастного увеличения ФСГ у женщин после 36 лет. 7

Рис. 5. Возрастные изменения количества примордиальных фолликулов (ооцитов) в яичниках человека. Левая панель: Количество яиц уменьшается от 6 месяцев беременности до 50 лет. (От Baker TG: Радиочувствительность ооцитов млекопитающих с особым упором на самку человека. Am J Obstet Gynecol 110: 746, 1971.) Правая панель: Микрофотографии, иллюстрирующие возрастное уменьшение примордиальных фолликулов ( стрелки, ) у человека. яичники.(Из Эриксона GF: Анализ развития фолликулов и созревания яйцеклетки. Semin Reprod Endocrinol 4: 233, 1986.)

Рис. 6. Связанное с возрастом уменьшение количества примордиальных фолликулов (PF) в пределах оба яичника человека от рождения до менопаузы. В результате набора численность PF постепенно уменьшается с примерно 1 000 000 при рождении до примерно 24 000 в 37 лет. К 37 годам скорость набора увеличивается примерно вдвое, а количество PF снижается примерно до 1000 через 51 год ( i.е. — средний возраст начала менопаузы) (от Faddy MJ, Gosden RG, Gougeon A et al: Ускоренное исчезновение фолликулов яичников в среднем возрасте: значение для прогнозирования менопаузы. Hum Reprod 7: 1342, 1992.)

Механизм.

Первым видимым признаком (рис. 7) того, что происходит рекрутирование примордиального фолликула, является то, что некоторые клетки гранулезы начинают изменяться с плоской на кубовидную форму. 5 Первая кубовидная клетка видна, когда примордиальный фолликул содержит 8 клеток гранулезы, и процесс завершается, когда число гранулез достигает 19 (рис.8). За изменением формы следует начало, хотя и медленное, синтеза ДНК и митоза в клетках гранулезы. 8 Изменение формы и приобретение митотического потенциала в клетках гранулезы являются отличительными признаками набора. Такие наблюдения предполагают, что механизмы, управляющие рекрутированием, могут включать регуляторный ответ на уровне клеток гранулезы. Рекрутмент не зависит от гипофиза и, вероятно, контролируется аутокринными / паракринными механизмами. Неизвестно, вызывает ли это стимулятор или потеря ингибитора; однако примордиальные фолликулы подвергаются быстрому рекрутированию при удалении из яичника и культивировании in vitro. 11 Эти наблюдения подтверждают идею ингибитора.

Рис. 7. Микрофотография нерастущего примордиального и вновь набранного (растущего) фолликула в яичнике человека. Обратите внимание на кубовидные клетки гранулезы ( стрелки, ) во вновь сформированном примордиальном фолликуле.

Рис. 8. Связь между количеством гранулез в наибольшем поперечном сечении фолликула и распределением уплощенных и кубовидных клеток.(Из Gougeon A, Chainy GBN: Морфометрические исследования малых фолликулов в яичниках женщин в разном возрасте. J Reprod Fertil 81: 433, 1987.)

Для объяснения механизма рекрутирования было выдвинуто несколько различных гипотез. Во-первых, этот процесс, по-видимому, происходит в примордиальных фолликулах, ближайших к мозговому веществу, где видны кровеносные сосуды. Это подтверждает гипотезу о том, что воздействие питательных веществ или переносимых с кровью регуляторных молекул может играть роль в контроле рекрутирования.Во-вторых, был предложен механизм внутренних часов ооцитов для контроля рекрутирования. 12 В этой гипотезе часы связаны со временем, когда ооцит инициирует мейоз у эмбриона. Примечательно, что набор можно модулировать. 8 У грызунов скорость рекрутирования может быть снижена путем удаления вилочковой железы новорожденного, голодания или обработки экзогенными опиоидными пептидами. Это важные наблюдения, потому что они утверждают, что пути передачи сигналов лиганд-рецептор могут регулировать рекрутирование.Понимание регуляторных механизмов, лежащих в основе рекрутирования, остается важной задачей репродуктивной биологии.

ПРЕАНТРАЛЬНАЯ ФОЛЛИКЛА.

Ранние стадии фолликулогенеза можно разделить на три класса в зависимости от количества слоев клеток гранулезы, развития ткани теки и экспрессии небольшой полости или антрального отдела. Классы — первичные, вторичные и ранние третичные фолликулы (рис. 9). По мере увеличения морфологической сложности в фолликуле происходят важные клеточные и физиологические изменения, которые делают его способным реагировать на гонадотропины.В следующих разделах исследуются структурные и функциональные изменения, сопровождающие рост и развитие преантральных фолликулов.

Рис. 9. Диаграмма, иллюстрирующая размер и гистологическую организацию ранних развивающихся фолликулов человека во время гонадотропин-независимого периода фолликулогенеза. (Эриксон GF: Яичник: Основные принципы и концепции. In Felig P, Baxter JD, Frohman L (eds): Endocrinology and Metabolism. New York: McGraw-Hill, 1995.)

Первичный фолликул.

Первичный фолликул состоит из одной или нескольких кубовидных гранулезных клеток, расположенных в одном слое, окружающем ооцит (рис. 10). Одновременно с изменением формы и митотической активностью, которые сопровождают рекрутинг (рис. 7 и 10), клетки кубовидной гранулезы начинают экспрессировать рецепторы ФСГ. 13 , 14 Механизм, лежащий в основе этого критического события в фолликулогенезе, остается неясным, но есть доказательства у грызунов 15 , что активин, полученный из гранулезы, может играть важную роль в экспрессии рецептора ФСГ посредством аутокринных / паракринных механизмов. (Инжир.11). Хотя клетки гранулезы экспрессируют рецепторы ФСГ на этой очень ранней стадии фолликулогенеза, считается, что физиологические уровни ФСГ в плазме во время нормального менструального цикла не влияют на реакции гранулезы, поскольку первичные фолликулы не имеют независимой сосудистой системы. Тем не менее, из-за наличия поблизости кровеносных сосудов (рис. 10), ФСГ-индуцированные изменения функции первичных фолликулов могут происходить в ответ на аномально высокие уровни ФСГ в плазме, такие как те, которые возникают во время индукции овуляции или старения.

Рис. 10. Рисунок развивающегося первичного фолликула, встроенного в соединительную ткань или строму коры яичника. Ядрышко и мейотические хромосомы очевидны в ядре ооцита. Митохондрии кажутся агрегированными на одном полюсе ядра ооцита (, т. Е. тельца Балбинни). Всего видно 19 кубовидных гранулезных клеток, одна из которых дает начало второму слою клеток (From Bloom W, Fawcett DW: A Textbook of Histology. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

Рис. 11. Схема предлагаемого механизма аутокринного контроля экспрессии рецепторов фолликулостимулирующего гормона в гранулезных клетках преантральных фолликулов. (Из Эриксона GF: Диссоциация эндокринной и гаметогенной функции яичников. Lobo R (ed): Perimenopause New York: Springer-Verlag, 1997.)

Начиная примерно с момента набора, ооцит начинает расти и дифференцироваться.Этот период отмечен прогрессивным увеличением уровня синтеза РНК ооцитов. 16 В это время включен ряд важных генов ооцитов. Например, гены, кодирующие белки zona pellucida (ZP) (, т.е. ZP-1, ZP-2 и ZP-3), транскрибируются и транслируются. 17 Секретируемые белки ZP начинают полимеризоваться вблизи поверхности ооцита, образуя оболочку внеклеточного матрикса (пеллюцидную оболочку), которая в конечном итоге инкапсулирует яйцеклетку. Важность блестящей оболочки подчеркивается тем фактом, что углеводная часть ZP-3 представляет собой видоспецифичную молекулу, связывающую сперматозоиды. 18 Он отвечает за инициирование акросомной реакции в конденсированных сперматозоидах. 19

Во время развития первичного фолликула клетки гранулезы отправляют процессы через слой зоны, где они образуют щелевые соединения с клеточной мембраной ооцита или оолеммой (рис. 12). Щелевые соединения — это межклеточные каналы, состоящие из белков, называемых коннексинами. 20 , 21 Существует по крайней мере 13 членов семейства коннексинов, которые напрямую связывают соседние клетки, обеспечивая диффузию ионов, метаболитов и других низкомолекулярных сигнальных молекул, таких как цАМФ и кальций. 20 , 21 Коннексин 37 (C × 37) представляет собой коннексин, полученный из ооцитов, который образует щелевые контакты между ооцитом и окружающими клетками гранулезы. 22 Данные, полученные от мышей с дефицитом C × 37, приписывают C × 37 обязательную роль в фолликулогенезе, овуляции и фертильности. 22 Большие щелевые соединения также присутствуют между самими клетками гранулезы (Рис. 12). C × 43 является основным белком щелевого соединения, экспрессируемым в клетках гранулезы. 23 В результате щелевых контактов первичный фолликул становится метаболически и электрически связанной единицей.Эта связь между гранулезой и ооцитом сохраняется на протяжении всего фолликулогенеза и отвечает за синхронное проявление важных активностей (положительных и отрицательных).

Рис. 12. Электронная микрофотография гранулезных клеток короны радиата ооцита в преантральном фолликуле. Отростки гранулезных клеток, пересекающие блестящую оболочку (ZP), образуют небольшие щелевые соединения ( стрелки, ) с плазматической мембраной ооцита. Между ячейками corona radiata видны более крупные щелевые соединения ( стрелки ).(Гилула Н.Б., Эпштейн М.Л., Бирс WH: Межклеточная коммуникация и овуляция: исследование комплекса кумулюс-ооцит. J Cell Biol 78:58, 1978, воспроизведено с разрешения Rockefeller University Press.)

Вторичный фолликул.

Вторичный фолликул — это преантральный фолликул с 2-10 слоями кубовидных или низко столбчатых клеток, которые образуют многослойный эпителий (рис. 13). Как видно на рисунке 10, переход от первичного ко вторичному фолликулу включает приобретение второго слоя клеток гранулезы.Этот переход осуществляется продолжающимся делением клеток гранулезы. Механизмы, регулирующие митоз гранулезы, плохо изучены. Однако захватывающие исследования на грызунах предоставили убедительные доказательства участия производного ооцитами фактора роста, называемого фактором дифференцировки роста-9 (GDF-9). GDF-9 является новым членом суперсемейства трансформирующих факторов роста β (TGF-β). 24 GDF-9 сильно экспрессируется в яичнике; локализуется только в ооцитах рекрутированных фолликулов. 25 У мышей с дефицитом GDF-9 рост и развитие фолликулов останавливаются на начальной стадии; следовательно, доминантные фолликулы не образуются, и самки бесплодны. 26 Соответственно, GDF-9 является обязательным для фолликулогенеза после первичной стадии, предположительно потому, что он является обязательным митогеном для клеток гранулезы. Фундаментальная концепция, вытекающая из этой работы, заключается в том, что ооцит играет ключевую роль в регуляции фолликулогенеза благодаря своей способности продуцировать новые регуляторные лиганды ( e.грамм. GDF-9), которые имеют решающее значение для фолликулогенеза.

Рис. 13. Типичный здоровый вторичный фолликул содержит полностью выросший ооцит, окруженный блестящей оболочкой, пять-восемь слоев гранулезных клеток, базальную пластинку и развивающуюся ткань теки с многочисленными кровеносными сосудами. (From Bloom W. , Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975, с разрешения Arnold Ltd.)

Одним из наиболее важных изменений, которые происходят в развитии вторичного фолликула, является приобретение слой тека.Эта ткань, которая состоит из слоя стромоподобных клеток вокруг базальной пластинки, впоследствии дифференцируется на внутреннюю и внешнюю теки (рис. 13). Развитие Theca сопровождается новообразованием множества мелких сосудов, предположительно за счет ангиогенеза (Fig. 13). Это критическое событие, потому что кровь циркулирует вокруг фолликула, доставляя питательные вещества и гормоны (, например, FSH, LH) во вторичный фолликул, а также отходы и секреторные продукты. В связи с этим некоторые стромальные клетки внутреннего слоя экспрессируют рецепторы ЛГ. 27 Эти клетки впоследствии дифференцируются в стероидогенные клетки, называемые интерстициальными клетками теки (TIC), наиболее вероятно в ответ на плазменный ЛГ, доставляемый сосудистой системой теки. 27 Все клетки гранулезы вторичных фолликулов экспрессируют рецепторы ФСГ. 13 Кажется вероятным, что диффузия плазменного FSH во вторичный фолликул может вызвать FSH-зависимые гранулезные ответы. Внешний слой клеток стромы впоследствии дифференцируется в клетки гладкой мускулатуры, называемые внешней текой.Эти гладкомышечные клетки иннервируются вегетативной нервной системой. 27

Во вторичном фолликуле ооцит завершает свой рост. Когда диаметр фолликула составляет около 200 мкм, ооцит достигает максимального размера и больше не растет, несмотря на то, что человеческий фолликул увеличивается в диаметре до 2 см и более (рис. 14). У грызунов хорошо известно, что клетки гранулезы играют обязательную роль в росте и дифференцировке ооцита. 28 , 29 Важным событием дифференциации, которое происходит, когда ооцит завершает свой рост, является приобретение способности возобновлять мейоз. 30 Ооциты обычно не возобновляют мейоз во время фолликулогенеза, и должен действовать механизм, ингибирующий этот процесс ( т.е. распад зародышевых пузырьков [GVBD]) и возобновление мейоза. Основной механизм торможения остается неизвестным; однако есть данные, подтверждающие концепцию, что цАМФ, полученный из гранулезы, может играть важную роль в ингибировании возобновления мейоза. 30 По такому механизму ФСГ индуцирует цАМФ в клетках гранулезы, который диффундирует в ооцит через щелевое соединение C × 37, где он продолжает ингибировать GVBD (рис.15).

Рис. 14. Диаграмма, показывающая взаимосвязь между размером ооцита и размером фолликулов в яичнике младенца человека (от Mandl AM, Zuckerman S: Рост ооцита и фолликула у взрослой крысы .J Endocrinol 8: 126, 1952, воспроизведено с разрешения Общества эндокринологов.)

Рис. ГВБД) или возобновление меоизиса.Передача сигнала рецептора фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в клетках гранулезы приводит к увеличению продукции цАМФ. ЦАМФ может диффундировать через щелевые соединения гранулоза-ооцит коннексин-37 (C × 37), где он накапливается на высоких уровнях в ооплазме, чтобы ингибировать распад (BD) зародышевых пузырьков (GV) (, т.е. ингибирует возобновление мейоза или GVBD).

Третичный фолликул.

Когда преантральный фолликул завершает вторичную стадию развития, он содержит пять различных структурных единиц: полностью выросший ооцит, окруженный блестящей оболочкой, от шести до девяти слоев клеток гранулезы, базальную пластинку, внутреннюю и внешнюю теки. (Инжир.13). Первым признаком начала развития третичного фолликула является появление полости в клетках гранулезы. 31 В ответ на внутренний стимул на одном полюсе ооцита начинает формироваться полость. Этот процесс, называемый кавитацией или началом образования антрального отдела, характеризуется накоплением жидкости между клетками гранулезы, что со временем приводит к образованию внутренней полости (рис. 16). По завершении кавитации устанавливается основной план графического фолликула, и все различные типы клеток занимают свои надлежащие места в ожидании стимулов, которые будут перемещать их по путям дифференцировки и пролиферации (рис.16). Основываясь на данных о фолликулах полиоцитов, механизм спецификации кавитации, вероятно, строго регулируется (Рис. 17).

Рис. 16. Микрофотография раннего третичного фолликула (диаметром 0,4 мм) при кавитации ранней стадии антрального отдела. ZP, zona pellucida; GC — клетки гранулезы; BL — базальная пластинка; TI, theca interna; TE, theca externa; наконечников стрел, митоза гранулезы (от Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975, с разрешения Arnold Ltd.)

Рис. 17. Микрофотография полиовулярного фолликула на ранней третичной стадии показывает места кавитации или раннего образования антрального отдела ( пустых пространств, ) сразу над ооцитами ( звездочка ). Это событие, которое находится под внутриовариальным контролем, по-видимому, возникает особым синхронизированным образом и устанавливает полярность фолликула. ​​(Из Zamboni L: Comparative studies on ultra-structure of the mammaterial oocytes. In Biggers JD and Schultz AW (eds) : Оогенез. Балтимор: University Park Press, 19972.)

Что контролирует кавитацию или раннее образование антрального отдела желудка? Хорошо известно, что кавитация возникает у гипофизэктомированных животных, демонстрируя, что гормоны гипофиза, такие как ФСГ, не требуются для этого морфогенетического события. 32 С этой концепцией согласуется наблюдение, что кавитация возникает у мышей с дефицитом ФСГ-β. 33 , 34 Кажется разумным сделать вывод, что кавитация контролируется аутокринными / паракринными механизмами.В кавитацию вовлечены два фактора роста, экспрессируемые в самом фолликуле: активин и лиганд KIT. Обработка культивированных клеток гранулезы активином вызывает морфогенетические изменения, которые приводят к образованию гистологической единицы с антральной полостью. 35 Блокирование действия лиганда KIT в яичнике предотвращает образование антральных фолликулов; следовательно, овуляции нет, и самка бесплодна. 36 В этом отношении данные подтверждают концепцию, что щелевые соединения ооцитов также важны для кавитации.Щелевые соединения — это межклеточные каналы, состоящие из белков, называемых коннексинами. 20 , 21 Существует по крайней мере 13 членов семейства коннексинов, которые напрямую связывают соседние клетки, обеспечивая диффузию ионов, метаболитов и других низкомолекулярных сигнальных молекул, таких как цАМФ. 20 , 21 C × 37, по-видимому, является производным ооцита коннексином, который образует щелевые соединения между ооцитом и окружающими клетками гранулезы. Данные, полученные на мышах с дефицитом C × 37, приписывают C × 37 обязательную роль в формировании графических фолликулов, овуляции и фертильности. 22 В совокупности все эти данные свидетельствуют о том, что активин, полученный из фолликулов, KIT и C × 37 участвуют в аутокринных / паракринных механизмах, контролирующих кавитацию.

ГРАФИАНСКИЙ ФОЛЛИКЛ.

Графический фолликул можно определить структурно как гетерогенное семейство относительно больших фолликулов (от 0,4 до 23 мм), характеризующихся полостью или антральным отделом, содержащим жидкость, называемую фолликулярной жидкостью или ликвором фолликулов. Характерной структурной единицей всех графиевых фолликулов является антральный отдел.По этой причине термин антральный фолликул правильно используется как синоним графического фолликула. Фолликулярная жидкость — это среда, в которой находятся клетки гранулезы и ооцит, и через которую регуляторные молекулы должны проходить на своем пути в это микросреду и из нее. 37 Удивительно, но мы почти ничего не знаем о физиологическом значении антрального отдела и фолликулярной жидкости в фолликулогенезе. Понятно, что развитие фолликулов и овуляция происходят у птиц и земноводных, несмотря на отсутствие антрального отдела и фолликулярной жидкости.Тем не менее его присутствие у всех видов млекопитающих свидетельствует о его физиологическом значении.

Структура.

Графический фолликул представляет собой трехмерную структуру с центральным антральным отделом, окруженным множеством различных типов клеток (рис. 18). В графовом фолликуле есть шесть различных гистологических компонентов, включая внешнюю, внутреннюю, базальную пластинки, клетки гранулезы, ооцит и фолликулярную жидкость (рис. 18). Графический фолликул не меняет своей морфологической сложности по мере роста.Все графиевые фолликулы имеют одинаковую базовую архитектуру; даже несмотря на то, что размер графиевых фолликулов резко изменился, их внешний вид остается более или менее неизменным.

Рис. 18. Схема архитектуры типичного графического фолликула класса 5. (Из Эриксона GF: Яичник: Основные принципы и концепции. In Felig P, Baxter JD, Broadus AE, Froman LA, (eds) : Эндокринология и метаболизм. 3-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1987.)

Theca externa (Рис.19) характеризуется наличием гладкомышечных клеток, 38 , 39 , которые иннервируются вегетативными нервами. 27 Хотя физиологическое значение наружной теки остается неясным, есть свидетельства того, что она сокращается во время овуляции и атрезии. 40 , 41 Изменения сократительной активности внешней теки могут быть связаны с атрезией и овуляцией; однако это не было строго доказано. Желтое тело сохраняет внешнюю теку на протяжении всей своей жизни, 42 , но значение при лютеинизации и лютеолизе неизвестно.

Рис. 19. Чертеж стенки графиевого фолликула. ​​(Из Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

Theca interna is состоит из дифференцированных TIC, расположенных в матрице рыхлой соединительной ткани и кровеносных сосудов (рис. 19). Во всех граафовых фолликулах ЛГ является ключевым регулирующим гормоном функции TIC, и его важность в регулировании продукции андрогенов TIC in vivo и in vitro установлена. 27 Начиная с самых ранних стадий развития графических фолликулов, TIC выражают свое дифференцированное состояние как андрогены (, т.е. клетки, продуцирующие андростендион). 27 Внутренняя тека обильно васкуляризирована и служит для доставки гормонов ( например, ФСГ, ЛГ), молекул питательных веществ, витаминов и кофакторов, необходимых для роста и дифференцировки ооцитов и клеток гранулезы.

Мы мало знаем о регуляторных элементах, контролирующих сосудистую сеть теки.Функциональная связь между сосудистой сетью и развитием граафовых фолликулов подтверждается свидетельством 43 , что все граафовые фолликулы обезьян экспрессируют высокие уровни рецепторов ФСГ и ЛГ независимо от размера, но когда вводится 125 I-хорионический гонадотропин человека (ХГЧ). Системно только доминирующий граафовый фолликул, по-видимому, способен накапливать 125 I-ХГЧ в внутренней теке. Эти результаты предполагают, что доминирующий графиевый фолликул выражает повышенную васкуляризацию, которая играет важную роль в его выбранном созревании.В связи с этим интенсивно исследуются фолликулярный фактор роста эндотелия сосудов 44 , 45 и другие ангиогенные факторы, такие как эндотелин 46 .

Компартменты теки ( т.е. theca externa и interna) выражают свои дифференцированные функции в начале развития графического фолликула (при кавитации) и, по-видимому, конститутивно выражают зрелый фенотип на протяжении всей жизни и смерти графического фолликула.В широком смысле существует мало или совсем нет доказательств того, что серьезные изменения происходят в слоях теки на различных стадиях развития графиевых фолликулов, помимо тех, которые связаны с сосудистой и пролиферативной активностью. Это может означать, что именно клетки гранулезы (и, возможно, ооцит) являются вариабельными и, следовательно, ответственными за разнообразие графических фолликулов.

В граафовом фолликуле гранулезные клетки и ооцит существуют как масса точно сформированных и точно расположенных клеток (рис.18). Пространственное изменение создает по крайней мере четыре различных слоя или домена гранулезных клеток: самый внешний домен — это гранулезная мембрана, самый внутренний домен — периантраль, промежуточный домен — кучевой оофорус, а домен, прилегающий к ооциту, — это лучшая корона ( Рис.20). Характерным гистологическим свойством мембранного домена является то, что он состоит из псевдостратифицированного эпителия высоких столбчатых гранулезных клеток, все из которых прикреплены к базальной пластинке.

Рис. 20. Схема структурной и функциональной неоднородности клеток гранулезы в здоровом фолликуле графита. Относительное положение гранулезной клетки в клеточной массе определяет ее способность к пролиферации и дифференцировке (от Erickson GF: Graafian follicle: A function definition. In Adashi EY (ed): Ovulation: Evolving Scientific and Clinical Concepts. New York : Springer-Verlag, 2000.)

Дифференцировку гранулезной клетки можно проследить по ее положению в клеточной массе (рис.20). Например, клетки в домене мембраны прекращают пролиферировать раньше, чем в центральном домене. 47 , 48 Способность гранулезных клеток во внутренних доменах продолжать делиться на протяжении всего развития графиевых фолликулов, предполагает, что они могут быть клетками-предшественниками. Прекращение митоза в домене мембраны характеризуется прогрессирующим выражением явной дифференцировки, при которой они принимают функциональный фенотип полностью дифференцированных клеток. Этот процесс требует временной и координированной экспрессии генов, которые составляют основу цитодифференцировки гранулезы.Механизмы, с помощью которых это происходит, включают лиганд-зависимые сигнальные пути, которые связаны с активацией и ингибированием определенных генов. Например, нормальная дифференцировка клеток гранулезной мембраны требует активации специфических генов, в том числе генов ароматазы цитохрома P450 (P450 arom ) 49 и рецептора LH, 50 и ингибирования структурных генов в пути апоптоза. . Напротив, клетки гранулезы в периантральном, кучевом и лучистом доменах пролиферируют, но не могут экспрессировать гены, участвующие в терминальной дифференцировке (рис.20).

Что контролирует неоднородность гранулезы? Все клетки гранулезы в здоровом фолликуле графита экспрессируют рецептор ФСГ, 13 , 51 , 52 , и было показано, что мышиные гранулезные клетки в мембранных и кучевых доменах производят цАМФ в ответ на стимуляцию ФСГ. . 53 Эти наблюдения утверждают, что пост-цАМФ регуляторные события участвуют в аспектах гетерогенности гранулезы. Идея о том, что ооцит играет ключевую роль в возникновении различных паттернов цитодифференцировки гранулезы во время развития графиевых фолликулов, подтверждается исследованиями на грызунах. 54 Между ооцитом и клетками гранулезы происходит диалог, который оказывает большое влияние на фолликулогенез. В развивающихся граафовых фолликулах мышей дифференцированный паттерн пролиферации и дифференцировки между гранулезой в мембранных и кумулюсных доменах находится под контролем секретируемых морфогенов ооцитов. 54 Новый член семейства TGF-β, GDF-9, был обнаружен у мышей. 24 , 25 Окончательное доказательство того, что GDF-9 является обязательным для фолликулогенеза, было получено в исследованиях на мышах с дефицитом GDF-9. 26 У этих животных отсутствие GDF-9 приводило к остановке роста и развития фолликулов на начальной стадии, и самки бесплодны. Эти данные подтверждают идею о том, что GDF-9, секретируемый яйцеклеткой, является обязательным для развития графиевых фолликулов, цитодифференцировки и пролиферации гранулезных клеток, а также для женской фертильности. Клиническая значимость этой новой концепции демонстрируется наличием мРНК GDF-9 в яичниках человека. 25 Текущие проблемы состоят в выяснении механизмов, контролирующих экспрессию GDF-9, и в идентификации клеток-мишеней для GDF-9 и биологических процессов, которые регулирует GDF-9.Представление о том, что факторы роста, полученные из ооцитов, контролируют фолликулогенез и фертильность, может иметь важные последствия для физиологии и патофизиологии человека.

Классификация.

Все графиновые фолликулы можно условно разделить на две группы: здоровые и атретические (рис. 21). Основное различие между этими двумя группами заключается в том, происходит ли апоптоз в клетках гранулезы. Развитие графиевого фолликула (здорового или атретичного) со временем прогрессирует.Это означает, что вариабельность или неоднородность являются нормальным следствием фолликулогенеза. Здоровый графиевый фолликул со временем становится все более дифференцированным, пока не достигнет преовуляторной стадии (рис. 22). Время этого процесса (рис. 2) у женщин составляет около 2 месяцев. 3 Когда это происходит, существует временной и пространственный паттерн экспрессии большого количества генов. В здоровых фолликулах эти гены управляют цитодифференцировкой, пролиферацией и образованием фолликулярной жидкости.В атретических фолликулах зависимые от времени изменения экспрессии генов вызывают прекращение митоза и экспрессию апоптоза (, т.е. атрезия фолликула). Во время атрезии ооциты и клетки гранулезы становятся обязанными экспрессировать гены, которые приводят к апоптозу. 55 В здоровых и атретичных графиевых фолликулах механизмы контроля включают лиганд-зависимые сигнальные пути, которые ингибируют или стимулируют экспрессию дифференцировки и апоптоза (рис. 22). Понимание молекулярных механизмов и клеточных последствий сигнальных путей лиганд-рецептор, которые контролируют судьбу граафовых фолликулов, является основной целью репродуктивных исследований.

Рис. 21. Два основных класса графиевых фолликулов: здоровые и атретичные. Каждый из них претерпевает регулируемый курс прогрессивных изменений, которые приводят к овуляции или апоптозу. (Из Эриксона GF: Графический фолликул: функциональное определение. В Adashi EY (ed): Овуляция: эволюция научных и клинических концепций. New York: Springer- Verlag, 2000.)

Рис. 22. Схема жизненного цикла графиевых фолликулов в яичниках человека.(Из Эриксона GF: Графический фолликул: функциональное определение. В Adashi EY (ed): Овуляция: эволюция научных и клинических концепций. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 2000.)

Процесс образования граафового фолликула рост и развитие можно условно разделить на несколько стадий в зависимости от размера фолликула (рис. 2 и 22). Для клиницистов и исследователей удобно и важно определять физиологические функции различных типов или классов фолликулов в течение всего цикла.У здорового графического фолликула человека есть предназначение завершить переход от малого (от 1 до 6 мм), среднего (от 7 до 11 мм) и большого (от 12 до 17 мм) до полностью дифференцированного преовуляторного состояния (от 18 до 23 мм). . Атретический графиновый фолликул предназначен для завершения перехода от малой к средней стадии (от 1 до 10 мм), но оказывается неспособным вырасти до больших размеров в нормальных физиологических условиях. 56 Поскольку процесс развития графиевых фолликулов является асинхронным, он в любой момент времени производит большую гетерогенную популяцию графических фолликулов в яичниках (рис.3). Каждый из этих морфологически различных графиевых фолликулов представляет собой динамическую структуру, претерпевающую поток или прогрессию изменений в развитии на пути к тому, чтобы стать более дифференцированным или более атретичным (Рис. 22). Следует иметь в виду, что это приводит к наличию крайне неоднородного пула графиевых фолликулов. Это неоднородность, из-за которой трудно прийти к простому функциональному определению графического фолликула.

Размер графического фолликула в значительной степени определяется размером антрального отдела, который определяется объемом фолликулярной жидкости, который определяется биодоступностью ФСГ в жидкости. 57 ФСГ является обязательным для развития графиевых фолликулов, и никакой другой лиганд сам по себе не обладает способностью индуцировать образование фолликулярной жидкости. В отсутствие ФСГ фолликулярная жидкость не образуется, и графитовые фолликулы не развиваются. Разрастание клеток фолликула также способствует росту графиевых фолликулов; В здоровых фолликулах клетки гранулезы и теки сильно разрастаются (до 100 раз), при этом антральный отдел заполняется фолликулярной жидкостью (рис.23). Эти события (, т. Е. повышенное накопление фолликулярной жидкости и пролиферация клеток) ответственны за огромный рост здоровых граафиевых фолликулов. 3 , 58 Напротив, именно прекращение митоза и образование фолликулярной жидкости определяет размер атретического графинового фолликула.

Рис. 23. Изменения количества гранулезных клеток и объема фолликулярной жидкости в граафовых фолликулах человека на протяжении фолликулогенеза.Доминирующий фолликул во время овуляции имеет диаметр около 25 мм и содержит около 50 миллионов клеток гранулезы и 7 мл фолликулярной жидкости (из McNatty KP: Гормональные корреляты развития фолликулов в яичнике человека. Aust J Biol Sci 34: 249, 1981. )

Выбор доминантного фолликула.

В каждом менструальном цикле яичники обычно производят единственный доминантный фолликул, который участвует в единственной овуляции. Морфометрический анализ нормальных яичников человека (рис.2 и 3) указывает на то, что доминантный фолликул, который будет овулировать в последующем цикле, выбран из когорты здоровых фолликулов класса 5 размером 4,7 ± 0,7 мм в диаметре в конце лютеиновой фазы менструального цикла. 1,2,3, 59 Во время отбора фолликул каждой когорты содержит полностью выросший ооцит, около 1 миллиона клеток гранулезы, внутреннюю теку, содержащую несколько слоев TIC, и внешнюю теку, состоящую из гладкомышечных клеток ( Рис.3 и 23).

Характерной чертой доминантного фолликула является высокая скорость митоза в клетках гранулезы.Данные свидетельствуют о том, что вскоре после середины лютеиновой фазы скорость митоза гранулезы резко (примерно в два раза) увеличивается в клетках гранулезы во всех фолликулах когорты. 2 , 56 , 60 Это говорит о том, что лютеолиз может сопровождаться всплеском митоза в гранулезе когорты фолликулов класса 5. Первым признаком того, что был выбран один фолликул, по-видимому, является то, что клетки гранулезы в выбранном фолликуле продолжают делиться с относительно высокой скоростью, в то время как пролиферация в гранулезе фолликулов другой когорты замедляется.Поскольку это различие становится очевидным в конце лютеиновой фазы, утверждалось, что отбор происходит на поздней лютеиновой фазе менструального цикла. Вследствие увеличения митоза доминантный фолликул продолжает быстро расти 3 , 4 во время фолликулярной фазы, достигая 6,9 ± 0,5 мм в дни с 1 по 5, 13,7 ± 1,2 мм в дни с 6 по 10 и 18,8 ± 0,5 мм на 11-14 дни. И наоборот, рост в фолликулах когорты происходит медленнее, и со временем атрезия становится все более очевидной в фолликулах недоминирующей когорты, предположительно из-за экспрессии специфических генов в апоптотическом пути. 56 Атретический фолликул редко достигает в диаметре более 10 мм, независимо от стадии цикла. 4 , 56 , 60

Процесс.

Имеются убедительные доказательства экспериментов на лабораторных животных 61 и приматах, 62 , что для достижения доминирования фолликула необходимо добиться вторичного повышения уровня ФСГ в плазме. Как показано на Рисунке 24, вторичный подъем ФСГ у женщин начинается за несколько дней до того, как уровни прогестерона упадут до базального уровня в конце лютеиновой фазы, а уровни ФСГ остаются повышенными в течение первой недели фолликулярной фазы цикла. 63 Эксперименты на обезьянах продемонстрировали, что доминантный фолликул подвергается атрезии, если вторичное повышение уровня ФСГ предотвращается обработкой экзогенным эстрадиолом. 64 Важной концепцией репродуктивной биологии является то, что повышение биоактивного ФСГ является обязательным для отбора фолликулов и фертильности. 33 , 65 Похоже, что снижение продукции эстрадиола желтым телом является основной причиной вторичного повышения ФСГ 66 , а не падения ингибина А, производного от желтого тела (рис.24).

Рис. 24. Лютеино-фолликулярный переход у женщин. Данные представляют собой средние значения (± SEM) для суточных уровней ингибина A, ингибина B, ФСГ, эстрадиола и прогестерона при лютеин-фолликулярном переходе у женщин с нормальным циклом ( n = 5). Данные сосредоточены на дне менструации во втором цикле. (Из Welt CK, Martin KA, Taylor AE et al: Частотная модуляция фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) во время лютеин-фолликулярного перехода: Доказательства контроля ФСГ ингибина B в нормальные женщины.J Clin Endocrinol Metab 82: 2645, 1997, с разрешения Общества эндокринологов.)

Как происходит вторичное повышение контрольного отбора ФСГ? Результаты исследований фолликулярной жидкости человека подтверждают вывод о том, что повышение уровня ФСГ в плазме приводит к прогрессивному накоплению относительно высоких концентраций ФСГ в микроокружении одного фолликула в когорте; этому фолликулу суждено стать доминирующим (рис. 25). При развитии здоровых (доминантных) фолликулов (фолликулы классов 5-8) средняя концентрация ФСГ в фолликулярной жидкости увеличивается примерно с 1.От 3 мМЕ / мл (около 58 нг / мл) до около 3,2 мМЕ / мл (около 143 нг / мл) через фолликулярную фазу. 4 , 67 Напротив, 4 , 67 уровни ФСГ низкие или неопределяемые в микросреде недоминирующих когортных фолликулов (рис.25).

Рис. 25. Иллюстрация концепции, согласно которой доминантный фолликул содержит относительно высокие уровни фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в фолликулярной жидкости, тогда как уровни ФСГ низкие или неопределяемые в когортных фолликулах, предназначенных для атрезии. A. В доминантных фолликулах ФСГ в фолликулярной жидкости индуцирует активность P450 arom , которая метаболизирует андрогенный субстрат до эстрадиола (E 2 ). В таких фолликулах E 2 и андростендион (A 4 ) накапливаются в фолликулярной жидкости в очень высоких концентрациях. B. В недоминантных фолликулах низкие уровни ФСГ приводят к недостатку гранулезных клеток (GC) и низким концентрациям эстрадиола, несмотря на высокие уровни A 4 .(Из Erickson GF, Yen SSC: Новые данные о фолликулярных клетках в поликистозных яичниках: предполагаемый механизм возникновения кистозных фолликулов. Semin Reprod Endocrinol 2: 231, 1984.)

Поступление ФСГ в фолликулярную жидкость через Считается, что кавитация обеспечивает индукционный стимул, который запускает процесс роста и развития графитовых фолликулов. На клеточном уровне именно рецептор ФСГ на клетке гранулезы является основным игроком в этом процессе. Когда соответствующий высокий порог ФСГ достигается в одном графовом фолликуле, он становится доминирующим. 31 Напротив, мелкие графиевые фолликулы в когорте с подпороговыми уровнями ФСГ становятся недоминантными (рис. 22 и 25). Механизм, с помощью которого один маленький графиевый фолликул в когорте способен концентрировать высокие уровни ФСГ в своем микроокружении, остается одной из загадок физиологии яичников. Важным моментом является то, что эстрадиол, продуцируемый доминантным фолликулом, ингибирует вторичный рост ФСГ по механизму отрицательной обратной связи (рис. 24 и 26). Считается, что это обеспечивает подпороговый уровень ФСГ в фолликулах недоминантной когорты, что затем приводит к атрезии.Митоз в клетках гранулезы фолликулов атретической когорты можно стимулировать путем лечения менопаузальным гонадотропином человека (чМГ) на ранней фолликулярной фазе. 59 Если уровни ФСГ повышены до пороговых уровней в микросреде, недоминантные фолликулы могут быть спасены от атрезии. Этот феномен может иметь значение для способа, которым экзогенный ФСГ или чМГ запускает образование множественных доминантных фолликулов у женщин, подвергающихся индукции овуляции.

Фиг.26. Диаграмма, иллюстрирующая важные последствия повышения уровня фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в ранней фолликулярной фазе менструального цикла человека на рост и развитие доминирующего фолликула.

Рост и развитие фолликулов | GLOWM

Фолликулогенез — это процесс, в котором рекрутированный примордиальный фолликул растет и развивается в специализированный графиевый фолликул, способный либо овулировать свою яйцеклетку в яйцевод в середине цикла для оплодотворения, либо умереть от атрезии.У женщин этот процесс длится долго, требуется почти 1 год для роста примордиального фолликула и его развития до стадии овуляции. В ходе фолликулогенеза рост достигается за счет пролиферации клеток и образования фолликулярной жидкости, тогда как развитие включает цитодифференцировку всех клеток и тканей в фолликуле. Только несколько фолликулов в яичниках человека выживают, чтобы завершить процесс цитодифференцировки, причем 99,9% из них умирают в результате запрограммированного механизма гибели клеток, называемого апоптозом.

Механизмы, регулирующие рост и развитие фолликулов, находятся под контролем изменяющихся концентраций лигандов ( i.е. гормонов и факторов роста). На эндокринном уровне фолликулогенез регулируется каскадным механизмом центральной нервной системы, передней доли гипофиза и яичников. Специализированные нейроны гипоталамуса секретируют импульсы гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) в портальные кровеносные сосуды, которые действуют на гонадотрофов, вызывая пульсирующее высвобождение фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ), которые действуют на фолликулярные клетки яичников. для контроля фолликулогенеза. Хотя ГнРГ, ФСГ и ЛГ критически важны в регуляции фолликулогенеза, гормоны и факторы роста, которые сами являются продуктами фолликула, могут действовать локально, модулируя (усиливая или ослабляя) действие ФСГ и ЛГ.Это аутокринная / паракринная система развивающихся фолликулов. Считается, что эта местная регуляторная система играет важную роль в сложных механизмах, управляющих временем фолликулогенеза и становится ли фолликул доминирующим или атретическим.

Хронология

Шаги и время фолликулогенеза человека показаны на рис. 2. У женщин фолликулогенез — длительный процесс. 1,2,3 В каждом менструальном цикле доминирующий фолликул, который овулирует свою яйцеклетку, происходит из примордиального фолликула, который был задействован для инициирования роста почти на год раньше (рис.2). В широком смысле существует два типа фолликулов (рис. 2): преантральные (примордиальные, первичные, вторичные [класс 1], третичные [класс 2]) и антральные (графиновые, маленькие [класс 3, 4]. , 5], средний [6 класс], большой [7 класс], преовуляторный [8 класс]). Развитие преантральных и антральных фолликулов не зависит от гонадотропина и зависит от гонадотропина соответственно.

Рис. 2. Хронология фолликулогенеза в яичниках человека. Обратите внимание на временную шкалу на периферии. Преантральный период: Требуется 300 дней для рекрутированного зачатка, чтобы вырасти и развиться до стадии класса 2/3 (0,4 мм) или стадии кавитации (ранний антральный отдел). Атрезия может возникать в преантральных фолликулах 1, 2 и 3 класса. Антральный период: Фолликулу класса 4 (1-2 мм), если он выбран, требуется около 50 дней для роста и развития до преовуляторной стадии. Доминантный фолликул цикла, по-видимому, выбран из когорты фолликулов класса 5, и ему требуется около 20 дней для развития до стадии овуляции.Атрезия часто встречается в антральном периоде. gc — количество гранулезных клеток; d, дни. (Из Gougeon A: Динамика роста фолликулов у человека: Модель на основе предварительных результатов. Hum Reprod 1:81, 1986.)

Скорость развития преантральных фолликулов медленная, требуется около 300 дней. для задействованного примордиального фолликула для завершения всего преантрального периода (рис. 2). Длительное время удвоения (около 10 дней) клеток гранулезы отвечает за медленную скорость роста. После образования антрального отдела в фолликуле 3 класса (около 0.4 мм) скорость роста увеличивается (рис. 2). Промежуток времени между формированием антрального отдела и развитием 20-миллиметрового преовуляторного фолликула составляет около 50 дней (рис. 2). Доминантный фолликул, по-видимому, выбран из когорты фолликулов класса 5 в конце лютеиновой фазы менструального цикла. 1,2,3,4 Для роста доминантного фолликула и его развития до преовуляторной стадии требуется от 15 до 20 дней (рис. 2). Атрезия может возникать во всех фолликулах (преантральном и антральном) после стадии фолликула класса 1 или вторичной; однако наибольшая частота встречаемости наблюдается в антральных фолликулах диаметром более 2 мм ( i.е. класс 5, 6 и 7) (рис.2).

Процесс

Фолликулогенез происходит в коре яичника (рис. 3). Фолликулы в коре головного мозга представлены в широком диапазоне размеров, представляющих различные стадии фолликулогенеза. Целью фолликулогенеза является создание единственного доминантного фолликула из пула растущих фолликулов. В этот процесс вовлечены четыре основных регуляторных события: рекрутирование, преантральное развитие фолликула, отбор и атрезия.

Фиг.3. Микрофотография яичника взрослого примата. Фолликулярные и лютеиновые единицы видны в коре головного мозга, а крупные кровеносные сосуды и нервы — в продолговатом мозге. se, серозный или поверхностный эпителий; ta, tunica albuginea; pf — первичный фолликул; sf, вторичный фолликул; tf, третичный фолликул; gf, графиевый фолликул. (Из Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

ИСКОННЫЙ ФОЛЛИКЛ.

Все примордиальные фолликулы состоят из небольшого первичного ооцита (около 25 мкм в диаметре), задержанного на стадии диплотены (или диктиата) мейоза, одного слоя уплощенных (плоских) клеток гранулезы и базальной пластинки (рис.4). Средний диаметр примордиального фолликула человека составляет 29 мкм. 5 Благодаря базальной пластинке гранулеза и ооцит существуют в микроокружении, в котором не происходит прямого контакта с другими клетками. Примордиальные фолликулы не имеют самостоятельного кровоснабжения. 6 Следовательно, примордиальные фолликулы имеют ограниченный доступ к эндокринной системе.

Рис. 4. Электронная микрофотография первичного фолликула человека показывает уплощенные гранулезные клетки (GC), ооцит с его зародышевым пузырьком (GV) или ядром, тельце Balbiani (BB), со всеми собранными органеллами ооцита. у одного полюса GV и базальной пластинки (BL).(Из Эриксона Г.Ф.: Яичник: Основные принципы и концепции. В Фелиг П., Бакстер Дж. Д., Фроман Л. (редакторы): Эндокринология и метаболизм. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, 1995.)

Набор персонала.

Первым важным событием в фолликулогенезе является набор. Вербовка — это процесс, при котором арестованный примордиальный фолликул запускается, чтобы возобновить развитие и войти в пул растущих фолликулов. Все примордиальные фолликулы (ооциты), присутствующие в яичниках человека, образуются у плода между шестым и девятым месяцем беременности.Поскольку весь запас ооцитов в примордиальных фолликулах находится в профазе мейоза, ни один из них не способен к митотическому делению. Все ооциты (примордиальные фолликулы), способные участвовать в воспроизводстве в течение жизни женщины, присутствуют в яичниках при рождении (рис. 5). Общее количество примордиальных фолликулов в яичниках в любой момент времени называется резервом яичников (OR). 7 Процесс набора начинается вскоре после образования примордиальных фолликулов у плода, 8 и продолжается на протяжении всей жизни женщины до тех пор, пока пул примордиальных фолликулов не истощится в период менопаузы (рис.5). При старении наблюдается двухэкспоненциальное уменьшение OR 7 , 9 , 10 (рис. 6). Число примордиальных фолликулов неуклонно падает на протяжении более трех десятилетий, но когда OR достигает критического числа около 25000 в возрасте 37,5 ± 1,2 года, скорость потери примордиальных фолликулов увеличивается примерно в два раза (рис. 6). Это изменение OR связано с возрастным снижением плодовитости, что, возможно, является причиной возрастного увеличения ФСГ у женщин после 36 лет. 7

Рис. 5. Возрастные изменения количества примордиальных фолликулов (ооцитов) в яичниках человека. Левая панель: Количество яиц уменьшается от 6 месяцев беременности до 50 лет. (От Baker TG: Радиочувствительность ооцитов млекопитающих с особым упором на самку человека. Am J Obstet Gynecol 110: 746, 1971.) Правая панель: Микрофотографии, иллюстрирующие возрастное уменьшение примордиальных фолликулов ( стрелки, ) у человека. яичники.(Из Эриксона GF: Анализ развития фолликулов и созревания яйцеклетки. Semin Reprod Endocrinol 4: 233, 1986.)

Рис. 6. Связанное с возрастом уменьшение количества примордиальных фолликулов (PF) в пределах оба яичника человека от рождения до менопаузы. В результате набора численность PF постепенно уменьшается с примерно 1 000 000 при рождении до примерно 24 000 в 37 лет. К 37 годам скорость набора увеличивается примерно вдвое, а количество PF снижается примерно до 1000 через 51 год ( i.е. — средний возраст начала менопаузы) (от Faddy MJ, Gosden RG, Gougeon A et al: Ускоренное исчезновение фолликулов яичников в среднем возрасте: значение для прогнозирования менопаузы. Hum Reprod 7: 1342, 1992.)

Механизм.

Первым видимым признаком (рис. 7) того, что происходит рекрутирование примордиального фолликула, является то, что некоторые клетки гранулезы начинают изменяться с плоской на кубовидную форму. 5 Первая кубовидная клетка видна, когда примордиальный фолликул содержит 8 клеток гранулезы, и процесс завершается, когда число гранулез достигает 19 (рис.8). За изменением формы следует начало, хотя и медленное, синтеза ДНК и митоза в клетках гранулезы. 8 Изменение формы и приобретение митотического потенциала в клетках гранулезы являются отличительными признаками набора. Такие наблюдения предполагают, что механизмы, управляющие рекрутированием, могут включать регуляторный ответ на уровне клеток гранулезы. Рекрутмент не зависит от гипофиза и, вероятно, контролируется аутокринными / паракринными механизмами. Неизвестно, вызывает ли это стимулятор или потеря ингибитора; однако примордиальные фолликулы подвергаются быстрому рекрутированию при удалении из яичника и культивировании in vitro. 11 Эти наблюдения подтверждают идею ингибитора.

Рис. 7. Микрофотография нерастущего примордиального и вновь набранного (растущего) фолликула в яичнике человека. Обратите внимание на кубовидные клетки гранулезы ( стрелки, ) во вновь сформированном примордиальном фолликуле.

Рис. 8. Связь между числом гранулез в наибольшем поперечном сечении фолликула и распределением уплощенных и кубовидных клеток.(Из Gougeon A, Chainy GBN: Морфометрические исследования малых фолликулов в яичниках женщин в разном возрасте. J Reprod Fertil 81: 433, 1987.)

Для объяснения механизма рекрутирования было выдвинуто несколько различных гипотез. Во-первых, этот процесс, по-видимому, происходит в примордиальных фолликулах, ближайших к мозговому веществу, где видны кровеносные сосуды. Это подтверждает гипотезу о том, что воздействие питательных веществ или переносимых с кровью регуляторных молекул может играть роль в контроле рекрутирования.Во-вторых, был предложен механизм внутренних часов ооцитов для контроля рекрутирования. 12 В этой гипотезе часы связаны со временем, когда ооцит инициирует мейоз у эмбриона. Примечательно, что набор можно модулировать. 8 У грызунов скорость рекрутирования может быть снижена путем удаления вилочковой железы новорожденного, голодания или обработки экзогенными опиоидными пептидами. Это важные наблюдения, потому что они утверждают, что пути передачи сигналов лиганд-рецептор могут регулировать рекрутирование.Понимание регуляторных механизмов, лежащих в основе рекрутирования, остается важной задачей репродуктивной биологии.

ПРЕАНТРАЛЬНАЯ ФОЛЛИКЛА.

Ранние стадии фолликулогенеза можно разделить на три класса в зависимости от количества слоев клеток гранулезы, развития ткани теки и экспрессии небольшой полости или антрального отдела. Классы — первичные, вторичные и ранние третичные фолликулы (рис. 9). По мере увеличения морфологической сложности в фолликуле происходят важные клеточные и физиологические изменения, которые делают его способным реагировать на гонадотропины.В следующих разделах исследуются структурные и функциональные изменения, сопровождающие рост и развитие преантральных фолликулов.

Рис. 9. Диаграмма, иллюстрирующая размер и гистологическую организацию ранних развивающихся фолликулов человека во время гонадотропин-независимого периода фолликулогенеза. (Эриксон GF: Яичник: основные принципы и концепции. In Felig P, Baxter JD, Frohman L (eds): Endocrinology and Metabolism. New York: McGraw-Hill, 1995.)

Первичный фолликул.

Первичный фолликул состоит из одной или нескольких кубовидных гранулезных клеток, расположенных в одном слое, окружающем ооцит (рис. 10). Одновременно с изменением формы и митотической активностью, которые сопровождают рекрутинг (рис. 7 и 10), клетки кубовидной гранулезы начинают экспрессировать рецепторы ФСГ. 13 , 14 Механизм, лежащий в основе этого критического события в фолликулогенезе, остается неясным, но есть доказательства у грызунов 15 , что активин, полученный из гранулезы, может играть важную роль в экспрессии рецептора ФСГ посредством аутокринных / паракринных механизмов. (Инжир.11). Хотя клетки гранулезы экспрессируют рецепторы ФСГ на этой очень ранней стадии фолликулогенеза, считается, что физиологические уровни ФСГ в плазме во время нормального менструального цикла не влияют на реакции гранулезы, поскольку первичные фолликулы не имеют независимой сосудистой системы. Тем не менее, из-за наличия поблизости кровеносных сосудов (рис. 10), ФСГ-индуцированные изменения функции первичных фолликулов могут происходить в ответ на аномально высокие уровни ФСГ в плазме, такие как те, которые возникают во время индукции овуляции или старения.

Рис. 10. Рисунок развивающегося первичного фолликула, встроенного в соединительную ткань или строму коры яичника. Ядрышко и мейотические хромосомы очевидны в ядре ооцита. Митохондрии кажутся агрегированными на одном полюсе ядра ооцита (, т. Е. тельца Балбинни). Всего видно 19 кубовидных гранулезных клеток, одна из которых дает начало второму слою клеток (From Bloom W, Fawcett DW: A Textbook of Histology. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

Рис. 11. Схема предлагаемого механизма аутокринного контроля экспрессии рецепторов фолликулостимулирующего гормона в гранулезных клетках преантральных фолликулов. (Из Эриксона GF: Диссоциация эндокринной и гаметогенной функции яичников. Lobo R (ed): Perimenopause New York: Springer-Verlag, 1997.)

Начиная примерно с момента набора, ооцит начинает расти и дифференцироваться.Этот период отмечен прогрессивным увеличением уровня синтеза РНК ооцитов. 16 В это время включен ряд важных генов ооцитов. Например, гены, кодирующие белки zona pellucida (ZP) (, т.е. ZP-1, ZP-2 и ZP-3), транскрибируются и транслируются. 17 Секретируемые белки ZP начинают полимеризоваться вблизи поверхности ооцита, образуя оболочку внеклеточного матрикса (пеллюцидную оболочку), которая в конечном итоге инкапсулирует яйцеклетку. Важность блестящей оболочки подчеркивается тем фактом, что углеводная часть ZP-3 представляет собой видоспецифичную молекулу, связывающую сперматозоиды. 18 Он отвечает за инициирование акросомной реакции в конденсированных сперматозоидах. 19

Во время развития первичного фолликула клетки гранулезы отправляют процессы через слой зоны, где они образуют щелевые соединения с клеточной мембраной ооцита или оолеммой (рис. 12). Щелевые соединения — это межклеточные каналы, состоящие из белков, называемых коннексинами. 20 , 21 Существует по крайней мере 13 членов семейства коннексинов, которые напрямую связывают соседние клетки, обеспечивая диффузию ионов, метаболитов и других низкомолекулярных сигнальных молекул, таких как цАМФ и кальций. 20 , 21 Коннексин 37 (C × 37) представляет собой коннексин, полученный из ооцитов, который образует щелевые контакты между ооцитом и окружающими клетками гранулезы. 22 Данные, полученные от мышей с дефицитом C × 37, приписывают C × 37 обязательную роль в фолликулогенезе, овуляции и фертильности. 22 Большие щелевые соединения также присутствуют между самими клетками гранулезы (Рис. 12). C × 43 является основным белком щелевого соединения, экспрессируемым в клетках гранулезы. 23 В результате щелевых контактов первичный фолликул становится метаболически и электрически связанной единицей.Эта связь между гранулезой и ооцитом сохраняется на протяжении всего фолликулогенеза и отвечает за синхронное проявление важных активностей (положительных и отрицательных).

Рис. 12. Электронная микрофотография гранулезных клеток короны радиата ооцита в преантральном фолликуле. Отростки гранулезных клеток, пересекающие блестящую оболочку (ZP), образуют небольшие щелевые соединения ( стрелки, ) с плазматической мембраной ооцита. Между ячейками corona radiata видны более крупные щелевые соединения ( стрелки ).(Гилула Н.Б., Эпштейн М.Л., Бирс WH: Межклеточная коммуникация и овуляция: исследование комплекса кумулюс-ооцит. J Cell Biol 78:58, 1978, воспроизведено с разрешения Rockefeller University Press.)

Вторичный фолликул.

Вторичный фолликул — это преантральный фолликул с 2-10 слоями кубовидных или низко столбчатых клеток, которые образуют многослойный эпителий (рис. 13). Как видно на рисунке 10, переход от первичного ко вторичному фолликулу включает приобретение второго слоя клеток гранулезы.Этот переход осуществляется продолжающимся делением клеток гранулезы. Механизмы, регулирующие митоз гранулезы, плохо изучены. Однако захватывающие исследования на грызунах предоставили убедительные доказательства участия производного ооцитами фактора роста, называемого фактором дифференцировки роста-9 (GDF-9). GDF-9 является новым членом суперсемейства трансформирующих факторов роста β (TGF-β). 24 GDF-9 сильно экспрессируется в яичнике; локализуется только в ооцитах рекрутированных фолликулов. 25 У мышей с дефицитом GDF-9 рост и развитие фолликулов останавливаются на начальной стадии; следовательно, доминантные фолликулы не образуются, и самки бесплодны. 26 Соответственно, GDF-9 является обязательным для фолликулогенеза после первичной стадии, предположительно потому, что он является обязательным митогеном для клеток гранулезы. Фундаментальная концепция, вытекающая из этой работы, заключается в том, что ооцит играет ключевую роль в регуляции фолликулогенеза благодаря своей способности продуцировать новые регуляторные лиганды ( e.грамм. GDF-9), которые имеют решающее значение для фолликулогенеза.

Рис. 13. Типичный здоровый вторичный фолликул содержит полностью выросший ооцит, окруженный блестящей оболочкой, пять-восемь слоев гранулезных клеток, базальную пластинку и развивающуюся ткань теки с многочисленными кровеносными сосудами. (From Bloom W. , Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975, с разрешения Arnold Ltd.)

Одним из наиболее важных изменений, которые происходят в развитии вторичного фолликула, является приобретение слой тека.Эта ткань, которая состоит из слоя стромоподобных клеток вокруг базальной пластинки, впоследствии дифференцируется на внутреннюю и внешнюю теки (рис. 13). Развитие Theca сопровождается новообразованием множества мелких сосудов, предположительно за счет ангиогенеза (Fig. 13). Это критическое событие, потому что кровь циркулирует вокруг фолликула, доставляя питательные вещества и гормоны (, например, FSH, LH) во вторичный фолликул, а также отходы и секреторные продукты. В связи с этим некоторые стромальные клетки внутреннего слоя экспрессируют рецепторы ЛГ. 27 Эти клетки впоследствии дифференцируются в стероидогенные клетки, называемые интерстициальными клетками теки (TIC), наиболее вероятно в ответ на плазменный ЛГ, доставляемый сосудистой системой теки. 27 Все клетки гранулезы вторичных фолликулов экспрессируют рецепторы ФСГ. 13 Кажется вероятным, что диффузия плазменного FSH во вторичный фолликул может вызвать FSH-зависимые гранулезные ответы. Внешний слой клеток стромы впоследствии дифференцируется в клетки гладкой мускулатуры, называемые внешней текой.Эти гладкомышечные клетки иннервируются вегетативной нервной системой. 27

Во вторичном фолликуле ооцит завершает свой рост. Когда диаметр фолликула составляет около 200 мкм, ооцит достигает максимального размера и больше не растет, несмотря на то, что человеческий фолликул увеличивается в диаметре до 2 см и более (рис. 14). У грызунов хорошо известно, что клетки гранулезы играют обязательную роль в росте и дифференцировке ооцита. 28 , 29 Важным событием дифференциации, которое происходит, когда ооцит завершает свой рост, является приобретение способности возобновлять мейоз. 30 Ооциты обычно не возобновляют мейоз во время фолликулогенеза, и должен действовать механизм, ингибирующий этот процесс ( т.е. распад зародышевых пузырьков [GVBD]) и возобновление мейоза. Основной механизм торможения остается неизвестным; однако есть данные, подтверждающие концепцию, что цАМФ, полученный из гранулезы, может играть важную роль в ингибировании возобновления мейоза. 30 По такому механизму ФСГ индуцирует цАМФ в клетках гранулезы, который диффундирует в ооцит через щелевое соединение C × 37, где он продолжает ингибировать GVBD (рис.15).

Рис. 14. Диаграмма, показывающая взаимосвязь между размером ооцита и размером фолликулов в яичнике младенца человека (от Mandl AM, Zuckerman S: Рост ооцита и фолликула у взрослой крысы .J Endocrinol 8: 126, 1952, воспроизведено с разрешения Общества эндокринологов.)

Рис. ГВБД) или возобновление меоизиса.Передача сигнала рецептора фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в клетках гранулезы приводит к увеличению продукции цАМФ. ЦАМФ может диффундировать через щелевые соединения гранулоза-ооцит коннексин-37 (C × 37), где он накапливается на высоких уровнях в ооплазме, чтобы ингибировать распад (BD) зародышевых пузырьков (GV) (, т.е. ингибирует возобновление мейоза или GVBD).

Третичный фолликул.

Когда преантральный фолликул завершает вторичную стадию развития, он содержит пять различных структурных единиц: полностью выросший ооцит, окруженный блестящей оболочкой, от шести до девяти слоев клеток гранулезы, базальную пластинку, внутреннюю и внешнюю теки. (Инжир.13). Первым признаком начала развития третичного фолликула является появление полости в клетках гранулезы. 31 В ответ на внутренний стимул на одном полюсе ооцита начинает формироваться полость. Этот процесс, называемый кавитацией или началом образования антрального отдела, характеризуется накоплением жидкости между клетками гранулезы, что со временем приводит к образованию внутренней полости (рис. 16). По завершении кавитации устанавливается основной план графического фолликула, и все различные типы клеток занимают свои надлежащие места в ожидании стимулов, которые будут перемещать их по путям дифференцировки и пролиферации (рис.16). Основываясь на данных о фолликулах полиоцитов, механизм спецификации кавитации, вероятно, строго регулируется (Рис. 17).

Рис. 16. Микрофотография раннего третичного фолликула (диаметром 0,4 мм) при кавитации ранней стадии антрального отдела. ZP, zona pellucida; GC — клетки гранулезы; BL — базальная пластинка; TI, theca interna; TE, theca externa; наконечников стрел, митоза гранулезы (от Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975, с разрешения Arnold Ltd.)

Рис. 17. Микрофотография полиовулярного фолликула на ранней третичной стадии показывает места кавитации или раннего образования антрального отдела ( пустых пространств, ) сразу над ооцитами ( звездочка ). Это событие, которое находится под внутриовариальным контролем, по-видимому, возникает особым синхронным образом и устанавливает полярность фолликула. ​​(Из Zamboni L: Comparative studies on ultra-structure of the mammaterials. In Biggers JD and Schultz AW (eds) : Оогенезис. Балтимор: University Park Press, 19972.)

Что контролирует кавитацию или раннее образование антрального отдела желудка? Хорошо известно, что кавитация возникает у гипофизэктомированных животных, демонстрируя, что гормоны гипофиза, такие как ФСГ, не требуются для этого морфогенетического события. 32 С этой концепцией согласуется наблюдение, что кавитация возникает у мышей с дефицитом ФСГ-β. 33 , 34 Кажется разумным сделать вывод, что кавитация контролируется аутокринными / паракринными механизмами.В кавитацию вовлечены два фактора роста, экспрессируемые в самом фолликуле: активин и лиганд KIT. Обработка культивированных клеток гранулезы активином вызывает морфогенетические изменения, которые приводят к образованию гистологической единицы с антральной полостью. 35 Блокирование действия лиганда KIT в яичнике предотвращает образование антральных фолликулов; следовательно, овуляции нет, и самка бесплодна. 36 В этом отношении данные подтверждают концепцию, что щелевые соединения ооцитов также важны для кавитации.Щелевые соединения — это межклеточные каналы, состоящие из белков, называемых коннексинами. 20 , 21 Существует по крайней мере 13 членов семейства коннексинов, которые напрямую связывают соседние клетки, обеспечивая диффузию ионов, метаболитов и других низкомолекулярных сигнальных молекул, таких как цАМФ. 20 , 21 C × 37, по-видимому, является производным ооцита коннексином, который образует щелевые соединения между ооцитом и окружающими клетками гранулезы. Данные, полученные на мышах с дефицитом C × 37, приписывают C × 37 обязательную роль в формировании графических фолликулов, овуляции и фертильности. 22 В совокупности все эти данные свидетельствуют о том, что активин, полученный из фолликулов, KIT и C × 37 участвуют в аутокринных / паракринных механизмах, контролирующих кавитацию.

ГРАФИАНСКИЙ ФОЛЛИКЛ.

Графический фолликул можно определить структурно как гетерогенное семейство относительно больших фолликулов (от 0,4 до 23 мм), характеризующихся полостью или антральным отделом, содержащим жидкость, называемую фолликулярной жидкостью или ликвором фолликулов. Характерной структурной единицей всех графиевых фолликулов является антральный отдел.По этой причине термин антральный фолликул правильно используется как синоним графического фолликула. Фолликулярная жидкость — это среда, в которой находятся клетки гранулезы и ооцит, и через которую регуляторные молекулы должны проходить на своем пути в это микросреду и из нее. 37 Удивительно, но мы почти ничего не знаем о физиологическом значении антрального отдела и фолликулярной жидкости в фолликулогенезе. Понятно, что развитие фолликулов и овуляция происходят у птиц и земноводных, несмотря на отсутствие антрального отдела и фолликулярной жидкости.Тем не менее его присутствие у всех видов млекопитающих свидетельствует о его физиологическом значении.

Структура.

Графический фолликул представляет собой трехмерную структуру с центральным антральным отделом, окруженным множеством различных типов клеток (рис. 18). В граафовом фолликуле есть шесть различных гистологических компонентов, включая внешнюю, внутреннюю, базальную пластинки, клетки гранулезы, ооцит и фолликулярную жидкость (рис. 18). Графический фолликул не меняет своей морфологической сложности по мере роста.Все графиевые фолликулы имеют одинаковую базовую архитектуру; даже несмотря на то, что размер графиевых фолликулов резко изменился, их внешний вид остается более или менее неизменным.

Рис. 18. Схема архитектуры типичного графического фолликула класса 5. (Из Эриксона GF: Яичник: Основные принципы и концепции. In Felig P, Baxter JD, Broadus AE, Froman LA, (eds) : Эндокринология и метаболизм. 3-е изд. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1987.)

Theca externa (Рис.19) характеризуется наличием гладкомышечных клеток, 38 , 39 , которые иннервируются вегетативными нервами. 27 Хотя физиологическое значение наружной теки остается неясным, есть свидетельства того, что она сокращается во время овуляции и атрезии. 40 , 41 Изменения сократительной активности внешней теки могут быть связаны с атрезией и овуляцией; однако это не было строго доказано. Желтое тело сохраняет внешнюю теку на протяжении всей своей жизни, 42 , но значение при лютеинизации и лютеолизе неизвестно.

Рис. 19. Чертеж стенки графиевого фолликула. ​​(Из Bloom W., Fawcett DW: A Учебник гистологии. Philadelphia: WB Saunders, 1975.)

Theca interna is состоит из дифференцированных TIC, расположенных в матрице рыхлой соединительной ткани и кровеносных сосудов (рис. 19). Во всех граафовых фолликулах ЛГ является ключевым регулирующим гормоном функции TIC, и его важность в регулировании продукции андрогенов TIC in vivo и in vitro установлена. 27 Начиная с самых ранних стадий развития графических фолликулов, TIC выражают свое дифференцированное состояние как андрогены (, т.е. клетки, продуцирующие андростендион). 27 Внутренняя тека обильно васкуляризирована и служит для доставки гормонов ( например, ФСГ, ЛГ), молекул питательных веществ, витаминов и кофакторов, необходимых для роста и дифференцировки ооцитов и клеток гранулезы.

Мы мало знаем о регуляторных элементах, контролирующих сосудистую сеть теки.Функциональная связь между сосудистой сетью и развитием граафовых фолликулов подтверждается свидетельством 43 , что все граафовые фолликулы обезьян экспрессируют высокие уровни рецепторов ФСГ и ЛГ независимо от размера, но когда вводится 125 I-хорионический гонадотропин человека (ХГЧ). Системно только доминирующий граафовый фолликул, по-видимому, способен накапливать 125 I-ХГЧ в внутренней теке. Эти результаты предполагают, что доминирующий графиевый фолликул выражает повышенную васкуляризацию, которая играет важную роль в его выбранном созревании.В связи с этим интенсивно исследуются фолликулярный фактор роста эндотелия сосудов 44 , 45 и другие ангиогенные факторы, такие как эндотелин 46 .

Компартменты теки ( т.е. theca externa и interna) выражают свои дифференцированные функции в начале развития графического фолликула (при кавитации) и, по-видимому, конститутивно выражают зрелый фенотип на протяжении всей жизни и смерти графического фолликула.В широком смысле существует мало или совсем нет доказательств того, что серьезные изменения происходят в слоях теки на различных стадиях развития графиевых фолликулов, помимо тех, которые связаны с сосудистой и пролиферативной активностью. Это может означать, что именно клетки гранулезы (и, возможно, ооцит) являются вариабельными и, следовательно, ответственными за разнообразие графических фолликулов.

В граафовом фолликуле гранулезные клетки и ооцит существуют как масса точно сформированных и точно расположенных клеток (рис.18). Пространственное изменение создает по крайней мере четыре различных слоя или домена гранулезных клеток: самый внешний домен — это гранулезная мембрана, самый внутренний домен — периантраль, промежуточный домен — кучевой оофорус, а домен, прилегающий к ооциту, — это лучшая корона ( Рис.20). Характерным гистологическим свойством мембранного домена является то, что он состоит из псевдостратифицированного эпителия высоких столбчатых гранулезных клеток, все из которых прикреплены к базальной пластинке.

Рис. 20. Схема структурной и функциональной неоднородности клеток гранулезы в здоровом фолликуле графита. Относительное положение гранулезной клетки в клеточной массе определяет ее способность к пролиферации и дифференцировке (от Erickson GF: Graafian follicle: A function definition. In Adashi EY (ed): Ovulation: Evolving Scientific and Clinical Concepts. New York : Springer-Verlag, 2000.)

Дифференцировку гранулезной клетки можно проследить по ее положению в клеточной массе (рис.20). Например, клетки в домене мембраны прекращают пролиферировать раньше, чем в центральном домене. 47 , 48 Способность клеток гранулезы во внутренних доменах продолжать делиться на протяжении всего развития графиевых фолликулов, предполагает, что они могут быть клетками-предшественниками. Прекращение митоза в домене мембраны характеризуется прогрессирующим выражением явной дифференцировки, при которой они принимают функциональный фенотип полностью дифференцированных клеток. Этот процесс требует временной и координированной экспрессии генов, которые составляют основу цитодифференцировки гранулезы.Механизмы, с помощью которых это происходит, включают лиганд-зависимые сигнальные пути, которые связаны с активацией и ингибированием определенных генов. Например, нормальная дифференцировка клеток гранулезной мембраны требует активации специфических генов, в том числе генов ароматазы цитохрома P450 (P450 arom ) 49 и рецептора LH, 50 и ингибирования структурных генов в пути апоптоза. . Напротив, клетки гранулезы в периантральном, кучевом и лучистом доменах пролиферируют, но они не могут экспрессировать гены, участвующие в терминальной дифференцировке (рис.20).

Что контролирует неоднородность гранулезы? Все клетки гранулезы в здоровом фолликуле графита экспрессируют рецептор ФСГ, 13 , 51 , 52 , и было показано, что мышиные гранулезные клетки в мембранных и кучевых доменах производят цАМФ в ответ на стимуляцию ФСГ. . 53 Эти наблюдения утверждают, что пост-цАМФ регуляторные события участвуют в аспектах гетерогенности гранулезы. Идея о том, что ооцит играет ключевую роль в возникновении различных паттернов цитодифференцировки гранулезы во время развития графиевых фолликулов, подтверждается исследованиями на грызунах. 54 Между ооцитом и клетками гранулезы происходит диалог, который оказывает большое влияние на фолликулогенез. В развивающихся граафовых фолликулах мышей дифференцированный паттерн пролиферации и дифференцировки между гранулезой в мембранных и кумулюсных доменах находится под контролем секретируемых морфогенов ооцитов. 54 Новый член семейства TGF-β, GDF-9, был обнаружен у мышей. 24 , 25 Окончательное доказательство того, что GDF-9 является обязательным для фолликулогенеза, было получено в исследованиях мышей с дефицитом GDF-9. 26 У этих животных отсутствие GDF-9 приводило к остановке роста и развития фолликулов на начальной стадии, и самки бесплодны. Эти данные подтверждают идею о том, что GDF-9, секретируемый яйцеклеткой, является обязательным для развития графиевых фолликулов, цитодифференцировки и пролиферации гранулезных клеток, а также для женской фертильности. Клиническая значимость этой новой концепции демонстрируется наличием мРНК GDF-9 в яичниках человека. 25 Текущие проблемы состоят в выяснении механизмов, контролирующих экспрессию GDF-9, и в идентификации клеток-мишеней для GDF-9 и биологических процессов, которые регулирует GDF-9.Представление о том, что факторы роста, полученные из ооцитов, контролируют фолликулогенез и фертильность, может иметь важные последствия для физиологии и патофизиологии человека.

Классификация.

Все графиновые фолликулы можно условно разделить на две группы: здоровые и атретические (рис. 21). Основное различие между этими двумя группами заключается в том, происходит ли апоптоз в клетках гранулезы. Развитие графиевого фолликула (здорового или атретичного) со временем прогрессирует.Это означает, что вариабельность или гетерогенность являются нормальным следствием фолликулогенеза. Здоровый графиевый фолликул становится все более дифференцированным со временем, пока не достигнет преовуляторной стадии (рис. 22). Время этого процесса (рис. 2) у женщин составляет около 2 месяцев. 3 Когда это происходит, существует временной и пространственный паттерн экспрессии большого количества генов. В здоровых фолликулах эти гены управляют цитодифференцировкой, пролиферацией и образованием фолликулярной жидкости.В атретических фолликулах зависимые от времени изменения экспрессии генов вызывают прекращение митоза и экспрессию апоптоза (, т.е. атрезия фолликула). Во время атрезии ооциты и клетки гранулезы становятся обязанными экспрессировать гены, которые приводят к апоптозу. 55 В здоровых и атретичных графиевых фолликулах механизмы контроля включают лиганд-зависимые сигнальные пути, которые ингибируют или стимулируют экспрессию дифференцировки и апоптоза (рис. 22). Понимание молекулярных механизмов и клеточных последствий сигнальных путей лиганд-рецептор, которые контролируют судьбу граафовых фолликулов, является основной целью репродуктивных исследований.

Рис. 21. Два основных класса графиевых фолликулов: здоровые и атретичные. Каждый из них претерпевает регулируемый курс прогрессивных изменений, которые приводят к овуляции или апоптозу. (Из Эриксона GF: Графический фолликул: функциональное определение. В Adashi EY (ed): Овуляция: эволюция научных и клинических концепций. New York: Springer- Verlag, 2000.)

Рис. 22. Схема жизненного цикла графиевых фолликулов в яичниках человека.(Из Эриксона GF: Графический фолликул: функциональное определение. В Adashi EY (ed): Овуляция: эволюция научных и клинических концепций. Нью-Йорк: Springer-Verlag, 2000.)

Процесс образования граафового фолликула рост и развитие можно условно разделить на несколько стадий в зависимости от размера фолликула (рис. 2 и 22). Для клиницистов и исследователей удобно и важно определять физиологические функции различных типов или классов фолликулов в течение всего цикла.У здорового графического фолликула человека есть предназначение завершить переход от малого (от 1 до 6 мм), среднего (от 7 до 11 мм) и большого (от 12 до 17 мм) до полностью дифференцированного преовуляторного состояния (от 18 до 23 мм). . Атретический графиновый фолликул предназначен для завершения перехода от малой к средней стадии (от 1 до 10 мм), но оказывается неспособным вырасти до больших размеров в нормальных физиологических условиях. 56 Поскольку процесс развития графиевых фолликулов является асинхронным, он в любой момент времени производит большую гетерогенную популяцию графических фолликулов в яичниках (рис.3). Каждый из этих морфологически различных графиевых фолликулов представляет собой динамическую структуру, претерпевающую поток или прогрессию изменений в развитии на пути к тому, чтобы стать более дифференцированным или более атретичным (Рис. 22). Следует иметь в виду, что это приводит к наличию крайне неоднородного пула графиевых фолликулов. Это неоднородность, из-за которой трудно прийти к простому функциональному определению графического фолликула.

Размер графического фолликула в значительной степени определяется размером антрального отдела, который определяется объемом фолликулярной жидкости, который определяется биодоступностью ФСГ в жидкости. 57 ФСГ является обязательным для развития графиевых фолликулов, и никакой другой лиганд сам по себе не обладает способностью индуцировать образование фолликулярной жидкости. В отсутствие ФСГ фолликулярная жидкость не образуется, и графитовые фолликулы не развиваются. Разрастание клеток фолликула также способствует росту графиевых фолликулов; В здоровых фолликулах клетки гранулезы и теки сильно разрастаются (до 100 раз), при этом антральный отдел заполняется фолликулярной жидкостью (рис.23). Эти события (, т. Е. повышенное накопление фолликулярной жидкости и пролиферация клеток) ответственны за огромный рост здоровых графиевых фолликулов. 3 , 58 Напротив, именно прекращение митоза и образование фолликулярной жидкости определяет размер атретического графинового фолликула.

Рис. 23. Изменения количества гранулезных клеток и объема фолликулярной жидкости в граафовых фолликулах человека на протяжении фолликулогенеза.Доминирующий фолликул во время овуляции имеет диаметр около 25 мм и содержит около 50 миллионов клеток гранулезы и 7 мл фолликулярной жидкости (из McNatty KP: Гормональные корреляты развития фолликулов в яичнике человека. Aust J Biol Sci 34: 249, 1981. )

Выбор доминантного фолликула.

В каждом менструальном цикле яичники обычно производят единственный доминантный фолликул, который участвует в единственной овуляции. Морфометрический анализ нормальных яичников человека (рис.2 и 3) указывает на то, что доминантный фолликул, который будет овулировать в последующем цикле, выбран из когорты здоровых фолликулов класса 5 размером 4,7 ± 0,7 мм в диаметре в конце лютеиновой фазы менструального цикла. 1,2,3, 59 Во время отбора фолликул каждой когорты содержит полностью выросший ооцит, около 1 миллиона клеток гранулезы, внутреннюю теку, содержащую несколько слоев TIC, и внешнюю теку, состоящую из гладкомышечных клеток ( Рис.3 и 23).

Характерной чертой доминантного фолликула является высокая скорость митоза в клетках гранулезы.Данные свидетельствуют о том, что вскоре после средней лютеиновой фазы скорость митоза гранулезы резко (примерно в два раза) увеличивается в клетках гранулезы во всех когортных фолликулах. 2 , 56 , 60 Это говорит о том, что лютеолиз может сопровождаться всплеском митоза в гранулезе когорты фолликулов класса 5. Первым признаком того, что был выбран один фолликул, по-видимому, является то, что клетки гранулезы в выбранном фолликуле продолжают делиться с относительно быстрой скоростью, в то время как пролиферация в гранулезе фолликулов другой когорты замедляется.Поскольку это различие становится очевидным в конце лютеиновой фазы, утверждалось, что отбор происходит на поздней лютеиновой фазе менструального цикла. Вследствие увеличения митоза доминантный фолликул продолжает быстро расти 3 , 4 во время фолликулярной фазы, достигая 6,9 ± 0,5 мм в дни с 1 по 5, 13,7 ± 1,2 мм в дни с 6 по 10 и 18,8 ± 0,5 мм на 11-14 дни. И наоборот, рост в фолликулах когорты происходит медленнее, и со временем атрезия становится все более очевидной в фолликулах недоминирующей когорты, предположительно из-за экспрессии специфических генов в апоптотическом пути. 56 Атретический фолликул редко достигает в диаметре более 10 мм, независимо от стадии цикла. 4 , 56 , 60

Процесс.

Имеются убедительные доказательства экспериментов на лабораторных животных 61 и приматах, 62 , что для достижения доминирования фолликула необходимо добиться вторичного повышения уровня ФСГ в плазме. Как показано на Рисунке 24, вторичный подъем ФСГ у женщин начинается за несколько дней до того, как уровни прогестерона упадут до базального уровня в конце лютеиновой фазы, а уровни ФСГ остаются повышенными в течение первой недели фолликулярной фазы цикла. 63 Эксперименты на обезьянах продемонстрировали, что доминантный фолликул подвергается атрезии, если вторичное повышение уровня ФСГ предотвращается обработкой экзогенным эстрадиолом. 64 Важной концепцией репродуктивной биологии является то, что повышение биоактивного ФСГ является обязательным для отбора фолликулов и фертильности. 33 , 65 Похоже, что снижение продукции эстрадиола желтым телом является основной причиной вторичного повышения ФСГ 66 , а не падения ингибина А, производного от желтого тела (рис.24).

Рис. 24. Лютеино-фолликулярный переход у женщин. Данные представляют собой средние значения (± SEM) для суточных уровней ингибина A, ингибина B, ФСГ, эстрадиола и прогестерона при лютеин-фолликулярном переходе у женщин с нормальным циклом ( n = 5). Данные сосредоточены на день менструации в цикле 2. (Из Welt CK, Martin KA, Taylor AE et al: Частотная модуляция фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) во время лютеин-фолликулярного перехода: Доказательства контроля ФСГ ингибина В в нормальные женщины.J Clin Endocrinol Metab 82: 2645, 1997, с разрешения Общества эндокринологов.)

Как происходит вторичное повышение контрольного отбора ФСГ? Результаты исследований фолликулярной жидкости человека подтверждают вывод о том, что повышение уровня ФСГ в плазме приводит к прогрессивному накоплению относительно высоких концентраций ФСГ в микроокружении одного фолликула в когорте; этому фолликулу суждено стать доминирующим (рис. 25). При развитии здоровых (доминантных) фолликулов (фолликулы классов 5-8) средняя концентрация ФСГ в фолликулярной жидкости увеличивается примерно с 1.От 3 мМЕ / мл (около 58 нг / мл) до около 3,2 мМЕ / мл (около 143 нг / мл) через фолликулярную фазу. 4 , 67 Напротив, 4 , 67 уровни ФСГ низкие или неопределяемые в микросреде недоминирующих когортных фолликулов (рис.25).

Рис. 25. Иллюстрация концепции, согласно которой доминантный фолликул содержит относительно высокие уровни фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в фолликулярной жидкости, тогда как уровни ФСГ низкие или неопределяемые в когортных фолликулах, предназначенных для атрезии. A. В доминантных фолликулах ФСГ в фолликулярной жидкости индуцирует активность P450 arom , которая метаболизирует андрогенный субстрат до эстрадиола (E 2 ). В таких фолликулах E 2 и андростендион (A 4 ) накапливаются в фолликулярной жидкости в очень высоких концентрациях. B. В недоминантных фолликулах низкие уровни ФСГ приводят к недостатку гранулезных клеток (GC) и низким концентрациям эстрадиола, несмотря на высокие уровни A 4 .(Из Erickson GF, Yen SSC: Новые данные о фолликулярных клетках в поликистозных яичниках: предлагаемый механизм возникновения кистозных фолликулов. Semin Reprod Endocrinol 2: 231, 1984.)

Поступление ФСГ в фолликулярную жидкость через Считается, что кавитация обеспечивает индукционный стимул, который запускает процесс роста и развития графитовых фолликулов. На клеточном уровне именно рецептор ФСГ на клетке гранулезы является основным игроком в этом процессе. Когда соответствующий высокий порог ФСГ достигается в одном графовом фолликуле, он становится доминирующим. 31 Напротив, мелкие графиевые фолликулы в когорте с подпороговыми уровнями ФСГ становятся недоминантными (рис. 22 и 25). Механизм, с помощью которого один маленький графиевый фолликул в когорте способен концентрировать высокие уровни ФСГ в своем микроокружении, остается одной из загадок физиологии яичников. Важным моментом является то, что эстрадиол, продуцируемый доминантным фолликулом, ингибирует вторичный рост ФСГ по механизму отрицательной обратной связи (рис. 24 и 26). Считается, что это обеспечивает подпороговый уровень ФСГ в фолликулах недоминантной когорты, что затем приводит к атрезии.Митоз в клетках гранулезы фолликулов атретической когорты можно стимулировать путем лечения менопаузальным гонадотропином человека (чМГ) на ранней фолликулярной фазе. 59 Если уровни ФСГ повышены до пороговых уровней в микросреде, недоминантные фолликулы могут быть спасены от атрезии. Этот феномен может иметь значение для способа, которым экзогенный ФСГ или чМГ запускает образование множественных доминантных фолликулов у женщин, подвергающихся индукции овуляции.

Фиг.26. Диаграмма, иллюстрирующая важные последствия повышения уровня фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в ранней фолликулярной фазе менструального цикла человека на рост и развитие доминирующего фолликула.

Фолликулярная и лютеиновая физиология яичников

Созревание и развитие фолликулов — это сложный процесс взаимосвязанных внутри- и экстраовариальных событий, которые в конечном итоге приводят к овуляции зрелого ооцита и трансформации разорванного фолликула в желтое тело.Примордиальный фолликул состоит из незрелого ооцита, задержанного на диктиатной стадии мейоза, окруженного одним слоем относительно недифференцированных клеток гранулезы. Ооцит остается в незрелом состоянии из-за многих факторов, одним из которых является ингибитор созревания ооцита (OMI), секретируемый клетками гранулезы. Впоследствии ооцит увеличивается в размерах, и по мере образования антрального отдела он становится окруженным кумулюсными клетками. Клетки кумулюса могут быть непосредственно вовлечены в действие O, I, чтобы остановить незрелый ооцит внутри фолликула, а также возобновить мейоз во время выброса ЛГ.Компартменты фолликула, которые наиболее сильно изменяются во время созревания фолликула, — это клетки, выстилающие фолликул — гранулезные и текальные клетки. Под влиянием эстрогена и ФСГ клетки гранулезы размножаются, а также приобретают рецепторы ФСГ. В это время текальный компартмент дифференцируется и окружает клетки гранулезы, но остается отделенным от них базальной мембраной. Секреция стероидов антральным фолликулом включает взаимодействие андрогенов, эстрогенов и прогестинов.Компартменты как гранулезных, так и текальных клеток способствуют повышению уровня стероидов в фолликулярной жидкости и сыворотке; взаимодействие обоих типов клеток может быть необходимо для секреции эстрогена и прогестерона у некоторых видов. Как следствие наличия повышенного количества рецепторов ФСГ, клетки гранулезы малого антрального фолликула способны реагировать на ФСГ разными способами, включая повышенное накопление циклического АМФ, активацию системы ароматазы и индукцию рецепторов ЛГ. что позволяет клеткам гранулезы позже реагировать на ЛГ.Механизм, с помощью которого клетки тека приобретают свои рецепторы ЛГ, в настоящее время неизвестен. Клетки гранулезы фолликула могут косвенно контролировать свое собственное созревание и количество созревающих фолликулов за счет секреции фолликулярного ингибина, который снижает выработку гипофизом ФСГ. Даже несмотря на то, что клетки гранулезы приобрели большое количество рецепторов ЛГ, они не могут преждевременно лютеинизироваться факторами фолликулярной жидкости, включая эстроген и ингибитор лютеинизации (LI).Когда уровни ЛГ в сыворотке повышаются во время преовуляторного выброса ЛГ, происходит ряд событий: возобновление мейоза ооцитов, трансформация комплекса стероидных ферментов из эстрогена в секрецию прогестерона, разрыв фолликулов и образование желтого тела. Клетки гранулезы составляют основную часть желтого тела, которое секретирует повышенное количество прогестерона в течение фиксированного периода времени в зависимости от вида. Перед овуляцией преовуляторный фолликул должен подвергнуться действию адекватных уровней ЛГ и ФСГ и отреагировать на них, чтобы желтое тело в конечном итоге могло секретировать повышенное количество прогестерона в течение своей нормальной продолжительности жизни…

Биология и биотехнология развития фолликулов

Для роста и развития фолликулов яичников требуется серия скоординированных событий, которые вызывают морфологические и функциональные изменения в фолликуле, ведущие к дифференцировке клеток и развитию ооцитов. Преантральный ранний переход антрального фолликула — это этап развития фолликула, во время которого достигается гонадотропиновая зависимость и происходит прогрессирование в рост или атрезию фолликула.Рост фолликулов в этот период строго регулируется взаимодействиями ооцитов и гранулозатек. Кластер рано экспрессируемых генов необходим для нормального фолликулогенеза. Факторы гранулезных клеток стимулируют рекрутирование клеток теки из кортикальных стромальных клеток. Факторы тека способствуют пролиферации клеток гранулезы и подавляют апоптоз клеток гранулезы. Взаимодействия клетка-клетка и клетка-внеклеточный матрикс влияют на выработку факторов роста в различных фолликулярных компартментах (ооцитах, гранулезных и тековых клетках).Несколько аутокринных и паракринных факторов участвуют в росте и дифференцировке фолликулов; их активность присутствует даже во время овуляции, уменьшая связь по щелевому соединению и стимулируя пролиферацию клеток теки. Кроме того, идентификация факторов, которые способствуют росту фолликулов от преантральной стадии до малой антральной стадии, может предоставить важную информацию для идентификации методов вспомогательной репродукции.

1. Введение

Исследование развития ооцитов in vitro дает важную информацию о способностях приобретения ооцитов во время их ранней фолликулярной стадии in vivo .

Недавно было продемонстрировано, что изначально высокая вариабельность количества фолликулов во время фолликулярных волн также связана со значительными изменениями во внутрифолликулярной продукции эстрадиола, которая является отличительной чертой фолликулярной функции, и экспрессии ключевых генов, важных для дифференциации, функции и выживания клетки тека, гранулезы и кумулюса в трех крупнейших фолликулах, растущих во время фолликулярных волн [1].

Фолликул — это структура яичника, выполняющая две основные функции, а именно производство гормонов и рост ооцитов, способных к оплодотворению.Эти функции выполняются антральными фолликулами, которые имеют внутреннюю стенку гранулезных клеток, которые покоятся на отдельной базальной пластинке. Этот специализированный внеклеточный матрикс отделяет эпителиальный слой от соединительной ткани и влияет на пролиферацию и дифференцировку клеток гранулезы [2, 3].

Ооциты млекопитающих развиваются и достигают овуляторной зрелости внутри фолликулов. Фолликул состоит из ооцита, покрытого прегранулезными или гранулезными клетками (рис. 1). Развитие яичников у эмбриона начинается между 3 и 6 неделями после зачатия, в период, когда происходят многочисленные клеточные события, такие как массивная колонизация яичника мезонефрическими клетками, которые считаются одними из предшественников клеток фолликула [4, 5], миграция первичных половых клеток в генитальный гребень, дифференцировка пола гонад, митоз и апоптоз половых клеток.Развитие фолликулов и атрезия начинаются уже во время жизни плода у домашних животных и приматов.


Процесс образования зародышевых клеток включает несколько стадий: (i) образование первичных половых клеток (PGC) в желточном мешке, (ii) миграция PGCs к генитальному гребню, (iii) колонизация гонад посредством PGC, (iv) дифференцировка PGC в оогонии, (v) оогониальная пролиферация, (vi) мейотическая инициация, (vii) остановка на стадии диплотены мейотической профазы.

В этой статье мы сосредоточили внимание на модификациях, которые происходят во время развития примордиальных и первичных фолликулов, молекулярных механизмах межклеточного и межклеточного взаимодействия во время развития фолликулов, а также на факторах, которые вызывают приобретение мейотической компетентности во время развития ооцитов.

2. Первичное и первичное развитие фолликула

В настоящее время считается, что ооцит играет важную роль в организации фолликула во время процессов, ведущих к овуляции. Предполагается, что ооцит контролирует пролиферацию клеток гранулезы, а затем их дифференциацию в стероиды и секретирующие белок клетки. С другой стороны, клетки гранулезы незаменимы для роста, дифференцировки, мейоза, созревания цитоплазмы и контроля транскрипционной активности внутри ооцита [15].Когда ооцит достигает определенного порога размера, он секретирует факторы, которые ингибируют способность клеток гранулезы стимулировать рост ооцитов [16, 17]. Это указывает на то, что ооцит определяет не только рост фолликула, но косвенно также и его собственный рост.

Сборка примордиальных фолликулов происходит во время внутриутробной жизни у человека и крупного рогатого скота. Он начинается с ооцита, не полностью окруженного уплощенными клетками, называемыми прегранулезными клетками (рис. 1). Первичные половые клетки (PGCs), предшественники ооцитов, развиваются во время гаструляции, когда эмбрион дифференцируется в эктодерму, мезодерму и энтодерму слоев зародышевых клеток [18].Эти клетки сначала становятся узнаваемыми в заднем крае эмбрионального диска во время гаструляции. Отсюда они перемещаются во вновь образованную мезодерму и энтодерму. Несколько дней спустя PGCs обнаруживаются в висцеральной мезодерме и окружают желточный мешок и аллантоис [5], вероятно, чтобы защитить их от сигналов дифференцировки, управляющих гаструляцией внутри самого эмбриона. Здесь они размножаются и мигрируют через примитивную брыжейку в еще недифференцированные, но развивающиеся гонады. Во время миграции PGC можно распознать с помощью специальных методов окрашивания, например, для определения активности щелочной фосфатазы и экспрессии фактора транскрипции OCT4, который играет роль в поддержании клеточной плюрипотентности в эмбрионе.Вызывается ли эта миграция собственными активными движениями PGCs за счет их цитоскелета или скорее как следствие прогрессирующего давления, вызванного увеличивающимися движениями соседних тканей, все еще остается предметом дискуссий. В начале активной фазы миграции PGC изменяют свои морфологические и биохимические характеристики, так как они приобретают удлиненную форму и заметно повышают активность щелочной фосфатазы.

Во время и после миграции PGCs размножаются митозами.У самок половые клетки окружаются соматическими клетками, вероятно, происходящими из поверхностного эпителия развивающихся гонад и / или из клеток, вторгающихся из мезонефроса. Когда PGCs теперь окружены презумптивными клетками фолликула, их называют оогониями. Хотя до сих пор не доказано, что стимулирующие мейоз факторы мезонефроса могут стимулировать вступление оогониев в мейоз и теперь называются первичными ооцитами. Недавно данные показали, что передача сигналов RSPO1 / β -catenin играет ключевую роль в оогониальной дифференцировке, регулируя пролиферацию и инициацию мейоза XX половых клеток [19].Вместе с клетками прегранулезы (фолликулярными клетками) они образуют примордиальные фолликулы [20].

В яичнике плодов овец и крупного рогатого скота первичные фолликулы имеют диаметр от 23 мкм мкм до 53 мкм мкм. Учитывая, что диаметр ооцитов варьируется от 17 мкм мкм до 22 мкм мкм и что оогониум имеет диаметр от 13 мкм мкм до 17 мкм мкм, было предложено, чтобы рост зародышевых клеток начинался раньше. , продолжается во время и распространяется после окончания фолликулярного развития [4].

Максимальное количество нефолликулярных половых клеток колеблется от примерно одного миллиона у овец и свиноматок до нескольких миллионов в яичниках коров и женщин [21]. При рождении и после дегенерации многочисленных ооцитов во время начального деления мейоза количество примордиальных фолликулов неожиданно уменьшается на 60% у свиноматок [22], на 80% у грызунов, на 90% у женщин [23] и даже больше у овец. [24] и коровы. Их количество различается в зависимости от вида и напрямую зависит от веса животного [25].Действительно, вес яичника может иметь положительную корреляцию с количеством фолликулов у молодых самок в хорошем физическом состоянии [26] (таблица 1), что может быть использовано для биотехнологического применения в животноводстве.

000 10,000–15,000


Виды Максимальное количество ооцитов Число ооцитов при рождении Потеря ооцитов (%)

80
Овца 900,000 82,000 91
Свинья 1,200,000 500,000 58
Человек 7000000 700000 90

При рождении у телят примерно 100–150 × 10 3 фолликулов.Это число, вероятно, довольно быстро уменьшается в послеродовой период. У здорового теленка от 120 000 до 150 000 первичных и первичных фолликулов, от 200 до 500 вторичных фолликулов и от 20 до 50 антральных фолликулов [30]. Недавно было постулировано наличие популяции стволовых клеток на поверхности яичников [31]. Это исследование показывает, что зародышевые стволовые клетки могут постоянно вносить вклад в формирование примордиальных фолликулов у взрослой женщины. Это противоречит биологической парадигме, согласно которой пул фолликулов у млекопитающих предполагает конечное, невозобновляемое число.Это не только противоречит давно устоявшейся догме, установленной многочисленными авторами, которые пришли к выводу, что пул примордиальных фолликулов уменьшается у большинства видов млекопитающих [32, 33]. Кроме того, решающим аспектом в развитии функционального ооцита является, во-первых, начало и завершение первой профазы мейоза и, во-вторых, окружение диплотенового ооцита цепочкой клеток, которые будут формировать примордиальный фолликул. Это не было продемонстрировано в исследовании Johnson et al. [31], что любое из этих двух событий имело место.Поэтому некоторые авторы считают преждевременным менять парадигму, согласно которой неоогенез / фолликулогенез у взрослого млекопитающего не происходит [34].

Как указано выше, развитие примордиальных фолликулов требует способности ооцитов отделяться от «гнезд» и связываться с клетками-предшественниками слоя гранулезы. Ооциты в этих гнездах подвергаются случайному апоптозу до тех пор, пока не будут изолированы, а затем они присоединяются к плоским прегранулезным клеткам с образованием примордиального фолликула [24, 35].

Антральные фолликулы обычно поддерживают мейотическую остановку ооцита, которая зависит от высоких уровней цАМФ внутри ооцита [36]. Второе мейотическое деление ооцита задерживается во время роста фолликула и возобновляется после его высвобождения (овуляции) или оплодотворения. In vitro , второе деление мейоза может продолжаться спонтанно после того, как ооцит покинул фолликул [37], вероятно, из-за отсутствия факторов, ответственных за арест мейоза. Эти факторы производятся клетками теки и секретируются в фолликулярную жидкость.Их называют ингибиторами митотических факторов (IMF), которые представляют собой полярные непептидные молекулы, нечувствительные к теплу или протеолитическим ферментам.

Переход от примордиального фолликула к стадии первичного фолликула может быть продолжительным. В то время как примордиальный фолликул характеризуется наличием плоских клеток (рис. 1), первичные фолликулы характеризуются простым слоем кубовидных гранулезных клеток (рис. 1). Преантральные фолликулы классифицируются по разным способам и количеству в зависимости от вида и авторов.Гистологические исследования составили основу для классификации, чтобы объединить сравнение факторов, которые могут классифицировать эти фолликулы по стадиям созревания и роста. Простой способ, предложенный для фолликулов крупного рогатого скота, — это метод, который классифицирует фолликулы по их размеру: от 30 мкм мкм до 90 мкм мкм = примордиальные, первичные и малые преантральные фолликулы, от 90 мкм мкм до 150 мкм мкм = средние преантралы и от 150 мкм от м до 220 мкм м = большие преантралы [2].Более подробная классификация представлена ​​в таблице 2.

(тип 5) Малый (тип 5)

Фолликул Количество слоев GC Номер GC Диаметр фолликула ( мкм м) Диаметр ооцита ( мкм м) ZP Внутренний тека

Первичный (тип 1) 1 <10 плоский <40 30
Первичный (тип 2) 1–1.5 10–40 кубовидный 40–80 31
Малый предантральный (тип 3) 2-3 41–100 81–130 49
Большой преантральный (тип 4) 4–6 101–250 131–250 69 + +
Малый > 6 > 250 250–500 93 ++ ++

3.Взаимодействия клеток на границе раздела ооцит-гранулезная клетка

Химические взаимодействия клетка-клетка и клетка-внеклеточный матрикс влияют на выработку гормонов и экспрессию факторов роста каждого клеточного компартмента фолликула (ооцитов, гранулезных и тека-клеток). Взаимодействия также консолидируют дифференциальные функции зародышевых и соматических линий фолликула, а также координируют процессы оогенеза и фолликулогенеза [38].

Поскольку развитие ооцитов является критическим аспектом в развитии фолликулов, а ооцит оказывает глубокое влияние на клетки гранулезы, граница раздела между ооцитом и клеткой гранулезы становится наиболее важным контролирующим участком в координации развития фолликула (Рисунок 2).


Считается, что свойства этого интерфейса имеют фундаментальное значение для регуляции роста и созревания ооцитов и лютеинизации фолликулов [39, 40]. Затем высвобождение аутокринных и паракринных факторов напрямую зависит от динамических изменений между соединениями ооцитов и гранулезных клеток. Реконфигурация архитектуры микротрубочек в ответ на стимуляцию клеток гранулезы с помощью ФСГ может приводить к ретракции трансзональных выступов и, таким образом, к модуляции факторов, высвобождаемых ооцитами, а также факторов, высвобождаемых клетками гранулезы [7].

3.1. Клетки гранулезы

Показано, что клетки гранулезы являются первым типом клеток в яичнике, который обеспечивает адекватные физические и химические условия для развития ооцитов. В примордиальных фолликулах женские гаметы окружены слоем уплощенных гранулезных клеток в инактивированном состоянии [41]. Было показано, что несколько факторов активно подавляют активацию фолликулов, включая Sohlh3 , AMH и Pten [42]. Sohlh , по-видимому, важен для оогенеза, AMH действует, ослабляя чувствительность фолликулов к FHS [43], а Pten репрессирует путь фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3-K) [44, 45].Во время фолликулогенеза клетки прегранулезы дифференцируются в зрелые клетки гранулезы, а после овуляции они трансформируются в гранулезно-лютеиновые клетки, которые вносят значительный вклад в желтое тело. Клетки кумулюса рассматриваются как подтип клеток гранулезы с морфологическими и физиологическими характеристиками [46]. Клетки кумулюса находятся в постоянном контакте с оолеммой ооцита. Также существует тесный контакт между клетками гранулезы и клетками теки [47]. Клетки гранулезы, прилегающие к ооциту, имеют длинные цитоплазматические расширения, которые проникают в блестящую оболочку (ZP) и образуют щелевые соединения с клеточной мембраной ооцита.Следовательно, клетки гранулезы могут вносить вклад в метаболические процессы развития и созревания ооцитов, в которых отсутствуют некоторые молекулы, необходимые для роста и метаболизма зародышевых клеток [11, 48].

Регулирование цитодифференцировки клеток гранулезы требует воздействия множества факторов роста и гормонов. Кроме того, существуют специфические рецепторы к гонадотропным гормонам ФСГ и ЛГ, а также к таким факторам, как эпидермальный фактор роста (EGF), инсулиноподобные факторы роста (IGF) и вещество, ингибирующее Мюллера (MIS), также известное как антидепрессант. -Гормон Мюллера (АМГ), который в зависимости от стадии дифференцировки может использоваться как маркер фертильности [49].

Биосинтез гормонов, таких как эстрадиол (E 2 ) и прогестерон (P), является основной функцией гранулозных клеток (GC) у мышей, крупного рогатого скота и человека. По мере продолжения развития фолликула ГК дифференцируются и увеличивают синтез E 2 . Другой важный тип клеток — это клетки теки, которые отсутствуют во время первичного развития, но задействуются в качестве нестероидеогенных предшественников во время перехода к первичному фолликулу. В отличие от вторичных, преантральных и антральных фолликулов, ГК примордиальных фолликулов не зависят от гонадотропинов и стероидных гормонов [50].Способность прогестерона предотвращать апоптоз ооцитов связана с гипотезой о том, что он ингибирует фактор некроза опухоли альфа (TNF α ) (таблица 3, рисунок 1), который связывается с рецептором гибели клеток. Другие исследования показали, что GCs сами по себе способны поддерживать ооцит в мейотической остановке [51].

первичного фолликула Развитие антральных клеток
прецедент развития α-фолликулов

Фактор Происхождение Функция

TNF α ооцитов 9011 9011 9011 9011 9011 ооцитов 9011 9011 9011 ооцитов 9011 Дифференциация и пролиферация первичных фолликулов
GDF 9 Ооцит Дифференциация и пролиферация первичных фолликулов
EGF / bFGF Ооциты 5 (Figla) Ооцит Координация структурных генов для развития примордиального фолликула
, таких как Zp1, Zp2 и Zp3 ZP
Белковый фолликул Ооцит и первичный фолликул Переход первичного фолликула фолликул.
Миграция и пролиферация половых клеток
Активин Клетки гранулезы Пролиферация клеток гранулезы
KL Клетки прегранулезы Фолликулы Индуцирует развитие первичного фолликула
Развитие GC и тека-клеток преантральных фолликулов
Инсулин Эндокринный Стимулирует развитие первичного фолликула в первичный фолликул
IGF-I Гранулезные клетки преантрального фолликула
AMH Клетки гранулезы Ингибирование развития примордиальных фолликулов
AhR Клетки гранулезы Регулировка размера пула ооцитов
otes переход от примордиального фолликула к первичному
фолликулу и выживаемость ооцитов
KGF Theca Пролиферация гранулезных клеток

AhR-рецепт гормона MulorH, антиген-рецептор MulorH , BMP: костный морфогенный белок, EGF / bFGF: фактор роста эпидермиса / основной фактор роста фибробластов, GDF: фактор дифференцировки роста, GH: гормон роста, Рис. α : фактор в зародышевой линии альфа, IGF: фактор роста инсулина, KGF: фактор роста кератиноцитов, KL: лиганд Kit, TNF: фактор некроза опухоли.

Другим клеточным фактором, который может продуцироваться GC и который может вызывать созревание ооцитов, является активирующий мейоз стерол (FF-MAS) [52], полученный из фолликулярной жидкости самок мышей и женщин. Похоже, что FF-MAS увеличивается под действием ЛГ, а также ФСГ. Хотя его физиологическое значение для индукции созревания ооцитов является спорным, лечение FF-MAS увеличивало вероятность успешного созревания при оплодотворении ооцитов in vitro и ооцитов человека [53] и мышей [54].

3.2. Клеточные мосты или щелевые соединения

Популяция клеток фолликулов млекопитающих прочно взаимосвязана сетью щелевых контактов (ЩК) [55], которые обеспечивают сильный обмен ионами, электрическими импульсами и небольшими молекулами (<1 кДа) с ооцитом. . Ионное и электротоническое соединение клеток, находящихся под базальной мембраной, гранулезных клеток кумулюса и ооцита, создают так называемый электрофизиологический синцитий. ЩК - это области, специализирующиеся как трансмембранные каналы, образованные белками, принадлежащими в основном к семейству коннексинов (рис. 3), и названы в соответствии с их молекулярной массой.


Семейство коннексинов включает 13 белков, из которых Cx26, Cx30.3, Cx32, Cx37, Cx40, Cx43 и Cx45 были идентифицированы в ткани яичников разных видов [56]. Самым распространенным в фолликуле является коннексин 43 (Сх43), присутствующий в каналах гранулезных клеток corona radiata ооцитов крупного рогатого скота [57] и в теках. Сх43 присутствует в примордиальных и первичных фолликулах крыс и коров и, по-видимому, необходим для размножения клеток гранулезы во время развития фолликулов.Сх26 был обнаружен в соединительной ткани и кровеносных сосудах ооцитов овец и коров [58, 59]. Этот коннексин может помочь поддерживать здоровье ооцита во время роста фолликулов у коров. Однако другие исследования не фокусировались на ооцит-кумулюсном комплексе антральных фолликулов. Cx26, по-видимому, играет важную роль во время функции CL и особенно во время регрессии CL [59]. Наконец, Cx32 обнаружен в ооцитах коров и в лютеиновых и стромальных кровеносных сосудах [58].

Функция коннексинов связана с регуляцией и координацией метаболизма и функций клеток во время развития и роста ооцитов.Было обнаружено, что ЩК способствуют питанию [60] за счет транспорта молекул от фолликулярных клеток к ооцитам [61] посредством электрических стимулов [62], которые обобщают признаки развития [63]. Кроме того, паттерны экспрессии коннексинов в яичнике указывают на то, что белки GJ могут играть важную роль как в развитии ооцита, так и в регуляции фолликулогенеза, атрезии фолликулов и развитии функций лютеинового тела [56], которые будут регулироваться гормонально. [64].Эта характеристика особенно важна для непроницаемости мембраны ооцита для молекул с низким весом, таких как холин, уридин и инозитол [65]. Двунаправленная связь между ооцитом и окружающими клетками гранулезы позволяет переносить метаболиты глюкозы, аминокислоты и нуклеотиды в растущий ооцит [42]. Также была выдвинута гипотеза, что может существовать регуляторная петля ооцит-гранулезная клетка, которая обеспечивает необходимые сигнальные и метаболические пути для управления ростом и развитием в обоих компартментах [66].

Гонадотропины (ФСГ и ЛГ) не участвуют в формировании сети белка щелевого соединения Сх43 между ооцитом и клетками гранулезы во время развития примордиальных и первичных фолликулов. Ультраструктурные исследования показали, что межклеточные связи в культурах in vivo, или in vitro, постепенно снижаются со временем. Известно, что уменьшение клеточных мостиков вызвано увеличением импульсов ЛГ. Это д. Инициировать возобновление мейоза, вызванное уменьшением факторов ингибирования мейоза, передаваемых от GC к ооциту посредством GJs [67].Прогрессивное снижение белка Сх43 также считается маркером атрезии фолликулов [68]. Удаление GJ из оолеммы ооцита временно коррелирует с разрывом или исчезновением зародышевых пузырьков [57], что подтверждает участие GJ в регуляции мейотического созревания ооцитов. Однако другие исследования, проведенные на крупном рогатом скоте, предположили, что GVBD имеет место до заметного снижения транспорта между ооцитом и GC небольших радиоактивно меченных молекул.Наблюдаются 3 H-уридин, Mr 244.2, 3 H-колин и Mr 139,5 [69]. Это прогрессивное снижение может быть продемонстрировано до мейоза II (MII).

Клеточные мостики для молекул до 1 кДа могут быть прерваны, когда начинается мейотическое деление. Однако второй путь останется проницаемым для молекул размером менее 400 Да после прерывания коммуникации щелевых контактов [57].

Двунаправленная связь между ооцитами и их кумулюсными клетками посредством GJ, по-видимому, жизненно важна для роста, развития и выживания ооцитов.Эта взаимозависимость и ее постоянство важны во время созревания ооцитов для приобретения компетентности в отношении развития ооцитов и для облегчения последующего эмбрионального и эмбрионального развития [70].

4. Аутокринные и паракринные регулирующие факторы

Аутокринные и паракринные факторы, участвующие в росте и дифференцировке фолликулов, включают белки и гормоны [15, 29]. Те, которые регулируют образование примордиальных фолликулов, полностью не выяснены, хотя известно, что нейротрофины (NT) участвуют [71], что показано присутствием 4 из 5 известных NT.Это семейство факторов роста нейронов (NGF) необходимо для выживания и дифференцировки нейронов в центральной и периферической нервной системах. Помимо стимуляции и регулирования развития ненейрональных тканей, таких как ткани иммунной и сердечно-сосудистой систем, NGF также проявляют большое сродство к ткани яичников, стимулируя дифференцировку и развитие примордиальных мезхимальных фолликулов и клеток гранулезы, а также синтез рецепторов ФСГ. Их активность присутствует даже во время овуляции, увеличивая высвобождение простагландина E 2 (PGE 2 ) и уменьшая связь щелевых контактов и стимуляцию пролиферации клеток теки [71].

Лиганд набора продуктов клеток Granulosa (KL), который стимулирует функцию клеток тека и ооцитов, также индуцирует экспрессию Smads 2 и 4. Он также фосфорилирует Smads 2 и 4, которые являются медиаторами трансформирующего фактора роста-альфа (TGF α ), функция которого заключается в регулировании роста фолликулов. Клетки Theca продуцируют Smad 3 и TGF α , фактор роста кератиноцитов (KGF) и фактор роста гепатоцитов (HGF). Костный морфогенетический белок-4 (BMP-4), продуцируемый клетками теки и стромы, действительно имеет решающее значение, поскольку он способствует развитию примордиального фолликула и его переходу в первичный фолликул (Таблица 3, Рисунок 1).Фактор Kit-лиганда (KL), происходящий из клеток прегранулезы (рис. 1, таблица 3), также известен как фактор стволовых клеток, поскольку он способствует их дифференцировке, росту и индуцирует переход от примордиального фолликула к первичному. Основной фактор роста фибробластов (bFGF) находится в ооцитах примордиальных и первичных фолликулов и влияет на развитие и переход примордиального фолликула, воздействуя на клетки гранулезы и теки. Фактор ингибирования лейкемии (LIF), выделяемый клетками прегранулезы и гранулезы, способствует аутокринальному и паракринальному развитию примордиального фолликула (рис. 1).KGF высвобождается клетками теки и стимулирует переход примордиального фолликула в первичный фолликул. Считается, что это первый маркер, указывающий на развитие популяции предшественников клеток теки.

Фактор дифференцировки роста-9 (GDF-9) представляет собой фактор ооцитов, член суперсемейства TGF- β (трансформирующий фактор роста β ), который также включает активин и морфогенетические белки кости (BMP). Подавление гена GDF-9 блокирует развитие за пределами первичных фолликулов [72], снижает пролиферацию клеток гранулезных клеток и вызывает аномальный рост ооцитов [72], что предполагает, что GDF-9 играет важную роль в развитии фолликулов, вероятно, за счет усиления выработки андрогенов клетками теки [73].Он также предотвращает апоптоз клеток гранулезы. Антиапоптотический эффект настолько эффективен, что апоптоз начинает проявляться в фолликулах диаметром от 200 до мкм и далее. GDF-9 также положительно влияет на переход фолликула от преантрального к раннему антральному и улучшает развитие бластоцисты [74] и количество клеток ICM [75].

5. Диаметр ранних фолликулов и ооцитов

Диаметр примордиальных фолликулов варьируется от 9 мкм мкм до 55 мкм мкм и значительно отличается у разных видов, таких как хомяк, мышь, свинья и человек [10] (Рисунок 4).Диаметр ооцитов одного и того же вида на одних и тех же стадиях фолликула значительно различается во всех случаях (), [10] (Рисунок 5). Диаметры фолликулов сходятся во время первичной (14 мкм м – 62 мкм мкм) и преантральной стадий, а затем обнаруживают большие различия во время ранней антральной и преовуляторной стадии, когда фолликулы мыши сравнивают с фолликулами хомяка и свиньи (Рис. 6).


Антральным фолликулам крупного рогатого скота и овцы диаметром 0,20 мм требуется примерно 40 дней для достижения преовуляторной стадии.Непрерывность их роста зависит от скоординированного процесса репликации и дифференцировки их клеток и может быть разделена на две фазы. Первый, размером до 4 мм, зависит от разрастания клеток гранулезы и не зависит от гормональной стадии. Их развитие по-прежнему зависит от паракринных [76] и эндокринных факторов роста. Второй этап включает окончательное развитие фолликула до его преовуляторной стадии. В этом процессе преобладающую роль играют гормоны ЛГ и ФСГ.Факторы роста также оказывают локальную модуляцию роста антрального фолликула [76], стимулируя пролиферацию, дифференцировку [77] и стероидогенез стенки фолликула (Таблица 4). Тот факт, что спонтанный апоптоз клеток частично подавлялся при использовании эпидермального фактора роста (EGF), трансформирующего фактора роста альфа (TGF- α ) или основного фактора роста фибробластов (BFGF), подтверждает наличие рецепторов для эти факторы роста (таблица 4).



Тип элемента EGF EGF-r TGF- α EGF EGF-r TGF- α
Prot. РНК Prot. РНК Prot. РНК

Ооцит + + + + + (+)
+ + + + (+) + + + (+)
Granulosa + + + + 9011 +) + + + +
Theca + + +
Преантральные фолликулы Антральные фолликулы

EGF: фактор роста эпидермиса, EGF-r: рецептор EGF; TGF- α : трансформирующий фактор роста альфа, +: да; -: нет; Prot.: белки.

Учитывая тот факт, что было обнаружено, что ФСГ индуцирует активность EGF и что ФСГ в культуральной среде преантральных фолликулов хомячка предотвращает атрезию [78], можно предположить, что по крайней мере один механизм действия гонадотропного гормона может быть вызван эти факторы роста. Фактор роста IGF-I (инсулиноподобный фактор роста I) имеет решающее значение для стимуляции развития клеток гранулезы и влияет на количество фолликулов у крупного рогатого скота и свиней [79].У мышей делеция гена IGF-I приводит к неспособности фолликулов яичников к овуляции из-за блокирования фолликулогенеза на поздней преантральной или ранней антральной стадии [80]. Хотя эффекты семейства IGF (IGF-I-II) и связывающих белков инсулиноподобного фактора роста изучены недостаточно, IGF-связывающие белки (IGFBP) зависят от вида и стадии фолликула, а также от in vivo или in vitro в условиях развития [2, 81] только на поздней преантральной стадии начинает расти.IGF-I также оказывает стимулирующее действие на развитие антральных фолликулов, повышая чувствительность клеток гранулезы к действию ФСГ [81].

IGFBP увеличивает время полужизни IGF и, таким образом, сохраняет его концентрацию стабильной в тканях организма. Существует 6 IGFBP (IGFBP1-6), и они обладают способностью как потенцировать, так и подавлять эффекты IGF на клеточном уровне.

Ооциты, собранные из фолликулов диаметром 2–8 мм, покрыты кумулюсными клетками оофора.Именно поэтому их называют кумулюсно-ооцитными комплексами (КОК). In vivo размер ооцита крупного рогатого скота связан со способностью развития фолликула. Ооциты, способные к развитию, должны иметь диаметр не менее 110 мкм м [82]. Чем больше размер фолликула, тем больше способность ооцита достичь стадии разрушения зародышевых пузырьков, оплодотворения и последующего развития. Эти способности приобретаются последовательно во время развития фолликулов [83].

При формировании антрума у некоторых видов образуются складки, которые увеличивают внутреннюю поверхность фолликула.Эта поверхность не имеет прямого отношения к размеру фолликула, поскольку количество слоев очень вариабельно [77] или к их морфологии [84]. Эти индивидуальные вариации, помимо изменений в форме клеток от столбчатой ​​к округлой, указывают на то, что размер фолликула не является точным показателем стадии его развития [11], что является ограничением при выборе фолликулов для культивирования или в качестве ссылки в эхографическое изображение для сбора яйцеклетки (OPU).

Существование пространственной прогрессии и дифференцировки стволовых клеток, расположенных рядом с гранулезными базальными дифференцированными клетками ламинато, рядом с фолликулярным антральным отделом было предположено аналогично клеточной дифференцировке эпидермиса [11].Однако в эпидермисе деление клеток ограничено базальными кератиноцитами, тогда как деление клеток в эпителии фолликулов чаще встречается в центральных областях эпителия [85]. Другой отличительной особенностью является боковой рост фолликулярного эпителия во время роста фолликулов, чего не происходит в эпидермисе. Очевидно, что клетки гранулезы могут делиться и распространяться латерально без контактного торможения со стороны соседних клеток.

6. Генетика развития ооцитов

Ооцит — необычная и интересная клетка, потому что она может программировать свое ядро ​​и запускать нормальное эмбриональное развитие иногда даже без участия сперматозоида (партеногенез).До сих пор известно лишь ограниченное количество факторов транскрипции (Таблица 5), участвующих в этом процессе. Однако недавний прогресс в этой области значительный: с 2000 года было опубликовано 90% научных исследований, посвященных идентификации и характеристике факторов транскрипции, которые играют роль в раннем эмбриональном развитии. В результате появились интересные модели, предлагающие сеть экспрессии генов у мышей в качестве важной экспериментальной модели. Исследования большинства факторов, представленных в Таблице 5, показывают, что многие из этих факторов транскрипции, которые играют роль в развитии ооцитов и фолликулов, также важны для некоторых других важных процессов развития.


Фактор Экспрессия мРНК Локализация белка
Ооциты Яичник Ооцит
9116 9115 ++ — +++ — Рис. α +++ — +++ — NoBox +++ +++ +++ +++ — TAFII 105 — +++ н / д н / д FOXL2 + +++ +++ Oogenesin 1 +++ — +++ — Sox 3 + ++ —

— 0107 Obox 1,2,3,4,5,6 ++ — н / д н / д


-: не обнаружено; н / д: не определено.

Ооцит-специфические факторы транскрипции, экспрессируемые в зародышевой линии, и их потенциальная роль в фертильности человека были широко изучены на моделях нокаута мышей (Таблица 6) [29] и представляют собой важное направление исследований в настоящее время. Доступ к списку генов, их определению и функциям может осуществлять OMIM-Online, Mendelian Inheritance in Man (PubMed, http://www.ncbi.nlm.nih.gov).


Преимущественно экспрессируется в зародышевых клетках
Ген Число Нокаутный фенотип мыши
6 Инфекционный фактор
6 Инфекция
6 Инфекция α , потеря ооцитов на 2-е сутки после рождения, нарушение первичного перехода в первичный Домен POU, класс 5, фактор транскрипции Поддержание примордиальных зародышевых клеток
Taf4b ( TAFIII05 ) ТАТА-бокс-связывающий белок-ассоциированный фактор 4b Бесплодие, блокировка фолликулогенеза на преантральной стадии

Экспрессируется в гранулезных и соматических клетках яичника Foxo3a Forkhead box O3a Изначально плодородный, бесплодие на 15 неделе, прогрессирующая потеря жизнеспособных фолликулов, полная потеря на 18 неделе x12 900
Forkhead box L2 Бесплодие, блок на стадии примордиального и первичного фолликула Sox3 Sry-box, содержащий ген 3 Бесплодные мыши с нормальным развитием фолликулов, нечеткий дефект 93 ( Nr5a1 ) Подсемейство ядерных рецепторов 5, группа A, член 1 1.условно нокаутировано бесплодие, развивается яичник, формируются антральные фолликулы, желтые тела отсутствуют Lrh-1 ( Nr5a2 ) Подсемейство ядерных рецепторов 5, группа A, член 2 Мыши умирают на 𝐸6,5 𝐸7.5 Wt1 Гомолог опухоли Вильмса Гонады дегенерируют на 12,5, аналогично Sf1 Lhx9 LIM с помощью белка 12114 .5, первичная миграция зародышевых клеток не затронута Emx2 Гомолог пустых дыхалец 2 Мыши умирают вскоре после рождения и не имеют почек, мочеточников и гонад. Первичные зародышевые клетки обычно мигрируют

Транскрипция множества генов ооцитов начинается на ранних стадиях перехода от первичного фолликула к первичному. Рост фолликулов и ооцитов, начиная с стадии первичных зародышевых клеток, претерпевает несколько переходов.Его начало отмечено дифференцировкой первичных половых клеток, миграцией половых клеток в зачаток гонад, переходом стволовых клеток в первичные ооциты и их созреванием. Стадии развития реагируют на динамическую сеть, которая регулирует прогрессивные переходы в развитии фолликулов, а также факторы экспрессии генов [13, 14]. Оогенез — это процесс, который превращает пролиферативный оогоний в ооцит посредством мейоза с последующим фолликулогенезом и созреванием фолликулов и ооцитов.Оогенез начинается с процесса развития оогониев, который происходит через превращение примордиальных фолликулов в первичные ооциты. Ооцитогенез завершается либо до, либо вскоре после рождения под действием нескольких факторов, которые участвуют в образовании PGC, оогониальном (Oct-4) и развитии ооцитов (Рис. , α, , Nobox и т. Д.). Рис. 7.


7. Развитие ооцитов внутри фолликулов

У коров и свиней способность к мейозу приобретается более постепенно после образования антрального отдела, чем у мышей [86].Фолликулы крупного рогатого скота диаметром менее 2 мм демонстрируют более низкую скорость созревания и большую подверженность аномалиям оплодотворения, чем фолликулы большего размера [30]. Аналогичным образом, у in vitro и развитие бластоцист было ниже, когда ооциты были получены из фолликулов размером менее 6 мм [87].

Аналогичное исследование, сравнивающее фолликулы разного размера (≤3 мм, 3-5 мм и ≥5 мм), подтвердило прямую зависимость между размером фолликула и жизнеспособностью ооцита in vitro и [88].Возможно, что ооцит приобретает свою способность к развитию во время позднего роста фолликулов [88] и что на эту способность не влияет начинающаяся атрезия фолликулов. По этой причине ооциты, полученные из атретических фолликулов, обладают способностью к развитию in vitro , аналогичной способности развивающихся фолликулов [89, 90]. Первичные ооциты, присутствующие в примордиальных фолликулах в профазе I мейоза, являются результатом последовательного митотического деления оогониев на протяжении всей жизни плода.В развивающихся ооцитах возобновление мейоза и созревание ядра в ответ на стимуляцию гонадотропинами in vivo или in vitro характеризуется конденсацией хромосом, переходом от метафазы I к анафазе с экструзией первого полярного тельца и остановкой на метафазе II. У крупного рогатого скота профаза первого деления мейоза начинается на 70–80-й день жизни плода. Первичные фолликулы состоят из первичного ооцита и окружающего его единственного слоя от плоских до кубовидных гранулезных клеток.Эти клетки, предшественники GC, задерживают ооциты на стадии диктиотена и предотвращают продолжение мейоза. Незрелые ооциты, которые не прошли через мейоз до MII, не могут быть успешно оплодотворены [91].

8. Meiotic Arrest

Морфологическая классификация MII обычно обозначает «зрелый» ооцит, задержанный в метафазе II, и предполагается, что он способен к оплодотворению. У большинства млекопитающих мейоз ооцитов начинается во время жизни плода, но останавливается пренатально на стадии диктиотена (диплотена) профазы I.Остановка мейоза сохраняется до тех пор, пока фолликулы не разовьются до графического фолликула. В течение этого времени рост ооцитов адаптируется к росту фолликулярных клеток, которые взаимодействуют посредством действия гонадотропина и стероидных гормонов, а также с другими внутрифолликулярными молекулами, такими как факторы роста.

Одна из гипотез, рассматриваемых для остановки мейоза, указывает на то, что GCs оказывают ингибирующее действие на созревание ооцитов. Результаты, полученные De Loos et al. [92] поддерживают эту гипотезу, поскольку прерывание контакта ооцита со стенкой фолликула запускает продолжение мейоза [93].

Фолликулярный ооцит крупного рогатого скота при диаметре примерно 110 мкм в диаметре м достигает способности инициировать мейотическое созревание. Размер ооцита, происходящего из фолликулов от 3 мм до 10 мм, колеблется от 123 мкм мкм до 125 мкм мкм [94] и имеет прямую связь с последующей скоростью развития. Ооциты большего размера обладают большей способностью к развитию, чем ооциты меньшего размера [82, 95]. Другими фолликулярными факторами, которые могут влиять на возобновление мейоза и последующее развитие ооцитов, являются различные компоненты фолликулярной жидкости крупного рогатого скота (bFF), экссудация плазмы крови, измененная метаболической активностью фолликулярной стенки.Он состоит из более чем 40 различных белков [96–98], например, из 13 альбумина и лизосомальных ферментов, а также из ионов [99, 100], аскорбиновой кислоты [97, 101–103], стероидов (эстрадиола и прогестерона) [ 97] и гонадотропины (ЛГ и ФСГ) [104].

В конечном итоге, обнаружено, что задержка созревания является дисфункцией на молекулярном уровне, которая приводит к неспособности ооцита продвигаться через мейоз либо из-за ошибок передачи сигналов, либо из-за аберраций в образовании хромосом / веретена [91].

9.Заключение

Рост фолликулов во время преантрального раннего антрального перехода в основном регулируется внутриовариальными взаимодействиями ооцит-гранулоза-тека и регуляторами, такими как факторы роста, цитокины и стероиды.

Фолликул должен оставаться неповрежденным, чтобы сохранять нормальное функционирование. На самом деле существует серьезная перспектива создания молекулярных инструментов для классификации потенциала гамет.

Цитокины и факторы роста также способствуют выживанию и росту фолликулов во время перехода от преантрального к раннему антральному за счет подавления апоптоза гранулезных клеток и атрезии фолликулов.Таким образом, например, GDF-9 усиливает преантральный рост фолликулов, регулируя выработку андрогенов клетками теки.

Вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ) включают контролируемое развитие фолликулов и стимуляцию экзогенными гормонами созревания ооцитов. Тем не менее успешное созревание ооцита in vitro (IVM) устранит необходимость в гормональной стимуляции, используемой при ВРТ. Кроме того, понимание молекулярных и клеточных механизмов в контроле развития фолликулов во время перехода от преантрального к раннему антральному, возможно, что протоколы IVM могут быть разработаны для обеспечения сигнального механизма, необходимого для компетентности созревания ооцитов.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *