© Copyright by Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2012

Wszystkie prawa zastrzeżone .

Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci cal ści bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Autorzy i Wydawnictwo dołożyli wszelkich starań, aby wybór i dawkowanie leków w tym opracowaniu były zgodne z aktualnymi wskazaniami i praktyką kliniczną. Mimo to, ze względu na stan wiedzy, zmiany regulacji prawnych i nieprzerwany napływ nowych wyników badań dotyczących podstawowych i niepożądanych działań leków, Czytelnik musi brać pod uwagę informacje zawarte w ulotce dołączonej do każdego opakowania, aby nie przeoczyć ewentualnych zmian we wskazaniach i dawkowaniu. Dotyczy to także specjalnych ostrzeżeń i środków ostrożności. Należy o tym pamiętać, zwłaszcza w przypadku nowych lub rzadko stosowanych substancji.

Recenzent: prof. dr hab. n. med. Witold Malinowski

Redaktorzy ds. publikacji medycznych: Hanna Dubrowska, Stella Nowośnicka-Pawlitko

Redaktorzy merytoryczni: Barbara Kowalska, Urszula Dubisz, Magdalena Pluta

Korekta: Zespól

Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak-Mirońska

Na okładce wykorzystano zdjęcie rzeźby Xawerego Dunikowskiego „Kobieta brzemienna I" ze zbiorów Zamku Królewskiego na Wawelu w Krakowie. Fot. Stanisław Michta.

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2012 r., (wyd. I – 2 dodruk)

Warszawa 2021

ISBN 978-83-200-6353-0

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695 43 21

www.pzwl.pl

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 42 680 44 88; infolinia: 801 33 33 88

e-mail: wysylkowa@pzwl.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie PZWL Wydawnictwa Lekarskiego: mobisfera.pl

„Celem, który przyświecał powstaniu tej książki, było stworzenie monografii dla wszystkich zajmujących się położnictwem. Publikacja obejmuje podstawową wiedzę z zakresu medycyny perinatalnej, ale również ukazuje potencjalne kierunki jej dalszego rozwoju, zgodnego z zasadami medycyny opartej na dowodach - evidence based medicine”.

Grzegorz H. Bręborowicz

Prof. dr hab. n. med.

GRZEGORZ H. BRĘBOROWICZ

Ukończył studia matematyczne na Uniwersytecie Wrocławskim, a następnie medycynę w Akademii Medycznej w Poznaniu. Obecnie jest kierownikiem Katedry i Kliniki Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu. W latach 2002-2008 był rektorem Akademii Medycznej w Poznaniu i przyczynił się do przekształcenia tej uczelni w Uniwersytet Medyczny. Przez kilka lat pracował w Universite Pierre et Marie Curie w Paryżu oraz w Uniwersytecie w Cambridge. Zasadniczym polem jego zainteresowań naukowych jest medycyna perinatalna oraz matematyczna analiza sygnałów biologicznych.

Promotor kilkudziesięciu rozpraw doktorskich oraz opiekun kilku rozpraw habilitacyjnych. Redaktor trzech czasopism o tematyce związanej z medycyną perinatalną, członek licznych kolegiów redakcyjnych polskich i zagranicznych czasopism naukowych. Autor i współautor wielu publikacji książkowych, redaktor kilku monografii, organizator licznych programów i sympozjów z dziedziny ginekologii i położnictwa, członek polskich i zagranicznych towarzystw naukowych, znakomity dydaktyk i nauczyciel akademicki.

Dr hab. n. med., prof. UMP

WIESŁAW MARKWITZ

Adiunkt w Katedrze i Klinice Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu. Członek Polskiego Towarzystwa Ginekologicznego, Polskiego Towarzystwa Immunologicznego i Polskiego Towarzystwa Medycyny Perinatalnej.

Autor i współautor 126 prac naukowych, 24 rozdziałów w podręcznikach i monografiach oraz 43 komunikatów zjazdowych.

Uczestnik licznych kursów i szkoleń. Współorganizator i aktywny uczestnik sympozjów organizowanych przez Polskie Towarzystwo Medycyny Perinatalnej i Polskie Towarzystwo Ginekologiczne. Nauczyciel akademicki. W latach 2005-2012 Prodziekan ds. Kształcenia Podyplomowego II Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu.

Autorzy

Dr hab. n. med. Beata Banaszewska

Klinika Niepłodności i Endokrynologii Rozrodu Katedra Ginekologii, Położnictwa i Onkologii Ginekologicznej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. med. Hanna Billert

Zakład Anestezjologii Doświadczalnej Katedra Anestezjologii i Intensywnej Terapii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Ginekologiczno-Położniczy Szpital Kliniczny w Poznaniu

Dr n. med. Maciej Brązert

Klinika Niepłodności i Endokrynologii Rozrodu Katedra Ginekologii, Położnictwa i Onkologii Ginekologicznej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. Grzegorz H. Bręborowicz

Katedra i Klinika Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. Zbigniew Celewicz

Klinika Medycyny Matczyno-Płodowej i Ginekologii Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie

Prof. dr hab. n. med. Janusz Gadzinowski

Katedra i Klinika Neonatologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. praw. Joanna Haberko

Katedra Prawa Cywilnego, Handlowego i Ubezpieczeniowego Wydział Prawa i Administracji Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Dr n. med. Anissa Hamid-Sowińska

Katedra i Klinika Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr n. med. Rafał Kocyłowski

Katedra i Klinika Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr n. biol. Jadwiga Łuczak-Wawrzyniak

Zespół Psychologów Ginekologiczno-Położniczego Szpitala Klinicznego Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr n. med. Mateusz Madejczyk

Katedra i Klinika Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. med., prof. UMP Wiesław Markwitz

Katedra i Klinika Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. med. Michał Nowicki

Katedra i Zakład Histologii i Embriologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. med., prof. UM Piotr Oszukowski

Zakład Morfologii Klinicznej Katedra Anatomii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

Prof. dr hab. n. med. Leszek Pawelczyk

Klinika Niepłodności i Endokrynologii Rozrodu Katedra Ginekologii, Położnictwa i Onkologii Ginekologicznej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. Elżbieta Ronin-Walknowska

Klinika Medycyny Matczyno-Płodowej i Ginekologii Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie do roku 2009

Dr hab. n. med. Mariola Ropacka-Lesiak

Katedra i Klinika Perinatologii i Ginekologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. med., prof. UM Piotr Sieroszewski

Klinika Medycyny Płodu i Ginekologii I Katedra Ginekologii i Położnictwa Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

Prof. dr hab. n. med. Violetta Skrzypulec-Plinta

Katedra Zdrowia Kobiety Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

Prof. dr hab. n. med. Marta Szymankiewicz

Katedra i Klinika Neonatologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr hab. n. med., prof. UMK Łukasz Wicherek

Katedra i Klinika Ginekologii Onkologicznej i Pielęgniarstwa Ginekologicznego Uniwersytetu Mikołaja Kopernika Oddział Kliniczny Ginekologii Onkologicznej Centrum Onkologii w Bydgoszczy

Prof. dr hab. n. med. Jacek Wysocki

Katedra Profilaktyki Zdrowotnej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. Maciej Zabel

Katedra i Zakład Histologii i Embriologii Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Dr n. med. Maciej Ziętek

Klinika Medycyny Matczyno-Płodowej i Ginekologii Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie

Przedmowa

W ostatnich kilkudziesięciu latach coraz częściej zamiast określenia położnictwo – z całą pewnością najstarszej specjalności medycznej – używa się pojęcia medycyna perinatalna. Ma to na celu podkreślenie spójności między życiem wewnątrzmacicznym a pierwszymi miesiącami życia noworodka. Druga połowa XX wieku to okres niezwykłego rozwoju tej specjalności, wynikiem czego jest poprawa stanu nowo narodzonych dzieci, ich mniejsza umieralność i zachorowalność.

Na jednej z pierwszych konferencji medycyny perinatalnej w Polsce (Poznań, 1971 rok) we wstępie do przygotowanych pamiętników napisano: „Moment porodu ma w sobie wiele cech dramatycznych, które powodują, że stał się on centralnym punktem procesu rozrodu. W oczach fachowców nie przesłoniło to jednak zasadniczej prawdy, a mianowicie tego, że zdrowe dziecko jest logicznym wynikiem prawidłowej ciąży oraz tego, że łatwy i fizjologiczny poród chorego płodu nie jest w stanie naprawić szkodliwości zaistniałych w ciąży. Na tych szkodliwościach i sposobach zmierzających do ich usunięcia jest skupiona cała uwaga i cały wysiłek dzisiejszej nauki położniczej”. Pomimo upływu czasu charakterystyka ta bardzo dobrze oddaje cele współczesnej medycyny perinatalnej.

Nauczanie położnictwa w naszym kraju ma długą tradycję. Za najstarszą polską książkę o treści położniczej uznaje się dzieło nieznanego autora, które zostało wydane w 1423 roku w Krakowie. Książka ta, której dwunasta księga pt.: „Nauka o rodzeniu człowieka, gdzie jest opisane, jakim sposobem płód z żywota matki na świat przychodzi”, dotyczy położnictwa, a w 1588 roku została przetłumaczona na język rosyjski. Do końca XVIII wieku książki o treści położniczej miały charakter podręczników dla położnych lub poradników dla kobiet rodzących. Dopiero na przełomie XIX i XX wieku zostały opublikowane w języku polskim pierwsze klasyczne podręczniki położnictwa i ginekologii przeznaczone dla lekarzy zajmujących lub przygotowujących się do wykonywania tej specjalności. Spośród autorów tych podręczników należy wspomnieć o H. Jordanie, S. Dobrowolskim,

S. Gaszyńskim, S. Rosnerze, A. Czyżewiczu i B. Kowalskim. W drugiej połowie XX wieku ukazało się kilka monografii oraz podręczników przygotowanych przez różne ośrodki akademickie w naszym kraju (Poznań, Warszawa, Kraków). W tym okresie znaczne zasługi w nauczaniu położnictwa położył Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, który w ostatnich kilkudziesięciu latach wielokrotnie wydawał monografie oraz podręczniki położnictwa i ginekologii dla studentów studiów medycznych.

Celem, który przyświecał powstaniu tej książki, było stworzenie monografii dla wszystkich zajmujących się położnictwem. Publikacja obejmuje podstawową wiedzę z zakresu medycyny perinatalnej, ale również ukazuje potencjalne kierunki jej dalszego rozwoju, zgodnego z zasadami medycyny opartej na dowodach – evidence based medicine.

Pragnę wyrazić serdeczne podziękowanie Autorom, reprezentującym wszystkie ośrodki akademickie w Polsce, za przyjęcie zaproszenia do współpracy i za trud włożony w przygotowanie monografii.

Szczególne podziękowania za pomoc w redagowaniu poszczególnych tomów kieruję do profesorów: Wiesława Markwitza, Tomasza Paszkowskiego, Ryszarda Poręby i Mirosława Wielgosia. Za szczególnie wartościowe uważam zaproszenie przez doświadczonych położników swoich uczniów do przygotowania poszczególnych rozdziałów monografii, gdyż w przyszłości, w znacznej mierze, to od nich będzie zależał poziom nauczania położnictwa w naszym kraju.

Współpraca z Wydawnictwem Lekarskim PZWL, a szczególnie inspiracja i otwartość na nowe pomysły jego pracowników, stanowiła podłoże powstania tej monografii. Wyrazem takiej współpracy jest między innymi umieszczenie na okładce zdjęcia jednej z rzeźb Xawerego Dunikowskiego z cyklu „Kobiety brzemienne”. Ma to dla mnie znaczenie symboliczne, została ona bowiem wykorzystana przed ponad 50 laty w pamiętnikach pierwszej konferencji Sekcji Medycyny Perinatalnej Polskiego Towarzystwa Ginekologicznego zorganizowanej w Poznaniu.

Grzegorz H. Bręborowicz

Rozdział 1 Fizjologia rozrodczości

1.1. Cykl miesiączkowy Maciej Brązert, Leszek Pawelczyk

1.1.1 Fizjologia cyklu miesiączkowego

U kobiet w wieku rozrodczym – od pokwitania do menopauzy – dochodzi do cyklicznych zmian neurohormonalnych oraz morfologicznych, których celem jest przygotowanie narządów płciowych do zapłodnienia i implantacji zarodka. Zmiany te, trwające najczęściej 28±7 dni (w 95% przedziale ufności wynoszą 28±4 dni), są silnie zaznaczone w jajnikach (cykl jajnikowy) oraz w macicy (cykl endometrialny), ale dotyczą także szyjki macicy, jajowodów i pochwy (przede wszystkim jej nabłonka) [1]. Procesy zachodzące w przebiegu cyklu płciowego są uwarunkowane prawidłowym działaniem układu nerwowego (kora mózgu i podwzgórze) oraz gruczołów dokrewnych (przysadka mózgowa i jajnik). Zrozumienie tej niezwykle precyzyjnej, lecz także wrażliwej na czynniki zewnętrzne i wewnętrzne homeostazy cyklu płciowego, jest podstawą wiedzy o funkcji rozrodczej organizmu kobiety.

Aby dokładnie opisać fizjologię cyklu miesiączkowego, należy wcześniej przedstawić podstawowe informacje z zakresu endokrynologii dotyczące funkcjonowania osi podwzgórze–przysadka–jajnik.

1.1.1.1 Anatomia i fizjologia osi podwzgórze–przysadka–jajnik

Przez wiele lat wiedza na temat regulacji cyklu miesiączkowego u człowieka koncentrowała się wokół dwóch głównych ośrodków sprawujących nadrzędne funkcje regulatorowe w procesach rozrodczych – podwzgórza i przysadki mózgowej. Jajnik uważano za docelowy narząd efektorowy i endokrynny, odpowiadający na stymulację tropową. Postęp naukowy, jaki dokonał się w ostatnim czasie w dziedzinie neuroendokrynologii, przypisuje coraz większe znaczenie peptydom i steroidom jajnikowym, zwłaszcza tym produkowanym i wydzielanym przez pęcherzyk, w którym ma nastąpić owulacja. Zatem skomplikowany system regulacji jajeczkowania opiera się na silnej pętli sprzężeń zwrotnych między ośrodkowym układem nerwowym, narządem tropowym (przysadką) a gonadą.

Podwzgórze (hypothalamus)

Jest niewielką strukturą nerwową stanowiącą dolną część międzymózgowia, usytuowaną powyżej skrzyżowania nerwów wzrokowych i poniżej trzeciej komory. Pozostaje w ścisłym związku anatomiczno-czynnościowym z przysadką mózgową, tworząc zorganizowany układ podwzgórzowo-przysadkowy. Anatomicznie podwzgórze składa się z części przykomorowej, pośredniej i bocznej, a każda z tych struktur zawiera obszary zwane jądrami, które stanowią skupiska komórek nerwowych o konkretnej funkcji. Struktury te łączą się z przysadką przez tzw. lejek, określany też mianem szypuły przysadki. Podwzgórze jest miejscem wytwarzania oraz wydzielania wielu czynników, które mają zdolności pobudzające lub hamujące uwalnianie hormonów tropowych przysadki [2, 3].

Rycina 1.1. Schemat działania GnRH na przysadkę mózgową.

Synteza i wydzielanie hormonów na różnych poziomach biologicznych są regulowane za pomocą wzajemnych powiązań czynnościowych o charakterze sprzężeń zwrotnych. W obrębie osi podwzgórze–przysadka–obwodowe gruczoły dokrewne regulacja odbywa się w zakresie pętli długiej, krótkiej i ultrakrótkiej. Pętla długa sprzężenia zwrotnego polega na oddziaływaniu krążących we krwi hormonów jajnikowych na receptory steroidowe w podwzgórzu (a także w przysadce). Pętla krótka dotyczy bezpośredniego działania hamującego hormonów tropowych przysadki na podwzgórze, a pętla ultrakrótka miejscowej regulacji syntezy przez hormon w obrębie samej komórki (ryc. 1.1).

Podwzgórze ma także wiele połączeń z innymi regionami mózgu, w tym z układem limbicznym (hipokamp i ciało migdałowate), wzgórzem i mostem, które umożliwiają integrację czynności układu rozrodczego z innymi czynnościami neurohormonalnymi [4]. Połączenia te, jak dotąd, nie zostały szczegółowo poznane, niemniej znane są korelacje np. głodu, stanu emocjonalnego czy popędu płciowego z układem rozrodczym człowieka. Hormony podwzgórzowe są uwalniane w sposób pulsacyjny z zakończeń podwzgórzowych włókien nerwowych do przestrzeni okołowłośniczkowej układu podwzgórzowego, skąd migrują do przysadki gruczołowej za pośrednictwem charakterystycznego krążenia wrotnego. Są to liberyny i statyny, które pobudzają lub hamują uwalnianie hormonów z przedniego płata przysadki.

Do czynników wydzielanych przez podwzgórze należą pobudzające uwalnianie hormonów: tyreoliberyna (TRH), somatoliberyna (GHRH), gonadoliberyna (GnRH, LHRH), kortykoliberyna (CRH) i czynnik uwalniający prolaktynę (PRH). Do czynników hamujących uwalnianie hormonów należą somatostatyna (SS) i prolaktostatyna (PIF).

Rycina 1.2. Schemat regulacji neurohormonalnej między podwzgórzem, przysadką i jajnikiem. GnRH – gonadoliberyna, GAP – polipeptyd związany z GnRH, FSH – folitropina, LH – lutropina.

Gonadoliberyna jest 10-aminokwasowym neuropeptydem wytwarzanym w jądrze łukowatym w podstawno-przyśrodkowej części podwzgórza. Produktem ekspresji genu GnRH jest 92-aminokwasowe białko prekursorowe, które oprócz właściwego hormonu uwalniającego gonadotropiny zawiera także polipeptyd GAP (peptyd związany z GnRH). Białko to nie tylko dodatnio wpływa na wydzielanie gonadotropin, ale jest także silnym czynnikiem hamującym wydzielanie prolaktyny. GnRH jest wydzielany w sposób pulsacyjny, a amplituda i częstość pulsów determinują uwalnianie zarówno FSH, jak i LH z przysadki mózgowej w charakterystycznym dla danej fazy cyklu schemacie (ryc. 1.2). Nieprzerwana, pulsacyjna stymulacja przysadki przez GnRH jest niezbędna do prawidłowego pobudzania komórek gonadotropowych, a przez krótki okres półtrwania hormonu (2–4 minuty) zmiany częstości pulsów natychmiast modulują wydzielanie danej gonadotropiny. I tak w fazie folikularnej obserwuje się częste pulsy GnRH o małej amplitudzie, natomiast w lutealnej dłuższe odstępy i wysoką amplitudę (ryc. 1.3).

Rycina 1.3. Schemat pulsacyjnego wydzielania gonadoliberyny (GnRH) w poszczególnych fazach cyklu.

Profil pulsacji GnRH określono pośrednio za pomocą pomiarów stężeń lutropiny (LH), która charakteryzuje się długim okresem półtrwania. Zatem prawdopodobnie amplituda i częstość pulsów gonadoliberyny przedstawiają się następująco:

Średnia amplituda pulsów wynosi 6,5–7,2 jm./l w fazie folikularnej, ok. 15 jm./l w fazie lutealnej i ok. 8 jm./l tuż przed miesiączką.

Częstość pulsów:

wczesna faza folikularna – 90 minut;

późna faza folikularna – 60–70 minut;

wczesna faza lutealna – 100 minut;

późna faza lutealna – 200 minut (ryc. 1.3).

Za cykliczny proces wydzielania hormonu GnRH jest odpowiedzialny tzw. generator pulsów działający na zasadzie wewnątrzpochodnej aktywności neuronów GnRH, a te z kolei są poddane wpływowi wielu czynników modulujących. Oprócz wspomnianych powyżej pętli sprzężeń zwrotnych między GnRH a steroidami jajnika (estrogeny, progesteron, androgeny) oraz gonadotropinami przysadkowymi istnieją jeszcze sygnały płynące z wyższych pięter ośrodkowego układu nerwowego, wpływające na wydzielanie GnRH. Dotychczas poznane czynniki to: aminy katecholowe (noradrenalina i adrenalina, dopamina), estrogeny katecholowe, indolaminy (serotonina, melatonina), neuropeptyd Y, kwas γ-aminomasłowy (GABA) oraz endogenne opioidy (endorfiny, dynorfina, kefalina).

Noradrenalina jest syntetyzowana łącznie z serotoniną w komórkach dolnej części pnia mózgu i śródmózgowia, jednak w przeciwieństwie do niej zwiększa częstotliwość i amplitudę pulsów GnRH [5].

Adrenalina prawdopodobnie zwiększa amplitudę pulsów.

Ekspresję genu neuropeptydu Y regulują steroidy gonad [6], sam hormon zaś stymuluje pulsacyjne wydzielanie GnRH, natomiast w przysadce nasila odpowiedź gonadotropinową na GnRH. Przy braku obecności estrogenów hamuje jednak powyższą odpowiedź.

Endogenne opioidy odgrywają znaczącą rolę w regulacji GnRH, hamując wydzielanie GnRH w podwzgórzu, a tym samym wydzielanie gonadotropin [7]. Prawdopodobnie steroidy płciowe pobudzają aktywność opioidoergiczną, zamykając pętlę sprzężenia zwrotnego [8]. Wydzielanie endorfin ma przebieg zmienny w czasie cyklu miesiączkowego – w fazie lutealnej łączne działanie estradiolu i progesteronu znacznie zwiększa ich produkcję i supresję GnRH [9], natomiast w okresie krwawienia miesiączkowego stężenia endorfin gwałtownie spadają. W stanach zwiększonego stresu oraz wysiłku fizycznego zmiany stężeń opioidów prowadzą do supresji przysadki mózgowej i zmniejszenia wydzielania gonadotropin, co może prowadzić do zaburzeń cyklu płciowego.

Dopamina hamuje (głównie na drodze guzowo-lejkowej) wydzielanie prolaktyny, ale także bezpośrednio wpływa supresyjnie na jądro łukowate i wydzielanie GnRH.

Melatonina prawdopodobnie wpływa hamująco na uwalnianie hormonów niezależnie od steroidów płciowych.

Przysadka mózgowa

Składa się z dwóch anatomicznych części zwanych płatami. Płat tylny (część nerwowa), powstały z neuroektodermy międzymózgowia, jest anatomicznym przedłużeniem podwzgórza i funkcjonalnie jest jego częścią. Nie wytwarza on własnych hormonów, a jedynie magazynuje i wydziela oksytocynę i wazopresynę. Płat przedni, zwany również gruczołowym (adenohypophysis), składa się z części gruczołowej i guzowej, powstałych w procesie rozwoju embriologicznego z ektodermy jamy ustnej – tzw. kieszonki Rathkego. Na jego budowę składają się wydzielnicze komórki kwasochłonne, produkujące hormon wzrostu (GH), prolaktynę (PRL) i adrenokortykotropinę (ACTH), barwnikooporne, wydzielające tyreotropinę (TSH) oraz zasadochłonne, uwalniające gonadotropiny. Część gruczołowa nie ma bezpośredniego połączenia neuronalnego z podwzgórzem. Drogę transmisji zapewnia jednak specyficzne połączenie naczyniowe zwane układem wrotnym przysadki.

Unaczynienie przysadki zapewnia tętnica szyjna wewnętrzna przez tętnice przysadkowe dolne oraz koło tętnicze przez tętnice przysadkowe górne. Krew odpływa natomiast do zatok jamistych. Płat przedni nie jest bezpośrednio zaopatrywany w krew. Tętnice przysadkowe górne unaczyniają przede wszystkim lejek, razem z wyniosłością pośrodkową podwzgórza, gdzie tworzą układ naczyń włosowatych. Te łączą się w żyły wrotne przysadki, osiągające część gruczołową płata przedniego, i rozchodzą wtórnie w żylne naczynia włosowate typu zatokowego. Taka analogia z systemem zaopatrzenia wątroby nazwana została układem wrotnym przysadki. Wyżej opisany układ umożliwia, oprócz odpowiedniego ukrwienia, również bezpośredni transport podwzgórzowych neurohormonów, a zatem kontrolę produkcji i wydzielania hormonów tropowych. Jak się okazało, w systemie może zachodzić transport wsteczny, co wyjaśnia wpływ przysadki na czynność podwzgórza na zasadzie pętli krótkiej sprzężenia zwrotnego [10].

Hormony wydzielane przez przysadkę

Gonadotropiny: folitropina (FSH) i lutropina (LH) są produkowane przez zasadochłonne komórki przedniego płata przysadki w odpowiedzi na pulsacyjną stymulację GnRH. Są glikoproteinami składającymi się z podjednostki α i podjednostki β, która odpowiada za łączenie z receptorem, a tym samym za aktywność biologiczną [11, 12]. Podjednostka α składa się z 92 aminokwasów i wykazuje homologię z TSH i hCG. Podstawową funkcją gonadotropin w organizmie ludzkim jest stymulacja wzrostu pęcherzyków jajnika oraz produkcji hormonów steroidowych – estrogenów, androgenów i progesteronu. Schemat działania gonadotropin najlepiej obrazuje teoria dwóch komórek, która jest podstawą rozwoju pęcherzyków jajnikowych. Komórki ziarniste posiadają receptor dla FSH oraz zdolność aromatyzacji androgenów do estrogenów. Komórki tekalne mają receptor dla LH i zdolność produkcji androgenów z cholesterolu. Ponadto w okresie przedowulacyjnym w pęcherzyku dominującym interakcje estrogen–FSH stymulują pojawianie się receptorów dla lutropiny na komórkach ziarnistych (ryc. 1.4).

Rycina 1.4. Teoria dwóch komórek. ATP – adenozynotrifosforan, cAMP – cykliczny adenozynomonofosforan, FSH – folitropina.

FSH stymuluje rozwój i wzrost pęcherzyków w jajniku, doprowadzając do rozwoju pęcherzyka przedowulacyjnego. LH stymuluje sam proces owulacji oraz rozwój ciałka żółtego. Dokładny mechanizm zostanie przedstawiony w dalszej części rozdziału.

Chociaż głównym mechanizmem uwalniania gonadotropin jest pulsacja GnRH wraz z sygnałami sprzężeń zwrotnych i modulacją innych peptydów podwzgórzowych, to istnieje również wewnątrzprzysadkowy system auto- i parakrynny. W jego obrębie działają cytokiny i czynniki wzrostowe, które regulują rozwój i replikację komórek przysadki, a także syntezę i sekrecję hormonów. Dotychczas poznano m.in.: aktywinę, inhibinę, endotelinę, folistatynę, interleukinę, EGF, FGF, czynnik wzrostowy nerwów i IGF-1 [13, 14].

Aktywina i inhibina są peptydami należącymi do rodziny TGF-β, składającymi się z podjednostek α i β. Wyróżnia się dwie formy inhibiny: A i B, składające się z podjednostek α-βA i α-βB. Inhibina jest wydzielana głównie przez komórki ziarniste jajnika, jednak możliwe, że wydzielają ją również komórki gonadotropowe przysadki [15]. Działanie inhibiny polega na selektywnym hamowaniu wydzielania FSH bez wpływu na LH, a w niektórych sytuacjach – również na zwiększaniu aktywności LH [16, 17].

Aktywina występuje w kilku formach biologicznych: A, AB i B, w różnorodnej konfiguracji podjednostek β-homologicznych do tych, które budują cząsteczkę inhibiny. Występują także formy C, AC i E. Aktywina jest produkowana również w komórkach warstwy ziarnistej oraz występuje w komórkach gonadotropowych przysadki. Jej działanie biologiczne polega na zwiększaniu wydzielania FSH, zwiększeniu wytwarzania receptorów dla GnRH, ale również na hamowaniu wydzielania prolaktyny, ACTH i hormonu wzrostu [18]. Jej działanie antagonizują inhibina i folistatyna [19, 20, 21] (ryc. 1.5). Folistatyna jest polipeptydem wydzielanym przez przysadkę mózgową. Hamuje syntezę i wydzielanie FSH oraz zmniejsza odpowiedź FSH na GnRH, prawdopodobnie przez wiązanie i dezaktywację aktywiny.

Przedni płat przysadki syntetyzuje jeszcze inne związki, takie jak: adrenokortykotropina (ACTH), tyreotropina (TSH), hormon wzrostu (GH) i prolaktyna (PRL).

Szczegółowe informacje na temat powyższych gonadotropin znajdzie Czytelnik w odpowiednich pozycjach z zakresu endokrynologii. W celu wyjaśnienia sposobu regulacji cyklu miesiączkowego niezbędne jest jednak omówienie roli prolaktyny (PRL). Jest to 198-aminokwasowy polipeptyd odpowiedzialny głównie za wytwarzanie mleka w gruczołach piersiowych. Doprowadza do wzrostu syntezy kazeiny i laktoalbuminy. Prawidłowe stężenie PRL wynosi średnio 8 ng/ml (3–25) u kobiet w okresie rozrodczym, 200–300 ng/ml w okresie ciąży i ok. 50 ng/ml w okresie karmienia piersią. Transkrypcja genu prolaktyny jest nasilana przez estrogeny, TRH, VIP i różnorodne czynniki wzrostowe, a jej wydzielanie w podwzgórzu podlega ciągłemu, tonicznemu hamowaniu przez dopaminę (PIH) [22]. Brak hamowania powoduje nadmiar prolaktyny, co wywiera działanie antygonadotropowe i może być przyczyną zaburzeń cyklu miesiączkowego oraz mlekotoku. Wydzielanie prolaktyny zwiększa się podczas drażnienia brodawek sutkowych, stresu i wysiłku fizycznego oraz po przyjęciu niektórych leków, a także jest zależne od rytmu dobowego – zwiększa się podczas snu.

Tylny płat przysadki mózgowej jest bezpośrednim przedłużeniem dróg nerwowych podwzgórza do części siodła tureckiego. Hormonami produkowanymi przez komórki neurosekrecyjne jądra nadwzrokowego i przykomorowego podwzgórza oraz uwalnianymi przez aksony w tylnym płacie przysadki są wazopresyna (hormon antydiuretyczny, ADH) i oksytocyna. Hormony te są również wydzielane drogą alternatywną do płynu mózgowo-rdzeniowego i układu wrotnego przysadki, gdzie modulują sekrecję gonadotropin i ACTH.

Główną funkcją wazopresyny jest regulacja osmolalności i objętości krwi. Wpływa ona na wchłanianie zwrotne wody w dalszej części kanalików nerkowych i kurczenie się naczyń krwionośnych. Niedobór tego hormonu powoduje poliurię i moczówkę prostą.

Oksytocyna pobudza kurczliwość komórek mioepitelialnych gruczołu piersiowego oraz mięśniówki macicy. Jest silnym czynnikiem wywołującym skurcze macicy podczas porodu, zwłaszcza w jego II okresie. Wydzielanie mleka zachodzi na drodze odruchu brodawkowego – po stymulacji (ssaniu brodawki sutkowej) impuls przez nerwy międzyżebrowe trafia do podwzgórza. Wyrzut oksytocyny powoduje skurcz komórek mięśniowo-nabłonkowych otaczających przewody wyprowadzające i wytrysk mleka.

Rycina 1.5. Schemat budowy cząsteczek inhibiny i aktywiny.

1.1.1.2 Komunikacja między podwzgórzem, przysadką mózgową i jajnikiem

Regulacja odbywa się na zasadzie pętli sprzężeń zwrotnych ze steroidami płciowymi. Szczególną rolę w regulacji odgrywa estradiol, działając przez sprzężenie zwrotne zarówno ujemne, jak i dodatnie.

Ujemne sprzężenie zwrotne zachodzi między hormonem wydzielanym z organu docelowego, np. estradiolu z jajnika, a podwzgórzem i przysadką mózgową. Polega na hamowaniu uwalniania GnRH oraz FSH i LH w odpowiedzi na zwiększenie stężeń estradiolu. Działanie estradiolu polega przede wszystkim na zmniejszeniu amplitudy pulsów GnRH. Jeśli dojdzie do przerwania tej pętli, jak np. dzieje się w okresie menopauzy, gonadotropiny są produkowane przez przysadkę w bardzo dużych ilościach.

Dodatnie sprzężenie zwrotne zachodzi między estradiolem uwalnianym z pęcherzyka przedowulacyjnego a podwzórzem i przysadką mózgową. Polega na zwiększeniu uwalniania GnRH i następnie FSH i LH w odpowiedzi na pik estradiolu. Zachodzi w momencie, gdy stężenie estradiolu jest większe niż 200–450 pg/ml i utrzymuje się na tym poziomie przez co najmniej 2 dni. Wyrzut gonadotropin, przede wszystkim LH, jest niezbędny do prawidłowego przebiegu owulacji i dalszych etapów dojrzewania komórki jajowej.

Progesteron wydzielany w fazie lutealnej cyklu miesiączkowego hamuje wydzielanie gonadotropin przez mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego. Działa hamująco głównie na częstotliwość pulsów GnRH.

1.1.1.3 Hormony steroidowe wydzielane przez jajnik

Hormony steroidowe możemy podzielić na trzy grupy w zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce:

C-21 steroidy: progestageny, kortykosteroidy (podstawowa struktura ich cząsteczki to pregnan);

C-19 steroidy: androgeny (podstawowa struktura ich cząsteczki to androstan);

C-18 steroidy: estrogeny (podstawowa struktura ich cząsteczki to estrad).

Steroidogeneza w organizmie kobiety zachodzi w jajniku, nadnerczach i w łożysku. Estrogeny, androgeny i progesteron mogą być produkowane przez wszystkie trzy narządy, natomiast kortykosteroidy jedynie przez nadnercza.

Steroidogeneza w jajniku rozpoczyna się od powstania z cholesterolu (prekursor steroidów) pregnenolonu, a dalsze przemiany mogą zachodzić na drodze Δ-4 lub Δ-5. W fazie folikularnej przeważa droga Δ-5, a w lutealnej droga Δ-4 (ryc. 1.6).

Rycina 1.6. Steroidogeneza.

Estrogeny

Estrogeny stanowią grupę C-18 steroidów. Wyróżnia się trzy podstawowe estrogeny: estron (E₁), 17-β-estradiol (E₂) i estriol (E₃) (ryc. 1.7).

Hormony te są produkowane przede wszystkim przez

jajnik i łożysko oraz powstają w wyniku obwodowej konwersji z innych hormonów (androstendionu, testosteronu). Metabolizm estrogenów polega na ich sprzęganiu z glukuronianem oraz siarczanem i wydalaniu przede wszystkim z moczem, a w niewielkiej ilości z kałem.

17-β-estradiol jest estrogenem o największej aktywności biologicznej u kobiety w okresie rozrodczym.

Rycina 1.7. Budowa estrogenów.

Stężenie tego hormonu zmienia się zależnie od fazy cyklu i wynosi od ok. 50 pg/ml w okresie wczesnej fazy folikularnej aż do 400–600 pg/ml w okresie okołoowulacyjnym. Większość 17-β-estradiolu pochodzi z jajnika, a tylko ok. 5% z obwodowej konwersji z estronu. 17-β-estradiol może również pochodzić z konwersji androgenów w tkankach obwodowych. W osoczu związany jest w 60% z albuminami oraz w 38% z białkami wiążącymi steroidy płciowe (SHBG). W wątrobie jest metabolizowany poprzez estron do estriolu.

Estron jest 5-krotnie mniej aktywny od 17-β-estradiolu. Stanowi główny estrogen w okresie pomenopauzalnym. Powstaje głównie na drodze konwersji obwodowej z androstendionu oraz jako metabolit 17-β-estradiolu w wątrobie.

Estriol jest estrogenem o najsłabszym działaniu biologicznym. Blokując receptor estrogenowy, osłabia proliferacyjne działanie innych estrogenów na endometrium. Powstaje głównie jako metabolit 17-β-estradiolu i estronu w wątrobie.

Działanie biologiczne estrogenów:

Warunkowanie rozwoju drugo- i trzeciorzędowych cech płciowych.

Działanie proliferacyjne na błonę śluzową macicy i przygotowanie do działania progesteronu.

Zwiększenie masy mięśniowej macicy oraz zwiększenie perystaltyki jajowodów.

Działanie rozluźniające na mięśnie okrężne szyjki macicy i zwiększenie ilości przeźroczystego śluzu ułatwiającego penetrację plemników.

Pobudzenie wzrostu i złuszczania komórek nabłonkowych pochwy.

Pobudzenie wzrostu nabłonka kanalików i pęcherzyków w gruczole sutkowym.

Zwiększenie libido.

Działanie metaboliczne estrogenów:

Wpływ na biosyntezę tłuszczów, białek, zasad purynowych i piramidowych.

Zwiększenie syntezy białka wiążącego steroidy płciowe (SHBG), białka wiążącego kortyzol (CBG) i białka wiążącego tyroksynę (TBG).

Działanie prozakrzepowe, zwiększenie stężenia czynników II, VII, IX i Xa, zmniejszenie stężenia fibrynogenu i antytrombiny.

Hamowanie procesu osteolizy, a pobudzenie kościotworzenia.

Wpływ na rozmieszczenie tkanki tłuszczowej o typie kobiecym.

Zatrzymywanie wody w organizmie, poprawienie elastyczności tkanek.

Korzystny wpływ na stan psychoemocjonalny.

Gestageny

Naturalnym gestagenem występującym w organizmie kobiety jest progesteron. Jest to C-21 steroid produkowany przez ciałko żółte i łożysko. We krwi jest transportowany w 80% przez albuminy, a w 18% przez transkortynę (CBG). W fazie folikularnej stężenie progesteronu jest bardzo niskie i wynosi ok. 0,9 ng/ml. Zwiększenie syntezy do stężenia ok. 2 ng/ml przypada na okres okołoowulacyjny ze szczytem w środku fazy lutealnej (10–20 ng/ml). Progesteron jest metabolizowany w wątrobie do pregnandiolu i wydalany jako glukuronian pregnandiolu, głównie z moczem (ryc. 1.8).

Rycina 1.8. Progesteron i jego metabolity.

Działanie biologiczne progesteronu:

Powoduje cykliczne zmiany sekrecyjne błony śluzowej macicy przygotowujące do ciąży.

Powoduje rozpulchnienie i przekrwienie mięśnia macicy, zmniejszenie jego kurczliwości oraz perystaltyki jajowodów.

Wpływa na śluz szyjkowy, który staje się gęsty i nieprzenikliwy dla plemników.

Powoduje zmiany w nabłonku pochwy (nasilenie grupowania i zwijania się komórek).

W gruczołach sutkowych działa synergistycznie z estrogenami (rozplem kanalików i pęcherzyków gruczołowych).

Działanie metaboliczne progesteronu:

Powoduje wzrost syntezy glukagonu.

Powoduje osłabienie hipoglikemizującego działania insuliny.

Działa diuretycznie przez blokowanie aldosteronu w nerkach.

Podwyższa temperaturę ciała.

Działa antyandrogennie (blokuje 5-α-reduktazę).

Androgeny

Androgeny są C-19 steroidami pochodzącymi z jajnika (komórki tekalne, wnękowe i interstycjalne) i z nadnerczy (warstwa siatkowata) oraz powstającymi w wyniku obwodowej konwersji z proandrogenów (wątroba, skóra, mięśnie szkieletowe). Najważniejszymi spośród nich są: testosteron, androstendion i dehydroepiandrosteron (tzw. Δ-4 i Δ-5 androgeny). Testosteron, androstendion i dehydroepiandrosteron mogą być produkowane zarówno przez jajnik, jak i nadnercza, natomiast siarczan dehydroepiandrosteronu jest wytwarzany głównie przez nadnercza. Krążący testosteron pochodzi w 25% z jajnika, w 25% z nadnerczy, a 50% powstaje w wyniku obwodowej konwersji z androstendionu. Androstendion jest syntetyzowany w 45% przez jajniki, w 45% przez nadnercza, natomiast 10% jest wynikiem obwodowej konwersji. Około 90% dehydroepiandrosteronu i 97% siarczanu dehydroepiandrosteronu jest produkowane przez nadnercza i wydzielane zgodnie z dobowym rytmem wydzielania kortyzolu. Narządem docelowym dla androgenów jest skóra, w której zachodzi konwersja testosteronu do aktywnego dihydrotestosteronu (DHT) pod wpływem 5-α-reduktazy (ryc. 1.9).

Rycina 1.9. Budowa androgenów.

Działanie androgenów:

Wpływają na rozwój drugo- i trzeciorzędowych cech płciowych.

Działają anabolicznie, zwiększają masę mięśniową.

Wpływają pobudzająco na kościotworzenie oraz przyśpieszenie kostnienia nasad kości długich.

Zwiększają libido.

W nadmiarze pobudzają rozwój nadmiernego owłosienia (hirsutyzmu) i zmian skórnych związanych z łojotokiem.

1.1.2 Fazy cyklu jajnikowego

Cykl płciowy, zwany też cyklem miesiączkowym, należy liczyć od pierwszego dnia miesiączki do wystąpienia następnej miesiączki. Jego średnia długość to 28±7 dni, a u większości prawidłowo miesiączkujących kobiet cykl trwa 25–30 dni [23, 24, 25]. Zaburzenia długości cyklu polegające na częstym występowaniu miesiączek (cykl krótszy niż 21 dni) są określane mianem polimenorrhoea, natomiast polegające na rzadkim występowaniu miesiączek (cykl dłuższy niż 35 dni) – oligomenorrhoea. W stanach fizjologicznych, takich jak pokwitanie czy okres okołomenopauzalny, obserwuje się zmiany długości cyklu z wysokim odsetkiem cykli bezowulacyjnych. Prawidłowe krwawienie miesiączkowe trwa 2–6 dni, a utrata krwi mieści się zwykle w przedziale 20–60 ml.

Cykl miesiączkowy można rozpatrywać pod kątem zmian zachodzących w jajniku (wzrost pęcherzyka, owulacja i powstanie ciałka żółtego), endometrium i szyjce macicy.

Cykl jajnikowy dzielimy na fazę folikularną, owulację i fazę lutealną.

1.1.2.1 Faza folikularna

W fazie folikularnej następuje chronologiczna sekwencja zdarzeń promujących rozwój pęcherzyka dominującego, który ulegnie owulacji, uwalniając komórkę jajową. Średnia długość tej fazy wynosi 10–14 dni, jednak skomplikowany cykl rozwoju pęcherzyka zaczyna się już w życiu płodowym. Proces ten można podzielić również pod kątem mechanizmów regulacji na etap niezależny i zależny od gonadotropin.

Pęcherzyk pierwotny

Rozwój pierwotnych gamet żeńskich rozpoczyna się w entodermie pęcherzyka żółtkowego. W 16.–20. tygodniu rozwoju embrionalnego liczba oocytów osiąga liczbę maksymalną, w obu jajnikach sięgającą 6–7 mln [26], z czego w chwili porodu zostaje jedynie 1–2 mln. W wyniku dalszej redukcji ich liczby na drodze atrezji w fazie pokwitania zostaje 300–500 tys. oocytów zdolnych do owulacji. Rzeczywista liczba uwolnionych w ciągu życia w procesie jajeczkowania komórek jajowych wynosi 400–500 [27]. Udowodniono, że organizm ludzki nie jest w stanie produkować komórek jajowych de novo w okresie postnatalnym. Cały proces podziału komórkowego odbywa się zatem prenatalnie i zatrzymuje w fazie diplotenu profazy pierwszego podziału mejotycznego. W tym stadium oocyt pozostaje aż do momentu owulacji, otoczony przez pojedynczą warstwę 8–10 komórek ziarnistych, tworząc pęcherzyk pierwotny (ryc. 1.10).

Rycina 1.10. Pęcherzyk pierwotny.

Uważa się, że za zatrzymanie rozwoju komórki jajowej jest odpowiedzialny inhibitor dojrzewania oocytów (OMI – oocyte maturation inhibitor) produkowany przez komórki ziarniste. Pęcherzyki pierwotne ulegają morfologicznemu wzrostowi i ciągłej redukcji w zakresie liczebności (atrezji), niezależnie od statusu hormonalnego pacjentki (ciąża, owulacje, okresy braku jajeczkowania), pozostając pod kontrolą niezbadanego dotychczas mechanizmu regulacyjnego. Aby mogło dojść do owulacji, z całkowitej puli pęcherzyków pierwotnych musi zostać wyselekcjonowany jeden, który ulegnie wzrostowi i dojrzewaniu oraz uwolni komórkę jajową. Odbywa się to na drodze: rekrutacji, selekcji i dominacji. Poszczególne stadia rozwoju pęcherzyka obejmują kolejno pęcherzyk: primordialny, pierwotny, wtórny (preantralny), antralny i przedowulacyjny.

Rekrutacja pęcherzyka, który ulegnie owulacji, odbywa się w pierwszych dniach cyklu miesiączkowego (1.–4. dzień) [29], jednak pula pęcherzyków, z której zostanie wybrany, swój rozwój rozpoczyna ok. 85 dni przed jajeczkowaniem, niezależnie od gonadotropin (ryc. 1.11).

Za inicjację tego procesu (rozwoju) uważa się wewnętrzne czynniki aktywujące i hamujące, a także czynniki wzrostowe działające przez mechanizmy parakrynne [29]. Według piśmiennictwa są to m.in. GDF-9 (growth differentiation factor 9) i BMP-15 (bone morphogenetic protein 15) [30]. Większość z tych pęcherzyków (najpierw primordialnych, a po aktywacji wzrostu – pierwotnych) ulegnie atrezji, część jednak podlega dalszemu wzrostowi.

Rycina 1.11. Rozwój pęcherzyka jajnikowego – faza zależna i niezależna od gonadotropin.

Pęcherzyk preantralny

Formowanie się pęcherzyków preantralnych (wtórnych) z pęcherzyków pierwotnych zależy od wielu czynników. Czynniki biorące udział w tym procesie w większości należą do rodziny transformującego czynnika wzrostowego β (TGF-β), a są to hormon antymüllerowski (AMH) [31], inhibiny i aktywiny (homolub heterodimery INHBA i INHBB), które stymulują proliferację komórek ziarnistych, promują ich zdolność wiązania FSH oraz hamują syntezę androgenów w komórkach tekalnych. W tym momencie rozpoczyna się etap zależności wzrostu pęcherzyka od gonadotropin. Następuje skojarzenie gotowości przetrwałych pęcherzyków do odpowiedzi na FSH z faktycznym wzrostem stężenia folitropiny na początku cyklu miesiączkowego. Zatem przetrwa pula pęcherzyków wrażliwa na działanie FSH w późnej fazie lutealnej i na początku fazy folikularnej.

Folitropina stymuluje dalsze różnicowanie się kohorty pęcherzyków, które stają się pęcherzykami wtórnymi preantralnymi. Procesowi temu towarzyszy powiększenie oocytu z wielkości 20 µm do 80 µm oraz zastąpienie pojedynczej warstwy komórek ziarnistych wrzecionowatych wieloma warstwami komórek walcowatych cechującymi się zdolnością do produkcji estrogenów. Oocyt wytwarza osłonkę przejrzystą, a komórki zrębu zaczynają przekształcać się w warstwę tekalną. Komórki ziarniste pęcherzyka preantralnego mają zdolność produkcji wszystkich trzech grup steroidów, jednak wytwarzają głównie estrogeny. A FSH w połączeniu z estrogenami stymuluje proliferację komórek ziarnistych oraz kumulację receptorów dla FSH [32, 33]. Wczesne pojawienie się estrogenów w pęcherzyku autokrynnie zwiększa wrażliwość na FSH. Dalszy los pęcherzyka preantralnego zależy od subtelnej równowagi hormonalnej między estrogenami a androgenami jego mikrośrodowiska, pod oczywistą kontrolą FSH i LH. Rozwój pęcherzyków jest możliwy jedynie w sytuacji przewagi stężeń FSH nad stężeniami LH i niskiego stężenia androgenów, które w tej sytuacji mogą nasilać własną aromatyzację. Przy wyższych stężeniach działają jednak hamująco na układ aromatazy, ulegając redukcji do 5-α-androgenów [34]. Androgenizacja pęcherzyka doprowadza do jego apoptozy. Natomiast pęcherzyki, których mikrośrodowisko zostało zdominowane przez estrogeny, przetrwają.

Pęcherzyk antralny

Dominacja FSH i estrogenów okazuje się czynnikiem niezbędnym dla dalszego rozwoju pęcherzyków. Przetrwała, wyselekcjonowana kohorta pęcherzyków wchodzi w stadium pęcherzyka antralnego. Dochodzi do produkcji płynu pęcherzykowego i formowania jamki pod wpływem synergistycznego działania FSH i estrogenów. Komórki ziarniste otaczające komórkę jajową tworzą wzgórek jajonośny (cumulus oophorus). Płyn pęcherzykowy zawiera wysokie stężenia estrogenów i małe stężenia androgenów przy prawidłowej stymulacji FSH. Zaburzenie stosunku tych hormonów na korzyść androgenów doprowadza do degeneracyjnych zmian w pęcherzyku. Podobna sytuacja występuje przy przedwczesnym wzroście stężenia LH w krążeniu i płynie pęcherzykowym. Zatem pęcherzyki antralne, które charakteryzują się najszybszą proliferacją komórek ziarnistych, mają największe szanse dalszego rozwoju i prawdopodobnie zawierają zdrowy oocyt. W tym miejscu zakończony zostaje proces rekrutacji.

Selekcja pęcherzyka dominującego (6.–8. dzień cyklu)

Ten etap jest początkiem przemian, w wyniku których tylko jeden pęcherzyk dotrwa do stadium owulacji. Działanie wysokich stężeń estrogenów w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego z podwzgórzem i przysadką doprowadza do obniżenia stężenia FSH w surowicy krwi. Preferencyjny stan stymulacji pęcherzyków folitropiną zostaje zakończony. Ostatecznie zmniejsza się aktywność aromatazy, co nie daje szansy przetrwania pęcherzykom, które nie wykształciły dostatecznego mikrośrodowiska estrogenowego i tym samym nie uzyskały odpowiedniej liczby receptorów dla FSH (ryc. 1.12).

Rycina 1.12. Wpływ stężenia folitropiny na rozwój pęcherzyków jajnikowych. FSH – folitropina.

W większości przypadków tylko jednemu pęcherzykowi udaje się przetrwać i rozpocząć dominację. Warto wspomnieć, że FSH nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na losy pęcherzyka. Za procesy apoptozy komórek ziarnistych jest także odpowiedzialny czynnik martwicy nowotworu (TNF) i hormon antymüllerowski (AMH), który obecnie próbuje się wykorzystać jako wskaźnik starzenia się jajników lub prognozowania płodności. Pęcherzyk dominujący jest odpowiedzialny za regulację całej osi podwzgórze–przysadka–jajnik. Dochodzi w nim do zwiększenia liczby komórek ziarnistych oraz rozwoju unaczynienia warstwy tekalnej, m.in. dzięki wydzielaniu czynnika VEGF.

Pęcherzyk przedowulacyjny

W następnym etapie – pęcherzyka przedowulacyjnego – dochodzi do powiększenia komórek ziarnistych i utworzenia bogatej sieci naczyń. Gwałtowny wzrost produkcji estrogenów osiąga szczyt na 24–36 godzin przed owulacją [35]. Wysokie miejscowe stężenie estrogenów i peptydów auto- i parakrynnych, pod kontrolą FSH, zapoczątkowuje proces tworzenia receptorów dla LH na komórkach ziarnistych [36]. LH jest niezbędna na końcowych etapach rozwoju pęcherzyka dominującego, umożliwiając jego optymalny rozwój. W momencie największego (i długotrwałego – trwa > 48 godzin) wydzielania estrogenów rozpoczyna się pik LH (dodatnie sprzężenie zwrotne – omówione wcześniej). Lutropina inicjuje proces luteinizacji komórek ziarnistych i rozpoczyna się produkcja niewielkiej ilości progesteronu, który za pomocą subtelnych mechanizmów wzmaga pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego, synchronizację wyrzutu LH i szczytowych wartości FSH. LH stymuluje oddzielenie ciałka kierunkowego i przebieg dalszych etapów podziału mejotycznego (jednak mejoza kończy się dopiero po wniknięciu plemnika). Najprawdopodobniej dochodzi do zmniejszenia aktywności białka hamującego dojrzewanie oocytu (inhibitora dojrzewania oocytu) (OMI). W połowie cyklu dochodzi także do wzrostu produkcji androgenów jajnikowych w komórkach tekalnych pęcherzyków, które uległy atrezji. Androgeny prawdopodobnie regulują również proces dojścia pęcherzyka dominującego do prawidłowej owulacji, a także zwiększają libido w tym okresie.

1.1.2.2 owulacja

Owulacja zachodzi 10–12 godzin po piku LH (34–36 godzin po rozpoczęciu wzrostu stężenia LH), a 14–24 godzin po piku estradiolu. Mechanizm owulacji jest niezwykle skomplikowany i zależny od wielu kolejnych czynników auto- i parakrynnych (ryc. 1.13):

Początek wydzielania progesteronu powoduje destabilizację ściany pęcherzyka.

Przed owulacją w ścianie pęcherzyka zachodzą zmiany degeneracyjne kolagenu – staje się ona cienka i napięta.

Dochodzi do gwałtownego wzrostu ciśnienia w płynie pęcherzykowym.

FSH, LH i progesteron stymulują aktywność enzymów proteolitycznych.

Gonadotropiny zwiększają uwalnianie histaminy, która może odpowiadać za owulację.

Przed owulacją na skutek działania kwasu hialuronidowego dochodzi do oddzielenia kompleksu oocyt–wzgórek jajonośny od pozostałych warstw komórek ziarnistych.

Komórki ziarniste i tekalne produkują aktywator plazminogenu; w płynie pęcherzykowym powstają kompleksy plazminy, aktywujące kolagenazę, doprowadzając do pęknięcia ściany pęcherzyka.

Przed owulacją gwałtownie wzrasta stężenie prostaglandyn i innych eikozanoidów w płynie pęcherzykowym; wpływają one na przebieg procesu pękania pęcherzyka i wydalania kompleksu oocyt–wzgórek jajonośny.

Rycina 1.13. Mechanizm owulacji. PAF – czynnik aktywujący płytki, OMI – białko hamujące dojrzewanie oocytu.

1.1.2.3 Faza lutealna

Przed owulacją komórki ziarniste zaczynają się powiększać, powstają w nich wakuole i dochodzi do akumulacji żółtego pigmentu – luteiny. Po pęknięciu pęcherzyka jego pozostałość przekształca się w regulator fazy lutealnej – ciałko żółte. Rozpoczyna się okres intensywnej waskularyzacji. W ciągu kilku dni od owulacji komórki ziarniste kontynuują swój wzrost. Szczyt waskularyzacji ciałka żółtego, który przypada na okres największego wydzielania progesteronu, tj. 8.–9. dzień po owulacji, jest wynikiem działania VEGF i angiopoetyny. Ciałko żółte jest najlepiej ukrwionym miejscem w organizmie. Można wyróżnić w nim dwa typy komórek lutealnych: duże, które powstają z komórek ziarnistych, i małe, które powstają z komórek tekalnych [37]. Duże komórki lutealne, charakteryzujące się aktywniejszą steroidogenezą, wydzielają dodatkowo oksytocynę, relaksynę, inhibinę A i inne czynniki wzrostowe. Wykazują aktywność dehydrogenazy 3-β-hydroksysteroidowej, enzymu katalizującego przejście pregnenolonu do progesteronu. Prawidłowe ciałko żółte powstaje w wyniku rozwoju odpowiedniej liczby komórek ziarnistych w pęcherzyku przed owulacją. Oznacza to, że prawidłowa faza folikularna warunkuje rozwój ciałka żółtego i odpowiednie stężenie progesteronu.

Wydzielanie progesteronu zależy od pulsów LH; jego szczyt przypada na 8.–9. dzień po owulacji. Progesteron odpowiada nie tylko za ogólne przemiany ogólnoustrojowe, ale również hamuje rozwój innych pęcherzyków w jajniku. Długość fazy lutealnej wynosi ok. 14 dni i jest zwykle stała. Regresja ciałka żółtego rozpoczyna się 10–11 dni po owulacji, jeśli kobieta nie zajdzie w ciążę. Do czynników luteolitycznych należy prostaglandyna PGF-2α oraz, prawdopodobnie, wzrost stężenia estrogenów. Jeśli dochodzi do ciąży, funkcja ciałka żółtego jest stymulowana poprzez hCG i utrzymuje się do ok. 10. tygodnia ciąży, tj. do momentu przejęcia steroidogenezy przez łożysko (ryc.1.14).

Rycina 1.14. Budowa ciałka żółtego.

1.1.3 Fazy cyklu endometrialnego

Cykl endometrialny polega na cyklicznych zmianach w endometrium, zachodzących w odpowiedzi na cykl jajnikowy. Wyróżniamy następujące fazy cyklu endometrialnego:

Fazę miesiączkową.

Fazę proliferacyjną.

Fazę owulacyjną.

Fazę sekrecyjną.

Endometrium morfologicznie składa się z warstwy podstawnej i czynnościowej. Doczesna podstawna, stanowiąca jedną trzecią grubości, nie podlega wzrostowi i złuszczaniu, lecz jest źródłem regeneracji endometrium po miesiączce [38]. Doczesna czynnościowa podlega cyklicznym zmianom i zbudowana jest z warstwy zbitej i gąbczastej. Zasadniczymi elementami wchodzącymi w skład błony śluzowej macicy są: nabłonek jednowarstwowy, gruczoły cewkowe, tkanka łączna (podścielisko) i naczynia. Głównym zadaniem fazy czynnościowej jest przygotowanie do implantacji zarodka.

Faza proliferacyjna (wzrostowa) (6.–13. dzień cyklu)

Po krwawieniu miesiączkowym, podczas którego endometrium jest złożone tylko z warstwy podstawnej i mierzy 1–2 mm grubości, rozpoczyna się proces mitotycznego wzrostu doczesnej pod wpływem estrogenów [39]. Wzrost ten jest ściśle powiązany z poszczególnymi etapami rozwoju pęcherzyków jajnikowych. Krótkie i wąskie pęcherzyki pierwotne zmieniają się w długie i kręte struktury [40]. Jednocześnie proliferują komórki nabłonka, który pokrywa ranę miesiączkową, oraz naczynia. Obserwuje się makroskopowe pogrubienie endometrium.

Faza owulacyjna (14. dzień cyklu)

W tej fazie błona śluzowa macicy ulega dalszemu pogrubieniu, zachowując swą strukturę.

Faza sekrecyjna (wydzielnicza) (15.–28. dzień cyklu)

W 28-dniowym cyklu owulacja następuje ok. 14. dnia. 48–72 godzin po owulacji progesteron wydzielany przez ciałko żółte doprowadza do histologicznych zmian w obrębie endometrium. Efekt działania progesteronu jest widoczny tylko w przypadku wcześniejszego wpływu estrogenów. Dochodzi do zmniejszenia gęstości receptorów estrogenowych w komórkach endometrium. Błona śluzowa pogrubia się, a w komórkach gruczołów endometrialnych pojawiają się wodniczki zawierające glikogen. Same gruczoły stają się szersze i mają falisty przebieg. W 6.–7. dniu po owulacji zdolność wydzielnicza gruczołów osiąga maksimum. W tkance łącznej podścieliska narasta obrzęk, a komórki gromadzą glikogen, lipidy i białka od 7. dnia po owulacji. W późnej fazie wydzielniczej widoczne stają się tętnice spiralne, które ulegają skręceniu i wydłużeniu. Cały proces ma na celu przygotowanie do implantacji jaja płodowego. Następnie pojawiają się komórki eozynochłonne, tworzące wyspy i pola, a później dochodzi do migracji leukocytów z łożyska naczyniowego, które doprowadzają do degeneracji endometrium. Następuje to 1–2 dni przed miesiączką. Cewy gruczołów się zapadają i pojawiają się krwawe wylewy.

Faza miesiączkowa (1.–5. dzień cyklu)

Przy braku implantacji gruczoły kończą wydzielanie i dochodzi do oddzielania się doczesnej funkcjonalnej. Za ten proces jest odpowiedzialna prawdopodobnie degeneracja ciałka żółtego. W ciągu 4 dni krwawienia następuje całkowite wydalenie z macicy wszystkich elementów, pozostaje jedynie bardzo cienka warstwa podstawna grubości ok. 0,5 mm. Po spadku stężeń hormonów następuje obkurczanie się tętnic spiralnych i niedokrwienie. W procesie tym biorą udział prostaglandyny i enzymy proteolityczne [41].

1.1.4 Fazy cyklu szyjkowego

Zmiany hormonalne w kolejnych fazach cyklu jajnikowego wpływają na wygląd, konsystencję i ilość śluzu szyjkowego. Podczas trwania fazy folikularnej następuje stopniowe zwiększenie produkcji śluzu, zależne od stężenia estrogenów. Przed owulacją śluz staje się wodnisty, przezroczysty, z małą liczbą elementów komórkowych, o bardzo dużej ciągliwości – tworzy pasma o długości 8–12 cm. Powyższe zmiany mają na celu ułatwienie penetracji plemników [42].

Po owulacji śluz staje się mętny, skąpy i bogatokomórkowy, nieprzepuszczalny dla plemników – za te zmiany jest odpowiedzialny progesteron.

Piśmiennictwo

Chiazze Jr. L. i wsp.: The length and variability of the human menstrual cycle. JAMA, 1968, 203: 377–380.

A. Szczeklik: Choroby wewnętrzne, t. I. Medycyna praktyczna, Kraków 2010.

F. Kokot: Choroby wewnętrzne, t. 2. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2004.

Bloom F.E.: Neuroendocrine Mechanisms: cell and systems. Reproductive Endocrinology. W.B. Saunders, Philadelphia 1991, 2–24.

Herbison A.E.:Noradrenergic regulation of cyclic GnRH secretion. Rev. Reprod., 1997, 2: 1.

Pau K.F. i wsp.: Hypothalamic site-dependent effects of neuropeptide Y on gonadotropin-releasing hormone secretion in rhesus macaques., J. Neuroendocrinol., 1995, 7: 63.

Grossman A.: Opioid peptides and reproductive functions. Semin. Reprod. Endocrinol., 1987, 5: 115–124.

Reid R.I. i wsp.: Effects of Exogenous βh-Endorphin on Pituitary Hormone Secretionand Its Disappearance Rate in Normal Human Subjects. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1981, 52: 1179–1184.

Gindoff P.R., Ferin M.: Brain opioid peptides and menstrual cyclicity. Reprod. Endocrinol., 1987, 5: 125–133.

Bergland R.M., Page R.B.: Can the pituitary secrete directly to the brain? Affirmative anatomic evidence. Endocrinology, 1978, 102: 1325–1338.

Fiddes J.C., Talmadge K.: Structure, expression, and evolution of the genes for the human glycoprotein hormones. Recent Prog. Horm. Res., 1984, 40: 43–78.

Vaitukaitis J.L. i wsp.: Gonadotropins and their subunits: basic and clinical studies. Recent Prog. Horm. Res., 1976, 32: 289–331.

Ray D., Melmed S.: Pituitary cytokine and growth factor expression and action. Endocr. Rev., 1997, 18: 206.

Evans J.J.: Modulation of gonadotropin levels by peptides acting at the anterior pituitary gland. Endocr. Rev., 1999, 20: 46.

Roberts V. i wsp.: Production and regulation of inhibin subunits in pituitary gonadotropes. Endocrinology, 1989, 124: 552.

Bauer-Dantoin A.C., Wess J., Jameson J.L.: Roles of estrogen, progesterone, and gonadotropin-releasing hormone (GnRH) in the control of pituitary GnRH receptor gene expression at the time of the preovulatory gonadotropin surges. Endocrinology, 1995, 136: 1014.

Blumenfeld Z.: Response of human fetal pituitary cells to activin, inhibin, hypophysiotropic and neuroregulatory factors in vitro. Early Pregnancy, 2001, 5: 41–42.

Kitaoka M., Kojima I., Ogata E.: Activin-A: a modulator of multiple types of anterior pituitary cells. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1988, 157: 48.

Billestrup N. i wsp.: Inhibition of somatotroph growth and growth hormone biosynthesis by activin in vitro. Mol. Endocrinol., 1990, 4: 356.

Corrigan A.Z. i wsp.: Evidence for an autocrine role of activin B within rat anterior pituitary cultures. Endocrinology, 1991, 128: 1682.

Bilezikjian L.M. i wsp.: Pituitary follistatin and inhibin subunit messenger ribonucleic acid levels are differentially regulated by local and hormonal factors. Endocrinology, 1996, 137: 4277.

MacLeod R.M.: Influence of norepinephrine and catecholamine-depleting agents on the synthesis and release of prolactin and growth hormone. Endocrinology, 1969, 85: 916–923.

Treloar A.E. i wsp.: Variation of the human menstrual cycle through reproductive life. Int. J. Fertil., 1967, 12: 77–126.

Vollman R.F.: The Menstrual Cycle. W.B. Saunders, Philadelphia 1977.

Presser H.B.: Temporal data relating to the human menstrual cycle. W: Biorhythms and Human Reproduction, red. M. Ferin, F. Halber, R.M. Richart i wsp. John Wiley and Sons, New York 1974: 145–160.

Gondos B., Bhiraleus P., Hobel C.J.: Ultrastructural observations on germ cells in human fetal ovaries. Am. J. Obstet. Gynecol., 1971, 110, 644–652.

Himelstein-Braw R. i wsp.: Follicular atresia in the infant human ovary. J. Reprod. Fertil., 1976, 46: 55.

Mais V. i wsp.: The dependency of folliculogenesis and corpus luteum function on pulsatile gonadotropin secretion in cycling women using a gonadotropin-releasing hormone antagonist as a probe. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1986, 62: 1250.

Fortune J. i wsp.: The primordial to primary follicle transition. Mol. Cell. Endocrinol., 2000, 163: 53–60.

Chang H., Brown C.W., Matzuk M.M.: Genetic analysis of the mammalian transforming growth factor-beta superfamily. Endocr. Rev., 2002, 23: 787–823.

Visser J.A., Themmen A.P.: Anti-Müllerian hormone and folliculogenesis. Mol. Cell. Endocrinol., 2005, 234: 81–86.

Yong E.L., Baird D.T., Hillier S.G.: Mediation of gonadotropin-stimulated growth and differentiation of human granulosa cells by adenosine-3',5'-monophosphate: one molecule, two messages. Clin. Endocrinol., 1992, 37: 51.

Erickson G.F.: An analysis of follicle development and ovum maturation. Semin. Reprod. Endocrinol., 1986, 4: 233.

Hillier S.G. i wsp.: Intraovarian sex steroid hormone interactions and the regulation of follicular maturation: aromatization of androgens by human granulosa cells in vitro. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1980, 50: 640.

Pauerstein C.J. i wsp.: Temporal relationships of estrogen, progesterone, and luteinizing hormone levels to ovulation in women and infrahuman primates. Am. J. Obstet. Gynecol., 1978, 130: 876.

Richards J.S. i wsp.: Ovarian follicular development: from physiology to molecular biology. Recent Prog. Horm. Res., 1987, 43: 231.

Retamales I. i wsp.: Morpho-functional study of human luteal cell subpopulations. Hum. Reprod., 1994, 9: 591.

Flowers C.E., Wilborn W.H.: Cellular mechanisms for endometrial conservation during menstrual bleeding. Semin. Reprod. Endocrinol., 1984, 2: 307–341.

Ferenczy A., Bertrand G., Gelfand M.M.: Proliferation kinetics of human endometrium during the normal menstrual cycle. Am. J. Obstet. Gynecol., 1979, 133: 859–867.

Schwarz B.E.: The production and biologic effects of uterine prostaglandins. Semin. Reprod. Endocrinol., 1983, 1: 189.

Taylor H.S.: Endometrial cells derived from donor stem cells in bone marrow transplant recipients. JAMA, 2004, 292: 81–85.

Katz D.F., Slade D.A., Nakajima S.T.: Analysis of preovulatory changes in cervical mucus hydration and sperm penetrability. Adv. Contracept., 1997, 13: 143–151.

1.2 Zapłodnienie i zagnieżdżenie Beata Banaszewska, Leszek Pawelczyk

1.2.1 Wprowadzenie

Po naturalnym stosunku płciowym miliony ruchliwych plemników przechodzą do kanału szyjki macicy, jamy macicy, a następnie do jajowodów kobiety. Długość życia plemników nie jest dokładnie poznana, szacuje się, że wynosi od 24 do 72 godzin. Jeśli w tym czasie, lub do 24 godzin przed stosunkiem, zostanie uwolniona komórka jajowa, może dojść do zapłodnienia. Zapłodnienie jest to proces polegający na połączeniu gamety męskiej i żeńskiej. Każda z gamet ma po 23 chromosomy, a w wyniku ich połączenia powstaje zygota, która posiada diploidalny garnitur chromosomów złożony z 44 chromosomów autosomalnych i z 2 chromosomów płciowych, stanowiących o płci dziecka.

Zdolność do zapłodnienia jest jednym z najciekawszych fenomenów biologii. Zapłodnienie to proces wymagający koordynacji wielu mechanizmów, które mogą ulec zaburzeniu na kolejnych etapach, prowadząc do niepłodności lub niemożności donoszenia ciąży. Aby doszło do zapłodnienia, niezbędne jest wcześniejsze przygotowanie zarówno komórki jajowej, jak i plemnika oraz odpowiednia synchronizacja przemian zachodzących w endometrium.

1.2.2 Gameta żeńska – komórka jajowa

Rozwój gamety żeńskiej rozpoczyna się już w 16.–20. tygodniu ciąży. W wyniku procesu apoptozy i degeneracji z 6–7 mln komórek jajowych w momencie urodzenia pozostaje tylko ok. 2 mln, a do okresu dojrzewania liczba ta ulega dalszej redukcji do ok. 300 tys. Każdy pęcherzyk pierwotny zawiera niedojrzałą komórkę jajową (oocyt) zatrzymaną w stadium diplotenu (etap profazy pierwszego podziału mejotycznego) i otoczoną pojedynczą warstwą komórek ziarnistych. Okres rozwoju pęcherzyka jajnikowego trwa kilka miesięcy i można go podzielić na fazę niezależną od FSH i fazę zależną od FSH. Faza niezależna od gonadotropin trwa ok. 85 dni. W obserwowanym cyklu miesiączkowym pod wpływem FSH dochodzi do rekrutacji kohorty pęcherzyków. Komórka jajowa zwiększa swoją średnicę z 20 do 80 µm i jest otoczona osłonką przejrzystą (zona pellucida). Komórki ziarniste ulegają proliferacji i nabywają zdolność produkcji estrogenów. Folitropina w połączeniu z estrogenami stymuluje proliferację komórek ziarnistych oraz kumulację receptorów dla FSH. Dodatkowo stymuluje system aromatazy i uwrażliwia na działanie lutropiny. Dalszy rozwój pęcherzyka polega na wytworzeniu płynu pęcherzykowego i uformowaniu jamki pod wpływem synergistycznego działania folitropiny i estrogenów. Komórki ziarniste otaczające komórkę jajową tworzą wzgórek jajonośny (cumulus oophorus). Selekcja pęcherzyka dominującego spośród puli pęcherzyków antralnych zachodzi w 6.–8. dniu cyklu. Pęcherzyk dominujący zwiększa produkcję estradiolu, co doprowadza do aktywacji ujemnego sprzężenia zwrotnego. W wyniku zmniejszenia wytwarzania FSH dochodzi do zahamowania rozwoju innych pęcherzyków. W pęcherzyku przedowulacyjnym gwałtownie zwiększa się produkcja estrogenów, ze szczytem na 24–36 godzin przed owulacją. W momencie największego wydzielania estrogenów rozpoczyna się wzrost uwalniania lutropiny (LH). LH stymuluje oddzielenie ciałka kierunkowego i dokonanie się dalszych etapów podziału mejotycznego. Odpowiednie stężenie LH, które powinno się utrzymywać przez 14–27 godzin, służy uzyskaniu dojrzałości przez komórkę jajową. Do uwolnienia oocytu dochodzi podczas owulacji, która jest złożonym procesem zachodzącym przez 24–36 godzin od początku wydzielania LH oraz przez 10–12 godzin po piku LH [1].

Mechanizm owulacji wymaga koordynacji wielu synergistycznych procesów. Rozpoczęcie wydzielania progesteronu doprowadza do destabilizacji ściany pęcherzyka jajnikowego. Zachodzące w ścianie pęcherzyka zmiany degeneracyjne kolagenu prowadzą do jej ścieńczenia, a gwałtowny wzrost ciśnienia w płynie pęcherzykowym – do wzmożonego napięcia ściany. Pod wpływem gonadotropin i progesteronu zwiększa się aktywność enzymów proteolitycznych. Komórki ziarniste i tekalne produkują aktywator plazminogenu, a w płynie pęcherzykowym powstają kompleksy plazminy aktywujące kolagenozę. W konsekwencji dochodzi do pęknięcia i uwolnienia komórki jajowej. Przed owulacją, na skutek działania kwasu hialuronowego, dochodzi do oddzielenia kompleksu oocyt–wzgórek jajonośny od pozostałych warstw komórek ziarnistych. Jedną z bezpośrednich przyczyn wydalenia kompleksu oocyt–wzgórek jajonośny jest gwałtowny wzrost stężenia prostaglandyn w płynie pęcherzykowym [1].

Szacowana długość życia komórki jajowej od momentu uwolnienia z pęcherzyka wynosi 12–24 godziny [1].

1.2.3 Gameta męska – plemnik

Jądra płodnych mężczyzn przez wiele lat w każdej sekundzie produkują ponad 1000 plemników w bardzo złożonym i podlegającym kontroli cyklu spermatogenezy.

Proces spermatogenezy, w wyniku którego dochodzi do powstawania spermatyd, składa się z trzech faz:

I faza polega na proliferacji i podziale mitotycznym diploidalnych spermatogonii w kanalikach nasiennych i powstawaniu spermatocytów I rzędu;

II faza (pierwszy podział mejotyczny) doprowadza do powstawania spermatocytów II rzędu;

III faza (drugi podział mejotyczny) kończy się powstaniem haploidalnych spermatyd.

Profaza i pierwszy podział mejotyczny trwają 1–3 tygodnie. Końcowym etapem spermatogenezy, w wyniku którego powstaje dojrzały plemnik, jest spermiogeneza. Zachodzą wtedy zmiany morfologiczne w spermatydach, doprowadzające do utworzenia akrosomu, struktur witki oraz reorganizacji jądra. Spermiogenezę można z kolei podzielić na cztery fazy:

fazę Golgiego, podczas której aparat Golgiego wytwarza akrosom;

fazę czapeczki, podczas której spermatydy się wydłużają i następuje rozwój akrosomu (zajmuje on ²/₃ spermatydy);

Rycina 1.15. Proces spermatogenezy.

fazę akrosomu, podczas której jądro ulega skondensowaniu i spermatydy wydłużają się jeszcze bardziej;

fazę dojrzewania, podczas której dochodzi do wydalenia ciała resztkowego, które jest fagocytowane przez komórki Sertoliego [2].

Spermatogeneza u człowieka trwa 74 dni. Wszystkie jej etapy mają stałą i niezmienną długość i nie da się ich zwolnić lub przyśpieszyć, można je jedynie zupełnie zahamować.

Dojrzałe plemniki przechodzą do ogona najądrza, który służy do magazynowania plemników aż do momentu wytrysku nasienia. Rolą najądrza jest jedynie przechowywanie dojrzałych plemników. Z tego względu można uzyskać prawidłowy plemnik po wykonaniu biopsji jąder i doprowadzić do zapłodnienia in vitro bez udziału najądrza [3].

1.2.4 Proces zapłodnienia

Do naturalnego zapłodnienia dochodzi po odbyciu stosunku płciowego, w którym plemniki zostają złożone w tylnym sklepieniu pochwy. Kwaśne środowisko w pochwie powoduje unieruchomienie plemników i jedynie te najszybsze przechodzą do kanału szyjki, gdzie kontaktują się z glikoproteinami śluzu szyjkowego. Ochronnie na plemniki w pochwie działają liczne składniki płynu nasiennego, które są wydzielane przez gruczoł krokowy, pęcherzyki nasienne, gruczoły przycewkowe i najądrze. W skład płynu nasiennego wchodzi bardzo wiele związków produkowanych przez:

pęcherzyki nasienne (fruktoza);

prostatę (cynk, fosfataza zasadowa, kwas cytrynowy i specyficzny antygen prostaty);

najądrza (karnityna, glicerolofosfocholina, neutralna α-glukozydaza);

gruczoły przycewkowe (płyn, który nadaje ochronny odczyn zasadowy nasieniu) [4].

W śluzie szyjkowym plemniki przechodzą proces kapacytacji, polegający na zwiększeniu ruchliwości (stan hiperaktywnej ruchliwości) i zmianach w błonie komórkowej, uzyskując zdolność do zapłodnienia. Nadanie odpowiedniej ruchliwości pozwala plemnikom na aktywne przejście do części bańkowej jajowodu. Dodatkowo ruch plemników jest wspomagany przez skurcze macicy i jajowodów, m.in. w wyniku działania prostaglandyn zawartych w nasieniu oraz estrogenów u kobiety. Kilkadziesiąt sekund po wytrysku plemniki można znaleźć w szyjce, a po kilku minutach pierwsze pojawiają się w jajowodach. Plemniki po przejściu kapacytacji są przygotowane do interakcji z komórkami wieńca promienistego i osłonką przejrzystą komórki jajowej. Następnie dochodzi do reakcji akrosomalnej i uwolnienia enzymów (m.in. proteazy – akrozyny) umożliwiających przejście plemnika przez osłonkę przejrzystą i połączenie z komórką jajową. W tym procesie aktywnie uczestniczy osłonka przejrzysta, produkując odpowiednie glikoproteiny (ZP1, ZP2 i ZP3). Jedna z nich, ZP3, łączy się z receptorem plemnika i inicjuje reakcję akrosomalną. Reakcja akrosomalna polega na połączeniu błony komórkowej nad akrosomem z zewnętrzną błoną komórkową plemnika i uformowaniu pęcherzyków akrosomalnych oraz uwolnieniu enzymów i ekspozycji antygenów błonowych. Mechanizmem zabezpieczającym przed polispermią (wniknięcie więcej niż jednego plemnika do komórki jajowej) jest reakcja korowa, polegająca na wyrzuceniu odpowiednich proteaz do przestrzeni okołożółtkowej. Dodatkowo glikoproteina ZP2 jest odpowiedzialna za blokowanie reakcji polispermii przez zmiany w osłonce przejrzystej i jej usztywnienie [4]. Plemnik wnika do przestrzeni okołożółtkowej pod odpowiednim kątem, dochodzi do kontaktu segmentu równikowego główki plemnika z oolemmą, a następnie plemnik otaczany jest przez cytoplazmę jaja. Proces zapłodnienia polega na fuzji błony komórki jajowej i błony główki plemnika.

Rycina 1.16. Budowa plemnika i proces wnikania plemnika do komórki jajowej.

Rycina 1.17. Proces zapłodnienia i transportu jaja płodowego do macicy.

W procesie zapłodnienia biorą udział dwa specyficzne białka:

PH-20 – odpowiada prawdopodobnie za połączenie z osłonką przejrzystą;

PH-30 (fertylina) – odpowiada za połączenie błon plazmatycznych plemnika i komórki jajowej [5].

Po wniknięciu plemnika do komórki jajowej zwiększa się uwalnianie wapnia, co poprzedza reakcję korową blokującą polispermię. Następnie odbywa się dekondensacja chromatyny pochodzenia męskiego. Dochodzi do wytworzenia przedjądrza męskiego oraz wydalenia drugiego ciałka kierunkowego oraz zakończenia drugiego podziału mejotycznego i utworzenia przedjądrza żeńskiego. Każde z przedjądrzy zawiera haploidalny materiał genetyczny (po 23 chromosomy). Centromer związany z przedjądrzem męskim jest odpowiedzialny za tworzenie struktury mikrotubularnej oraz połączenie przedjądrzy i ich centralne położenie w cytoplazmie oocytu. Przedjądrza męskie i żeńskie przesuwają się do siebie, a po zetknięciu następuje fuzja błon komórkowych i utworzenie wrzeciona kariotycznego. Istota zapłodnienia polega na połączeniu materiału genetycznego żeńskiego i męskiego oraz utworzeniu zygoty.

Do połączenia komórki jajowej i plemnika dochodzi w bańce jajowodu. Powstała zygota, wciąż się dzieląc, na skutek perystaltyki jajowodu przechodzi do macicy; proces ten trwa 2,5–3 dni. Pierwszy podział zygoty doprowadza do utworzenia dwóch komórek, po kolejnych podziałach mitotycznych powstaje odpowiednio 4 i 8 blastomerów. Zarodek w stadium moruli (16 komórek) przechodzi do jamy macicy i w wyniku kolejnych podziałów przekształca się w blastocystę (32–64 komórek) [1].

1.2.5 Proces zagnieżdżenia

Podczas transportu blastocysty zmiany zachodzące w zarodku i w endometrium umożliwiają zagnieżdżenie w błonie śluzowej jamy macicy. Odpowiednie przemiany endometrium są zależne od kompleksowego działania estrogenów i progesteronu. Zagnieżdżenie odbywa się w środku fazy sekrecyjnej (wydzielniczej). Okres, w którym dokonuje się proces zagnieżdżenia, jest nazywany oknem implantacyjnym [6]. W prawidłowym cyklu miesiączkowym okno implantacyjne obejmuje okres między 20. a 24. dniem cyklu [7].

Endometrium składa się z warstwy podstawnej i warstwy czynnościowej, która jest zbudowana z warstwy zbitej i gąbczastej. Warstwa czynnościowa jest odpowiedzialna za przygotowanie do implantacji zarodka, a warstwa podstawna za regenerację endometrium po miesiączce. Faza proliferacyjna pozostaje w korelacji ze wzrostem pęcherzyków w jajniku i jest zależna od stężenia estrogenów. Dochodzi do proliferacji nabłonka, który pokrywa ranę miesiączkową. Cienka na początku błona śluzowa w miarę trwania fazy folikularnej zwiększa swoją grubość, dochodzi do zwiększenia liczby i objętości gruczołów oraz do zwiększenia unaczynienia. Najwyższe stężenie receptorów estrogenowych występuje w fazie proliferacyjnej. W ludzkim endometrium przeważa receptor estrogenowy typu α (ER-α) [8]. Po wytworzenia ciałka żółtego za dalsze przemiany zachodzące w endometrium jest odpowiedzialny progesteron. Proliferacja endometrium ustaje po ok. 3 dniach od owulacji na skutek działania progesteronu, który zaburza ekspresję receptorów estrogenowych. Dalsze zmiany w błonie śluzowej macicy polegają na zwiększeniu aktywności wydzielniczej gruczołów i struktury: stają się one szersze, o falistym przebiegu, a nabłonek gruczołowy grubieje. Tkanka łączna podścieliska jest obrzęknięta, a komórki gromadzą glikogen, lipidy i białka. Cały proces ma na celu przygotowanie do implantacji jaja płodowego.

Największe stężenie receptorów progesteronowych przypada na okres okołoowulacyjny; jest to odpowiedź na wysokie stężenie estradiolu. W środku fazy sekrecyjnej receptory dla progesteronu są praktycznie niewykrywalne. Istnieją dwie izoformy receptora progesteronowego: PRA i PRB. Obie izoformy można znaleźć zarówno w podścielisku, jak i gruczołach endometrium. W środku fazy lutealnej większą ekspresję w gruczołach wykazują PRB, podczas gdy w podścielisku PRA ma stosunkowo stałą ekspresję [8]. W środku fazy lutealnej dochodzi do znacznego zmniejszenia liczby receptorów progesteronowych (down-regulation), co zbiega się z otwarciem okna implantacyjnego [9]. W fazie wydzielniczej oraz I trymestrze ciąży dochodzi do nagromadzenia granulocytów, tzw. komórek K, które pełnią ważną rolę podczas implantacji. Błona śluzowa macicy przekształca się w doczesną i jest źródłem wielu związków: prolaktyny, relaksyny, reniny, insulinopodobnego czynnika wzrostowego (IGF), białka wiążącego IGF (IGFBP-1) oraz cytokin i interleukin.

1.2.5.1 Czynniki wpływające na przebieg procesu zagnieżdżenia

W procesie implantacji zarodka zachodzi swoisty „dialog” między blastocystą a endometrium. Skomplikowany proces zagnieżdżania zależy od wielu czynników pochodzących ze strony blastocysty i ze strony endometrium oraz progesteronu.

1. Czynniki ze strony blastocysty wpływające na implantację:

Gonadotropina kosmówkowa (hCG) jest wydzielana w małych ilościach jeszcze przed zagnieżdżeniem od 7.–8. dnia od zapłodnienia [10–11]. hCG produkowana przez zarodek pobudza ciałko żółte do zwiększonego wytwarzania progesteronu [12].

Prostaglandyna E₂. Blastocysta produkuje prostaglandynę PGE₂, która bierze udział w procesie zagnieżdżenia i koreluje ze wzrostem przepuszczalności naczyń [13].

Cytokiny: TNF-α, TGF-β, interleukiny 1, 4 i 10, czynnik aktywujący płytki (PAF). Rola cytokin polega prawdopodobnie na działaniu immunosupresyjnym i umożliwieniu zagnieżdżenia zarodka. Prawdopodobnie najważniejszą rolę w procesie implantacji odgrywa pochodząca z zarodka interleukina 1. Immunosupresja jest konieczna do akceptacji zarodka przez organizm matki; jednym z czynników biorących udział w tym procesie jest PAF [14].

2. Czynniki ze strony endometrium wpływające na implantację:

Pinopody. Pod wpływem progesteronu w endometrium są produkowane pinopody; proces ten zaczyna się ok. 21. dnia cyklu i trwa przez kilka dni, w ciągu których powinno dojść do implantacji zarodka. Pinopody są komórkami nabłonka, które tracą mikrokosmki i wytwarzają w to miejsce gładkie wypustki. Ich rola nie jest do końca poznana, ale mogą one zwiększać stopień przylegania blastocysty do endometrium [15].

Czynnik hamujący białaczkę (LIF). LIF jest cytokiną uważana za kluczową w procesie implantacji. Do ekspresji LIF w endometrium dochodzi w okresie okna implantacyjnego, co zwiększa jeszcze znaczącą rolę tej cytokiny [16]. LIF odpowiada za kilka ważnych mechanizmów:

– utrzymuje odpowiednią proporcję między komórkami odpowiedzi immunologicznej w momencie implantacji [17];

– wpływa na interakcje między leukocytami w doczesnej a trofoblastem [16];

– prawdopodobnie wpływa na tworzenie pinopodów [18];

– oddziałuje na blastocystę, gdyż znaleziono receptor LIF-R, którego dokładna funkcja nie jest znana; jednym z możliwych mechanizmów jest przekazywanie sygnałów między komórkami odpowiedzi immunologicznej a trofoblastem.

Czynnik pobudzający wzrost kolonii typu 1 (CSF-1). CSF-1 bierze udział w procesie adhezji, zwiększając stopień przylegania cytotrofoblastu do endometrium [19].

Naskórkowy czynnik wiążący heparynę (HB-EGF – heparin-binding epidermal growth factor).

HB-EGF zwiększa waskularyzację miejsca implantacji zarodka i bierze udział w procesie adhezji blastocysty do endometrium. Badania in vitro wykazały bezpośredni wpływ HB-EGF na wzrost blastocysty, „wylęganie” z osłonki (tzw. hatching) oraz wzrost trofoblastu przez indukcję autofosforylacji receptora EGF znajdującego się w zarodku [20].

Interleukiny (IL-6, IL-11, IL-1). Interleukina 6 (IL-6) jest cytokiną prozapalną, która jest produkowana zarówno w fazie folikularnej, jak i lutealnej. Największe stężenie interleukiny 6 występuje w środku fazy lutealnej [21]. Gonadotropina kosmówkowa, która pobudza produkcję LIF, jednocześnie hamuje IL-6. Jej funkcja nie jest do końca poznana.

Interleukina 11 (IL-11) ma właściwości przeciwzapalne. Jest produkowana zarówno przez nabłonek pokrywający, jak i nabłonek gruczołowy endometrium. Jej rolą jest m.in. stymulacja przemiany doczesnowej nabłonka endometrium, a dodatkowo obniżenie produkcji TNF-α, która spada gwałtownie we wczesnym okresie ciąży [21].

Interleukina 1 (IL-1) jest produkowana przez cały cykl, ale jej ekspresja w środku fazy lutealnej jest największa. Bierze udział w przemianie doczesnowej oraz zwiększeniu produkcji LIF przez endometrium i ekspresji podjednostki β₃ integryny [17, 22]. Zarodek również produkuje IL-1, która prawdopodobnie pomaga w odpowiedniej komunikacji z endometrium [23].

Glikodelina jest ważnym czynnikiem w komunikacji między zarodkiem, a błoną śluzową macicy. Jest glikoproteiną produkowaną przez nabłonek endometrium w największym stopniu w okresie okna implantacyjnego [24]. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na jej wytwarzanie jest progesteron. Jej funkcja prawdopodobnie polega na modyfikacji odpowiedzi immunologicznej i zapobieganiu odrzuceniu zarodka [25].

Integryny. W procesie apozycji i adhezji zarodka do błony śluzowej biorą udział odpowiednie molekuły adhezyjne. Integryny są przezbłonowymi receptorami dla kolagenu, lamininy i fibronektyny. Znanych jest wiele integryn, ale obecność integryny αvβ₃ jest uważana za niezbędną do procesu implantacji.

3. Rola progesteronu w implantacji:

Przygotowanie endometrium. Przygotowanie endometrium do implantacji zaczyna się już w fazie folikularnej i wymaga odpowiedniej stymulacji estrogenowej. Do wytworzenia receptorów progesteronowych niezbędne jest odpowiednie stężenie estrogenów.

Działanie immunosupresyjne. Progesteron odgrywa we wczesnej ciąży najważniejszą rolę immunoregulacyjną. Prawidłowe zagnieżdżenie zarodka i brak odrzucenia przez matkę wymaga odpowiednich zmian w układzie immunologicznym. W okresie ciąży dochodzi do przewagi odpowiedzi immunologicznej typu Th₂ nad odpowiedzią typu Th₁. Odpowiedź typu Th₂ – humoralna – polegająca na zwiększonej produkcji cytokin (IL-4, 5, 6, 9, 10 i 13), pojawia się w okresie implantacji zarodka. W pobudzeniu odpowiedzi typu Th₂ bierze udział zarodek i progesteron. W okresie ciąży dochodzi do osłabienia odpowiedzi typu Th₁ – komórkowej – opartej na mechanizmach cytotoksycznych limfocytów i komórek NK. Jednak w samym momencie implantacji odpowiedź Th₁ jest potrzebna, np. IL-1 stymuluje syntezę metaloproteinaz niezbędnych do inwazji trofoblastu [26].

Najważniejszą rolą progesteronu jest jego działanie immunosupresyjne. Na skutek działania progesteronu limfocyty CD8+ produkują immunomodulujące białko nazwane PIBF (progesterone-induced blocking factor). PIBF jest bardzo ważnym czynnikiem odpowiedzialnym za utrzymanie ciąży poprzez wpływ na utrzymanie przewagi odpowiedzi typu Th₂ nad odpowiedzią typu Th₁ podczas ciąży [27].