Embryologie
Medizin 1SJ FS2019
Medizin 1SJ FS2019
Hormonelle Steuerung wenn es zur Menstruations kommt
Die Gonadotrophine aus dem Hypophysenvorderlappen regulieren die Hormone FSH und LH
- FSH: Steuert Follikelreifung (Östrogen) und Ovulation
- LH: steuert Follikelreifung, Ovulation und Bildung des Corpus Luteum (Progesteron
Wenn keine Implantation erfolgt degeneriert das Corpus Luteum zum Corpus Albicans (seinem Endstadium) und es kommt zur Monatsblutung. - keine Progesteronproduktion mehr
Menstruationszyklus mit Implantation
Die Blastozyste des Menschen implantiert sich im während der Sekretions/Glutealphase (!!) im Bindegewebe der Zona compacta der Uterusschleimhaut direkt unter dem Epithel.
was passiert? wie wird es nachgewiesen?
Die Arterien, die die Zona spongiasa und Zona compacta versorgen, schlängeln sich und bilden ein dichtes Kapillarnetzt unter dem Schleimhautepithel. Das Endometrium ist hochgradig ödematös. Die zu diesem Zeitpunkt erwartete Abstossung der Schleimhaut (Menstruation) wird von der implantierten Blastozyste durch die Sekretion von humanem Choriongonadotropin (hCG) verhindert. hCG wird vom Trophoblast gebildet. Es stimuliert nun anstelle von LH das Corpus luteum im Ovar. Das Corpus luteum geht nicht zugrunde sondern wandelt sich in ein Corpus luteum graviditatis um. Dieses bildet eine grosse Menge an Progesteron. Der Progesteron Spiegel fällt nicht ab. Das bewirkt den Erhalt der Uterusschleimhaut. Bewirkt ebenfalls, dass sich das Myometrium in einer Ruhephase befindet und nicht kontrahiert. Die Schwangerschaft wird aufrechterhalten. Progesteron wird während den ersten 9-10 Wochen vom Corpus luteum graviditatis produziert. Danach hat sich beim implantierten Embryo aus dem Trophoblasten eine Plazenta gebildet, die nun die weitere Progesteronproduktion übernimmt. In hohen Dosen kann Progesteron zur Kontrazeption eingesetzt werden, weil es ein negatives Feedback auf den Hypothalamus hat und ihm somit eine Schwangerschaft vortäuscht. Der Schwangerschaftstest beruht auf dem Nachweis von hCG im Harn der Mutter. Er ist erst nach erfolgter Implantation positiv.
Exkurs Kontrazeption
Pille
Die Pille enthält Progesteron in Form von Gestagen oder Progestin. Die ursprünglichen Pillen enthalten auch Östrogen. Beide Hormone haben ein negatives Feedback auf die Hypophyse und die Gonadotrophine, wodurch der LH-Peak unterdrückt wir und es kommt nicht zur Ovulation.
Exkurs Kontrazeption
Minipille
Enthalten keine Östrogen, denn es gibt Frauen, die das zu viel Östrogen nicht vertragen. Sie enthält Gestagene (Progesteronanalog: Progestin) und wirkt vor allem auf die Cervixschleimhaut. Durch die Veränderung des Uterusepithel und der Zervixschleimkonsistenz erschweren sie das Eindringen von Spermien in den Uterus. (→ je nach Minipille und Gestrogenkonzentration kann auch die Ovulation verhindert werden.)
Die Spirale ist ein kleiner, T-förmiger Gegenstand, verwendet werden zwei Typen: die hormonelle und die Kupfer-Variante:
Die Hormonvariante gibt im Uterus kontinuierlich Gestagen (Progestin) ab, das zur Eindickung der Zervixschleims führt und so die Spermien davon abhält, in den Uterus einzudringen.
Die Kupfer-Variante gibt Kupfer in die Gebärmutter und verhindert primär die Implantation. Man weiss noch nicht ganz genau wie das Funktioniert. (→ Blastozyste hat das gleiche Stadium wie bei den Embryonalen Stammzellen…)
Die „Pille danach“
(bis zu 72 Stunden nach dem Geschlechtsverkehr) ist ein hochdosiertes Progestinpräparat und wirkt gegen den LH Peak, sie unterdrückt also eine Ovulation, falls die Frau kurz davor wäre. Wie wir bereits gesehen haben steigt das LH kurz vor der Ovulation steil an.
Induktion eines Aborts „Abtreibungspille“
Darf nicht mit der „Pille danach“ verwechselt werden. Dieser Wirkstoff induziert einen Abort.
Wenn der Fetus z.B. Chromosomen Abnormitäten aufweist. Mifepriston ist der Wirkstoff dieser Abtreibungspille RU-486 (ist die Abkürzung für das Präparat und Mifegyne der Handelsname). Es hat eine sehr starke Wirkung gegen Progesteron, welches bekanntlich die verhindert dass die Schleimhaut abgebaut wird. Nach Einnahme dieser Pille führt innerhalb von 48 Stunden zur Ablösung der Gebärmutterschleimhaut. Diese „Abtreibungspille wird oft in Kombination mit Prostaglandin verabrabreicht, welches die Uterusmuskulatur zur Kontraktion anregt. Prostaglandine werden bei der Geburt natürlich ausgeschüttet.
Normale Implantationszone
Damit die Implantation korrekt ablaufen kann, müssen die Blastozyste und die Uterusschleimhaut interagieren können. Diese beiden voneinander unabhängigen Strukturen müssen sich also synchronen Veränderungen unterziehen.
wann und wo findet die Implantation statt?
Die Implantation findet normalerweise in der superioren und posterioren Wand des Corpus uteri statt. Genauer gesagt in der funktionellen Schicht des Endometriums, während der sekretorischen Phase des Menstruationszyklus. Man kann auch sagen im Endometrium im Fundus uteri, dorsal. Dort wo die Implantation stattfindet, wird dann auch die Plazenta gebildet.
Nicht selten findet die Implantation ausserhalb des Uterus statt und führt so zu einer ektopischen (=ausserhalb des Ortes) oder extrauterinen Gravidität . Dies kann überall in der Bauchhöhle, dem Ovar oder dem Eileiter der Fall sein.
Ektopische Implantationszonen?
Nicht selten findet die Implantation ausserhalb des Uterus statt und führt so zu einer ektopischen (=ausserhalb des Ortes) oder extrauterinen Gravidität2 . Dies kann überall in der Bauchhöhle, dem Ovar oder dem Eileiter der Fall sein. Die normale Befruchtung findet immer ausserhalb des Uterus, nämlich im äusseren Drittel der Tube statt. Die befruchtete menschliche Oozyte wandert durch die Ampulle und wird sich am 6. Tag in der Uterusschleimhaut implantieren. Verschiedene Faktoren können dazu führen, dass sich diese Migration verzögert. Dies führt dazu, dass sich die Blastozyste an dem Ort, wo sie sich gerade befindet, einnistet. Am häufigsten geschieht dies in der Tube (99% der EUG sind Tubenschwangerschaften).
was sind die Konsequenzen bei einer ektopische oder extrauterine Schwangerschaft?
Eine ektopische oder extrauterine Schwangerschaft führt meistens zum Absterben des Keimes, weil es keine Schleimhaut gibt, wo eine Plazenta aufgebaut werden kann. Länger als 2 Monaten ist der Embryo dann nicht überlebensfähig. Solche Schwangerschaften sind sehr gefürchtet, weil der Trophoblast eine lytische Aktivität, womit er sich in die Schleimhaut, aber auch in anderes Gewebe einfressen kann. Im Eileiter kann das sogar zum Eileiterbruch führen. Beim Frühschwangerschaftstest wird dann vor allem untersucht, ob es sich um eine ektopische Schwangerschaft handelt.
Gravidität
Gravidität ist ein Synonym für Schwangerschaft.
Gestagene
Gestagene sind synthetische Gelbkörperhormone, die in ihrer Wirkung dem körpereigenen Progesteron ähneln
Eine Implantation im Bereich des inneren Muttermundes (=Isthmus)
was passiert? problematisch?
Eine Implantation im Bereich des inneren Muttermundes (=Isthmus) führt zur häufig zur Placenta praevia. Was wörtlich Übersetzt eine Plazenta vor dem Weg bedeutet. Nistet sich der Embryo im Isthmus ein, so kann er sich ganz normal entwickeln, die Plazenta bildet sich in dem Fall jedoch häufig vor dem Muttermund (=Cervix uteri). Bei der Geburt, liegt die Plazenta dann vor dem Ausgang durch welchen das Kind geboren wird. Deshalb löst sich dann die Plazenta (ist die natürliche Versorgungsmaschinerie des Kindes, auch für den Blutaustausch und die Versorgung des Kindes mit Sauerstoff) vor der Geburt vom Kind ab und wird zuerst geboren. Es besteht aber eine grosse Gefahr, dass das Kind während der Geburt vor allem an Sauerstoffmangel leidet und deshalb werden heute solche Kinder via Kaiserschnitt geboren.
Ein weiteres Beispiel für eine extrauterinäre Gravidität findet statt, wenn sich der Embryo in der Excavatio rectouterina zwischen Rektum und Uterus einnistet.
wie kann das passieren, problematik?
Das kann passieren, wenn die Migration Richtung Uterus behindert wird, z.B. wenn ein Eileiterverschluss vorliegt. Dann Rutscht das befruchtete Ei zwischen Fimbrienkranz und Ovar heraus und kommt dann bevorzugt an dieser Stelle zu liegen. Auch hier kann eine Schwangerschaft nicht stattfinden, weil keine Schleimhaut vorhanden ist. Schwere innere Blutungen sind ebenfalls gefürchtete Komplikationen.
Schematisch lassen sich drei Implantationsetappen unterscheiden:
1. Adplantation der Blastozyste an das Endometrium
2. Adhäsion der Blastozyste an das Endometrium
3. Invasion (des Trophoblasten) und Einnistung
Adplantation der Blastozyste an das Endometrium
Wenn die Blastozyste am 5. Tag aus der Zona pellucida schlüpft (→Hatching), tritt sie mit der mütterlichen Uterusschleimhaut in Kontakt, indem sie sich mit dem embryonalen Pol an das Endometrium anlagert.
Die Adhäsion kann stattfinden, wenn der Uterus zuvor in seine sekretorische Phase (Luteinphase) eingetreten ist. Diese empfangsbereite Phase des Endometriums dauert 4 Tage (20. -23. Tag) und wird üblicherweise "Implantationsfenster" genannt. Sie folgt ca. 6 Tagen nach dem LH-Gipfel. In diesem Stadium kann die Blastozyste noch durch eine Auswaschung eliminiert werden.
Adhäsion der Blastozyste an das Endometrium
Die Trophoblastzellen beginnen über dem embryonalen Pol (d.h. dem Bereich, in dem der Embryoblast liegt) der Blastozyste etwa am 6. Tag in das Epithel der mütterlichen Schleimhaut einzudringen. Die Anheftung der Blastozyste erfolgt durch L-Selektine auf dem Trophoblasten und Kohlenhydratrezeptoren für Selektin auf dem Uterusepithel. (Selektine sind ja bekanntlich kohlenhydratbindende Proteine → Anheftung der Leukozyten auf dem Endothel und Auswanderung der Leukozyten aus dem Blutstrom). Beim anschliessenden Eindringen des Trophoblasten sind Integrine beteiligt, die an Laminin und Fibronektin in der ECM binden. Es kommt also zu einer typischen zellulären Interaktion zwischen Trophoblast und Endometrium. Ebenfalls interagieren die Mikrovilli auf der Oberfläche der zu äusserst gelegenen Trophoblastzellen mit den Epithelzellen des Uterus. Es bilden sich Verbindungskomplexe, die für eine stärkere Adhäsion verantwortlich sind. In diesem Stadium kann die Blastozyste nicht mehr durch einfaches Auswaschen eliminiert werden. Cadherine sind auch beteiligt – Adhäsionskontakte.
Invasion des Trophoblasten und Einnistung
Der Trophoblast wird sich in zwei verschiedene Zellmassen differenzieren, kurz bevor er mit dem Endometrium in Kontakt treten wird:
- der äussere Synzytiotrophoblast (3) (ST), bildet in der Peripherie ein Synzytium, mehrkernige Schicht ohne Zellgrenzen, die aus Fusion der äusseren Zytotrophoblastenzellen stammt
- der innere Zytotrophoblast (4) (ZT), einkernige Zellen, intensive mitotische Aktivität
Der invasive Synzytiotrophoblast (Zytokines nicht vollständig abgeschlossen) besitzt lytische Enzyme (Metaloproteasen) und sezerniert proapoptodische Faktoren, die eine Apoptose (Zelltod) der epithelialen Zellen der Uterusschleimhaut bewirken. Das Resultat ist eine lokale Apoptose und lokale Auflösung der Uterusschleimhaut. Der Synzytiotrophoblast durchquert auch die Basallamina und dringt in das darunterliegende Stroma ein, das in Kontakt mit den uterinen Blutgefässen steht. Mit der Implantation der Blastozyste in das Endometrium entwickelt sich der Synzytiotrophoblast schnell und wird, nachdem der Embryo sich vollständig eingenistet hat, diesen vollständig umgeben. Man nennt diesen Prozess eine Invasion.
Dezidualreaktion
Didermische embryonale Scheibe.
Embryologie
Definition
Sie befasst sich mit vorgeburtlicher Entwicklung von der Befruchtung bis zur Geburt sowie der Bildung und Reifung der Keimzellen. Sie dient dem Verständnis der makroskopischen Anatomie. Hilft bei der Erklärung von angeborenen Fehlbildungen, sowie der zell-und molekularbiologischen Mechanismen, die Entwicklungsstörungen zugrunde liegen
Die Entwicklung eines Menschen beginnt mit der Befruchtung.
was entsteht? woraus?
Eine männliche und eine weibliche Keimzelle, ein Spermium und eine Oozyte, vereinigen sich und bilden einen neuen Organismus, die Zygote.
Urkeimzellen
haploid oder doploid?
ab wann im Embryo nachweisbar? wo?
Die Keimzellen stammen von den Urkeimzellen ab. Sie stellt den Beginn der Keimbahn dar. Die Urkeimzellen sind, wie die anderen Körperzellen auch, diploid und lassen sich bereits in der zweiten Woche beim menschlichen Embryo im primären Ektoderm (Epiblast) nachweisen.
Urkeimzellen
Laufbahn
- ab 2.Woche im primären Ektoderm (Epiblast) nachweisbar
- verlagern sich dann in die Wand des Dottersacks
- Von dort wandern die Urkeimzellen mit amöboiden Bewegungen in die Gonaden anlagen ein (Ende 4.-5. Woche)
Keimbahn
Die von den übrigen (somatischen) Zellen abgetrennte Entwicklung der Keimzellen wird als Keimbahn bezeichnet.
Exkurs Meiose
Die Merkmale eines neuen Individuums werden durch die Genebestimmt, die mit den vom Vater oder von der Mutter stammenden Chromosomen vererbt werden. Der Mensch besitzt etwa 23 000 Gen, die auf 46 Chromosomen angeordnet sind. 44 davon sind Autosomen, und zwei sind Geschlechtschromosomen. Die weiblichen Geschlechtschromosomen: XX, die männlichen: XY.
Homologe. Jedes Autosom besitzt ein Partnerchromosom mit den gleichen morphologischen Merkmalen → codieren für die gleiche Information, haben gleiche Gene, aber unterschiedliche Allele davon.
Diploider Chromosomensatz (oft als 2n bezeichnet, bei Menschen ist das dann 46n). Chromosomensatz aus 23 Paaren von homologen Chromosomen. Ein Chromosom von jedem Paar stammt von der Mutter, das andere vom Vater. Alle Körperzellen einschliesslich der Zellen aus denen die Gameten entstehen sind diploid.
Haploider Chromosomensatz (23n). Bei der Meiose werden durch 2 Reifeteilungen ohne dazwischen geschaltete DNA Verdopplung die Anzahl der Chromosomen auf 23 reduziert. c & n-Werte ?
c = („complement“ = complementäre DNA) DNA-Menge, Auch Anzahl der Chromatiden
1c = Menge der DNA in einer haploiden Zelle, 2c = in einer Diploiden Zelle, 4c nach der DNA Synthese, wenn in deiner diploiden Zelle alle Chromatiden verdoppelt sind (2 Schwesterchromatiden am Zentromer verbunden)
n = Anzahl der Chromosomen – Einzige Auskunft, ob haploid oder diploid! 1n = Anzahl der Chromosomen in einer haploiden zelle, 2n = in einer diploiden Zelle. Beim Menschen: Diploide Zelle = 46n, Gameten, haploide Zellen = 23n
Die Reifeteilungen (Meiose = Verkleinern), ist die spezifische Zellteilung der Keimzellen, aus der männliche du weibliche Gameten hervorgehen, die sich dann zu Spermien und Eizellen differenzieren. Sie laufen im Prinzip wie andere Zellteilungen (Mitose) ab. Man unterscheidet 2 Zellteilungen eine Meiose l von einer Meiose ll.
Meiose l – Reduktionsteilung (46 n 4c → 23n 2c) Verlängerte Prophase l: Paarung der homologen Chromosomen (Chromosomen Synapsis) → Austausch von Genabschnitten Schwesterchromatiden trennen sich nicht. Teilung der Homologen → nachher 1n (=haploid)
Meiose ll – Äquationsteilung (23n 2c → 23n 1c) Schliesst sich ohne DNA-Synthesephase an die 1. Reifeteilung an, sodass haploide Gameten entstehen. Schwesterchromatiden trennen sich.
wieso ist die Prophase der 1.Reifetilung länger als in der Mitose?
speziell bei XY?
Im Unterschied zur Mitose paaren sich in der Prophase der 1. Reifeteilung die homologen Chromosomen (Bivalent auch Synapsis). Die Prophase der 1. Reifeteilung ist daher beträchtlich länger als in der Mitose. Die Paarung erfolgt in einander genau entsprechenden Punkten. Nur die XY-Kombination bildet eine Ausnahme. Die ungleichen Geschlechtschromosomen besitzen an ihren Enden nur eine kleine homologe Paarungsregion, sodass sie lichtmikroskopisch eine Tandemformation bilden. Da jedes einzelne Chromosom zwei Chromatiden enthält, bestehen die homologen Chromosomenpaare aus vier Chromatiden. Diese besondere Paarung stellt sicher, dass sich die Homologen während der nachfolgenden Zellteilung korrekt aufteilen und dass jede der Keimzellen am Ende einen vollständigen haploiden Chromosomensatz enthält. Die Zuweisung der Homologen zu jeder Zelle erflogt zufällig, deshalb werden die ursprünglich mütterlichen und väterlichen Chromosomen in den Keimzellen in unterschiedlichen Kombinationen neu zusammengestellt. (Mitose: zwei Identische Tochterzellen!)
(Bivalent auch Synapsis)
Im Unterschied zur Mitose paaren sich in der Prophase der 1. Reifeteilung die homologen Chromosomen (Bivalent auch Synapsis).
Reifeteilung 1 = Reduktionsteilung
- Diploider Chromosomensatz => haploider Chromosomensatz
- Zufällige Verteilung homologer Chromosomen auf 2 Zellen
Äquationsteilung = Reifeteilung 2
- 2-Chromatid - Chromosensatz => 1-Chromatidchromosomensatz
Unterschied Mitose / Meiose
AM Anfang?
Am Ende?
Art der Teilung
Was für Zellen?
Crossover während des Pachytän
wann findet es statt, wie läuft es ab?
Das zweite wesentliche Merkmal der Prophase der 1. Reifeteilung ist, dass die Paarung der Chromosomen vom Austausch von Chromatidenabschnitten begleitet ist. Die parallel nebeneinander liegenden Chromatiden zerbrechen an einer oder an mehreren Stellen. Es kommt zu einem Austausch von Chromatidenabschnitten. Wenn die Chromosomen nun auseinandergezogen werden, dann bleiben sie vorübergehend nur an den Punkten, an denen ein Austausch stattgefunden hat noch aneinander haften. Dadurch entsteht eine X-förige Struktur, die als Chiasma bezeichnet wird. Das Chiasma ist der morphologische Ausdruck für ein genetisches Phänomen, das Crossover heisst. Es findet also ein Austausch von Chromatidbruchstücken mit den entsprechenden Genkomplexen zwischen den homologen Chromosomen statt.
Resultat 1. Reifeteilung:
jede Tochterzelle enthält eine Hälfte von jedem Chromosomenpaar und besitzt damit einen haploiden Chromosomensatz. Jedes Chromosom besteht jedoch noch aus zwei Chromatiden, sodass der Gesamtgehalt an DNA in jeder Tochterzelle dem in den übrigen Somazellen entspricht (2c).
Die Meiose I beinhaltet eine verlängerte Prophase, welche sich in verschiedene Phasen unterteilen lässt:
Die Meiose I beinhaltet eine verlängerte Prophase, welche sich in verschiedene Phasen unterteilen lässt:
Diktyotän
Wartestadium der Oozyten
Die weiblichen Oozyten reifen bereits während der fetalen Entwicklung heran, im Gegensatz zu den männlichen, die sich bei Beginn der Pubertät zu teilen beginnen und die Meiose in einem Stück begehen. Die Oozyten beginnen die 1. Reifeteilung, beenden sie aber nicht, sondern gehen in eine Wartephase über, das Diktyotän. Die Chromatiden behalten dabei ihre Chiasmata. Die Fortsetzung der Reifeteilung erfolgt erst kurz vor der Ovulation.
Reifeteilung - Äquationsteilung
Im Anschluss an die 1. Reifeteilung treten die Zellen sofort in die 2. Reifeteilung ein. Der 2. Reifeteilung geht keine DNA-Synthese voraus. Die 23 doppelfädigen Chromosomen spalten sich am Zentromer auf, und jede der neugebildeten Tochterzellen erhält 23 einzelne Chromosomen (mit je einem Chromatide), die aufgrund des Austauschs von Chromatidenabschnitten weder untereinander noch mit den ursprünglichen Chromosomen identisch sind. Der DNA-Gehalt in den neugebildeten Zellen ist nun halb so gross wie in den normalen Somazellen (1c). Es wird also zweierlei durch die Reifeteilung erreicht.
Austausch von Genetischem Material: Neukombination der väterlichen und mütterlichen DNA
Jede Keimzelle hat nur noch halben Chromosomensatz und halbe DNA-Menge Dauer: Bei einem Mann z.B. 24 Tage, bei einer Frau kann er sich über Jahrzehnte erstrecken!
Das Spermium determiniert das Geschlecht des neuen Individuums:!!
Hat ein Individuum zwei X-Chromosomen, ist es weiblich. Hat es ein X- und ein Y-Chromosom, ist es männlich. Daraus ergibt sich, dass die Eizelle nur ein X-Chromosom enthalten kann, das Spermatozoon aber entweder ein Xoder ein Y-Chromosom.
Gametogenese
Definition?
Die Gametogenese beschreibt im Wesentlichen, wie während der geschlechtsreifen Zeit des Menschen die Oozyten im Ovar und die Spermien im Hoden entstehen.
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Cartes-fiches
Oozytenkern [2n,4C] vor und während Ovulation
Auch der Oozytenkern [2n,4C] ist in den letzten Tagen vor dem LH-Gipfel «gereift». Er war bis dahin in der extrem verlängerten Prophase (= Diktyotän) der ersten Reifeteilung arretiert. (Die Arretierung bestand seit der Fetalperiode.) Durch die «Reifung» tritt der Kern in die Diakinese (der Prophase) über und bereitet sich auf die Vollendung der ersten Reifeteilung vor, die durch den LH-Gipfel ausgelöst wird.
Graafscher Follikels unmittelbar vor dem LH-Gipfel
Mit dem LH (=luteinisierendes Hormon)-Peak werden nun in und um die Eizelle herum folgende Reifungsschritte bis zur Ovulation ausgelöst -
In der Eizelle wird durch den LH Peak ausgelöst:
- Die Beendigung der 1. RT mit Ausstossung des ersten Polkörpers (→ asymmetrische Teilung)
- Inangriffnahme der 2. RT mit Arretierung in der Metaphase (→ man spricht jetzt von sekundärer Oozyte)
- Reifung des Zytoplasmas der Eizelle, durch Bereitstellung von Molekülen und Strukturen, welche zum Zeitpunkt der Befruchtung benötigt werden.
Mit dem LH (=luteinisierendes Hormon)-Peak werden nun in und um die Eizelle herum folgende Reifungsschritte bis zur Ovulation ausgelöst: In der Eizelle wird durch den LH Peak ausgelöst:
Beendigung der 1. RT
Der Spindelapparat (3) zur Aufteilung der Chromosomen hat sich ausgebildet und radiär zur Zelloberfläche hin ausgerichtet. Das erste Polkörper (7) wird an der Stelle entstehen, wo der Spindelapparat an der Zelloberfläche verankert ist. Weiter haben sich die Zellausläufer der Granulosazellen (4) von der Oozytenoberfläche in die Zona pellucida (1) zurückgezogen. Dadurch hat sich letztere von der Eizelle gelöst, was zur Bildung eines perivitellinen Spaltraumes (2) führt. In diesen Spaltraum erfolgt die Ausstossung des ersten Polkörpers (7) als Zeichen für das Ende der ersten Reifeteilung.
Mit dem LH (=luteinisierendes Hormon)-Peak werden nun in und um die Eizelle herum folgende Reifungsschritte bis zur Ovulation ausgelöst: In der Eizelle wird durch den LH Peak ausgelöst:
Die sekundäre Oozyte = Inangriffnahme der 2. RT mit Arretierung in der Metaphase (→ man spricht jetzt von sekundärer Oozyte)
Durch die Wirkung des LHs auf die Granulosazellen, haben diese angefangen ihren Zellverband aufzulockern und sich zu vermehren. Sie produzieren jetzt neu auch Progesteron, welches sie in die Follikelflüssigkeit abgeben. Durch die Trennung der homologen Chromosomen in der ersten Reifeteilung findet sich jetzt in der sekundären Oozyte ein haploider (reduplizierter) Chromosomensatz (1n, 2C). Das erste Polkörper enthält ebenfalls 1n, 2C. (vom DNA Gehalt her gleich)
Mit dem LH (=luteinisierendes Hormon)-Peak werden nun in und um die Eizelle herum folgende Reifungsschritte bis zur Ovulation ausgelöst: In der Eizelle wird durch den LH Peak ausgelöst:
Der sprungbereite Follikel => Reifung des Zytoplasmas der Eizelle, durch Bereitstellung von Molekülen und Strukturen, welche zum Zeitpunkt der Befruchtung benötigt werden.
Die Granulosazellen sezernieren neben den Hormonen auch eine extrazelluläre Matrix, hauptsächlich Hyaluronsäure, in die Follikelflüssigkeit(2). Die Hyaluronsäure macht die ganze Flüssigkeit sehr viskös und hält den Zellverbund zusammen. Vor der Ovulation nimmt das Volumen der Follikelflüssigkeit stark zu. Der Kumuluszellverband (3) lockert sich weiter auf. Dadurch löst er sich zusammen mit der eingeschlossenen Oozyte von der Unterlage und schwimmt nun in der Follikelflüssigkeit. Den Kranz von Granulosazellen des Kumuluszellverbandes, welche die Oozyte einschliessen, nennt man jetzt Corona radiata.
Die Eizelle hat nun alle Reifungsschritte beendet, die vom LH-Peak ausgelöst wurden. Im Zytoplasma sind die molekularen und strukturellen Vorbereitungen für die Zeit nach dem Eindringen des Spermiums getroffen worden. Erneut hat sich ein Spindelapparat (2.RT) mit den Chromosomen in der Äquatorialebene (Metaphasenplatte) ausgebildet. Die Spindel ist abermals radiär an der Zellmembran in der Nähe des Polkörpers verankert. Auch am Polkörper laufen dieselben Vorgänge ab. Die zweite Reifeteilung wird in dieser Position arretiert. (In der Vergrösserung ist die bestehen bleibende Zytoplasmaverbindung erkennbar.) Die allerletzten Schritte der Reifung, nämlich die Entarretierung der zweiten Reifeteilung, vollzieht die sekundäre Oozyte erst, wenn das Spermium eingedrungen ist. Der Follikel und die Eizelle sind jetzt für die Ovulation bereit, die etwa 38h nach dem LH-Gipfel stattfindet.
wan findet die Entarretierung der zweiten Reifeteilung statt?
Die allerletzten Schritte der Reifung, nämlich die Entarretierung der zweiten Reifeteilung, vollzieht die sekundäre Oozyte erst, wenn das Spermium eingedrungen ist.
Die Entwicklung vom Graaf-Follikel zum Corpus luteum
Nach der Ovulation werden die in der Wand des geplatzten Follikels sitzenden Granulosazellen von den umgebenden Gefässen aus vaskuliert. Unter dem Einfluss von LH wandeln sich die Granulosazellen zum Corpus luteum um. Die Umwandlung besteht in einer Zellvermehrung und einer Gelbfärbung als Ausdruck eines gesteigerten Lipidstoffwechsels. Der Gelbkörper produziert Progesteron, welches im Zusammenspiel mit dem in der Theca interna gebildeten Östrogen die Uterusschleimhaut in die Sekretionsphase versetzt.
durch was wird die Uterusschleimhaut in die Sekretionsphase versetzt?
Der Gelbkörper produziert Progesteron, welches im Zusammenspiel mit dem in d
was geschieht mit Gelbkörper wenn keine Befruchtung - Implantation - stattfindet?
Sofern keine Implantation stattgefunden hat nimmt die Grösse des Corpus luteum ab und er degeneriert. Die Zellen wandeln sich in fibröses Narbengewebe um und bilden den Corpus albicans. Gleichzeitig bleibt so die Bildung von Progesteron aus, was die Periodenblutung auslöst.
was geschieht wenn eine Implantation stattgefunden hat?
Wenn eine Implantation stattgefunden hat, dann wird die Degeneration verhindert, da im Trophoblast des Embryos humanes Chorion-gonadotropin (hCG) 3 gebildet wird. Der Corpus luteum kann so weiter wachsen und entwickelt sich weiter zum Corpus luteum graviditatis. Dieser sezerniert fortwährend Progesteron und verhindert den Schwangerschaftsabbruch. Am Ende des 3. Monats nimmt dieser etwa ein Drittel bis die Hälfte des gesamten Ovars ein. Die Zellen des Corpus luteum sezernieren noch bis gegen Ende des 4. Monats Progesteron, danach ist die Plazenta jedoch genügend ausgereift um die nötigen Hormone bereitzustellen, was zur Degeneration der Corpus luteum Zellen führt.
wieso kommt es bei Befruchtung nicht zur Regelblutung?
Trophoblast des Embryos humanes Chorion-gonadotropin (hCG) 3 -> Corpus luteum => Corpus luteum graviditatis
-> Corpus luteum graviditatis=> Progesteron bis Ende 4 Monats, dann übernimmt Plazenta
Die Aufgabe des Progesterons in der Follikelflüssigkeit
Das Progesteron, welches vom Granulosaepithel und nachher den Corpus-luteum-Zellen gebildet wird, in der Follikelflüssigkeit hat nach heutigem Wissen folgende zwei Hauptaufgaben:
- Es stimuliert die weitere Reifung der Eizelle
- Es gelangt bei der Ovulation in die Tube und führt zur Bildung eines Konzentrationsgradienten zur Anlockung der Spermien.
- Falls es zur Schwangerschaft kommt, Aufrechterhaltung der Schwangerschaft
Die Ovulation
Die Ovulation, d.h. das Heraustreten der sekundären Oozyte aus dem Follikel, hängt vom Zerfall der Wände des Follikels und des Ovars ab.
Ablauf
- Wenige Stunden nach dem FSH/LH-Gipfel = verstärkte Vaskularisierung - ödematöse Veränderung
- dominanter Folikel wandert zur Oberfläche des Ovars -> vorwölbung
- Granulosazellen - Hyaluronsäure -> bindet Wasser => Grössenzunahme Follikel
- grosse Spannung, Wirkung abbauender / lytischer Enzyme (Andauung der Kollagenfasern) => RUPTUR
Auf der Ovarialoberfläche über dem sprungbereiten Follikel, an der am weitesten vorgewölbten Stelle, kommt es kurz vor der Ruptur zur Ausbildung eines weissen Punktes (Kompression der Blutgefässe) des sogenannten Stigmas.
Das Auffangen der Eizelle durch die Tube
Die Fimbrien des Tubentrichters haben sich zwischenzeitlich rund um das Stigma des Ovars gelegt und dichten diese Stelle ab. Beim Rupturieren der Oberfläche gelangt die Masse von mit Hyaluronsäure getränkten viskösen Kumuluszellen, die in ihrem Innersten die sekundäre Oozyte beherbergen, zusammen mit dem serös-gelben Follikelinhalt in die Tube. Die Eizelle "wartet" in der Tube auf eine Befruchtung durch die Spermien. Sie ist von der Corona radiata und weiteren versprengten Anteilen von Kumuluszellen (sog. Kumuluszell-Wolke) umgeben.
Ablauf nach Eisprung in der Tube
Die Eizelle "wartet" in der Tube auf eine Befruchtung durch die Spermien. Sie ist von der Corona radiata und weiteren versprengten Anteilen von Kumuluszellen (sog. Kumuluszell-Wolke) umgeben. Die dazwischen liegende Flüssigkeit ist klebrig und fadenziehend (Effekt der Hyaluronsäure) und stark Progesteron haltig (zur Anlockung der Spermien). Die Matrix aus Hyaluronsäure hält sie sozusagen in der Tube "gefangen", da ihre Visköse Beschaffenheit verhindert, dass die Eizelle mit schnellem Tempo die Tuba uterina hinab saust. Nach etlichen Stunden verflüssigt sich die Matrix immer mehr und die Eizelle wird allmählich durch den Zilienschlag der Tubenepithelzellen und die rhytmische Kontrahierung des Eileiters uteruswärts transportiert. Da die Eizelle nach der Ovulation auch nur einige Stunden befruchtungsfähig ist, muss die Befruchtung fast zwangsläufig im ampullären Teil der Tube stattfinden.
Hormonale Steuerung der Ovarialfunktion
Übersicht. Verantwortlich für die periodische Ovulation sind: (2)
- zyklische Veränderungen im Hormonhaushalt (hormoneller Zyklus), die vom hypothalamischhypophysären System (zentral) gesteuert sind.
- Die rhythmische hormonelle Steuerung führt bei der Frau zu folgenden zyklischen Ereignissen: dem Ovarialzyklus (Follikelreifung), welcher in der Ovulation und der anschliessenden Gelbkörperbildung gipfelt. zu zyklischen Veränderungen des Endometriums (Uterusschleimhaut), welche zur Vorbereitung der Uterusschleimhaut zur Einnistung der befruchteten Eizelle dienen. Findet keine Implantation statt, wird die Mucosa eliminiert (= menstruale Blutung).
LH-Peak
Etwa eineinhalb Tage vor der Zyklusmitte steigt die Konzentration des Luteinisierenden Hormons (LH) stark an. D.h. ungefähr 14. +/- einen Tag vor der nächsten Blutung. Die Zeitspanne vom LHPeak bis zur Menstruation ist sehr konstant. Jedoch kann die Zeit von der Menstruation bis zum LH-Peak schwanken. (→ Keine gute Kontrazeption: Blutung +14 Tage = Ovulation, das stimmt nicht) Der darauffolgende LH-Gipfel4 ist für eine ganze Reihe von Vorgängen verantwortlich.
Der LH-Gipfel löst folgende Vorgänge in der Eizelle aus:
- Beendigung der ersten Reifeteilung und den Beginn der zweiten RT- Mittels: maturation promotin factor (MPF)
Der LH-Gipfel löst folgende Vorgänge im Follikel aus:
- Auflockerung der Granulosazellen im Bereich des Cumulus oophorus
- Erhöhung der Progesteronkonzentration in der Follikelflüssigkeit
- Auflockerung des perifollikulären Gewebes und zunehmende Vaskularisation
Test - Ovulation
Der LH-Peak kann als Test für eine Ovulation bei Frauen, die Schwanger werden möchten im Urin nachgewiesen werden.
humane Choriongonatoropin
Das humane Choriongonatoropin wird indes für einen Schwangerschaftsnachweis verwendet. Es kann auch im Falle einer Schwangerschaft ohne Embryo nachgewiesen werden. Bei einer solchen Fehlbildung proliferiert nur der Trophoblast und es bildet sich eine Blasenmole.
Die Bedeutung von FSH auf die Follikelreifung:
Übersteigt die Konzentration von FSH im Serum einen bestimmten, individuell unterschiedlichen Schwellenwert (threshold concentration) → Rekrutierung der sogenannten Follikelkohorte in beiden Ovarien, d.h., mehrere Tertiärfollikel treten in den Prozess der Follikelreifung ein. Der Anstieg von FSH beginnt im normalen biphasischen Zyklus in der späten Lutealphase und setzt sich in der frühen Follikelphase des folgenden Zyklus fort. Das Recruitment ist mit dem 3. Zyklustag abgeschlossen. Obwohl in den beiden Ovarien mehrere Follikel in die Reifungsphase eintreten, erreicht im Regelfall nur ein Follikel (dominanter Follikel), die volle Reife und wird damit "sprungreif".
Als Folge dieser Vorgänge (LH-Peak /Gipfel) ergibt sich:
- Die korrekte Plazierung des Tubentrichters an der Ovaroberfläche "Stigma"
- Die Ruptur der Wand des Follikels und Übertritt der Follikelflüssigkeit mit der Eizelle in den Tubentrichter
- Die Hemmung der Reifung weiterer Follikel
Exkurs. Hormonale Steuerung der Ovarialfunktion – Grosser Überblick
- Hypothalamus
- GnHR - FSH
- FSH und LH
- Schwellenwert Östradiol
- Produktion von Östradiol
- Follikelselektion (A) - Phase des führenden Follikels (B)
- Hormonproduktion spezialisierte Zellarten
- Bildung der Androgene (Androstendion, Testosteron)
- Die Umwandlung von Androstendion zu Östradiol:
- exponentiellen Anstieg der Östrogene
- LH-Peak
- Corpus luteum, Progesteron
- Östrogen und Progesteron haben zusammen einen Einfluss auf die Uterusschleimhaut
- hcG -> Progesteron -> Progesteron wirkt inhibierend auf die Sekretion von GnHR
- Hypothalamus - Gonadotropin-Releasing Hormon (GnRH) freigesetzt ins Blut
- GnHR - FSH - GnHR über Blut in Hypophysenvorderlappen, => FSH (Follikelstimulierendes Hormon) und LH (Luteinisierendes Hormon) bewirkt.
- FSH und LH - FSH rekrutiert primär in beiden Ovarien die Primordialfollikel und lässt sie zu Primärfollikeln reifen., n LH hat zur Folge, dass der Maturation Promoting factor im Follikel die 1. Reifeteilung vollenden lässt.
- Schwellenwert Östradiol - veranlasst Hypophyse schlagartige Ausschüttung FSH /LH => signalisiert = bereit für letzte Schritte vor Ovulation
- Produktion von Östradiol- wird vom führenden Follikel selbst produziert und diffundiert in die Blutbahn und Lymphbahn der Theka interna
- Follikelselektion (A) - Phase des führenden Follikels (B) - Zwischen FSH und Östradiol besteht eine sehr fein abgestimmte Regelung: Jeder minimale Anstieg des Oestradiols bewirkt sofort eine Senkung der FSH Ausschüttung
- Hormonproduktion spezialisierte Zellarten Im Follikel gibt es zwei für die Hormonproduktion spezialisierte Zellarten: Die Thekazellen (1) und die Granulosazellen (7). Sie sind zwar durch eine Basalmembran (2) getrennt, bilden aber im Follikel eine funktionelle Einheit
- Bildung der Androgene (Androstendion, Testosteron)
- Die Umwandlung von Androstendion zu Östradiol:
- exponentiellen Anstieg der Östrogene - Die Phase des führenden/dominanten Follikels ist gekennzeichnet durch einen exponentiellen Anstieg der Östrogene im Blut.
- LH-Peak - RUPTUR
- Corpus luteum, Progesteron durch LH zum Corpus luteum - Progesteron
- Östrogen und Progesteron haben zusammen einen Einfluss auf die Uterusschleimhaut
- hcG -> Progesteron -> Progesteron wirkt inhibierend auf die Sekretion von GnHR
I: Die Zellen: Im Follikel gibt es zwei für die Hormonproduktion spezialisierte Zellarten: Die Thekazellen (1) und die Granulosazellen (7). Sie sind zwar durch eine Basalmembran (2) getrennt, bilden aber im Follikel eine funktionelle Einheit. II: Die chemischen Schritte:
Die in den Follikeln produzierten Hormone gehören zu den Steroidhormonen. Diese werden durch eine Kaskade von chemischen Umbauschritten aus der Ausgangssubstanz Cholesterin (Chl) gebildet. (Theka und Granulosazellen besitzen zu diesem Zweck Cholesterin (LDL) Rezeptoren) Die Kaskade der Östradiolsynthese lautet etwas vereinfacht: Cholesterin → [LH] → Progesteron → Androstendion → Testosteron → [FSH] → Östradiol LH beeinflusst in den Zellen des Follikels den ersten Schritt, FSH den letzten.
Die Bildung der Androgene (Androstendion, Testosteron):
Umwandlung von Cholesterin über Progesteron zu Androstendion
Die Umwandlung von Cholesterin über Progesteron zu Androstendion (And) geschieht in den Zellen der Theka interna (1) und wird durch LH stimuliert Da Progesteron als Zwischenstufe nicht vollständig zu Androstendion metabolisiert wird, gibt die Theka interna auch wechselnde Mengen an Progesteron (Pr) ab.
Die Umwandlung von Androstendion zu Östradiol:
Die Synthese des Östradiols steht somit unter der doppelten Kontrolle von FSH und LH. Letzteres indem es für die Bereitstellung des Substrats (Androstendion) für die Umwandlung sorgt.
Transport der Gameten zum Befruchtungsort
Der Weg (13 -15cm) der Spermien
- Nach der Ejakulation befinden sich die Spermien in grosser Anzahl nahe der Portio.
- Auf dieser Strecke machen die Spermien einen weiteren Reifungsprozess durch, die sogenannte Kapazitation.
- von ca 200mio Spermien einige hunderte durch Cervixkanal in Uterus über Tubenwinkel bis ampulläre Region Eileiter
Unterwegs können ganze Pulks von Spermien an bestimmten Orten anhalten und in eine Phase geringerer Aktivität eintreten. Deshalb behält ein Teil der Spermien seine Befruchtungsfähigkeit bis zu 4 Tagen bei.
Die Passage der Cervix (=Gebärmutterhals)
- Änderung "spermienfeindlichen" = sauren zu einer sehr "spermienfreundlichen" = alkalischen Umgebung.
- Cervixpfropfs wird der Schleim dünnflüssiger
- r Schleim zum Ovulationszeitpunkt einen alkalischen pH-Wert auf
- zervikale Schleimpfropf wirkt als Filter in dem atypische Spermien hängen bleiben
Reifungsschritte der Spermien
Die Reifung und Aktivierung des Spermatozoons erfolgt durch die folgenden vier Schritte:
Während bei der Oozyte die Reifungsschritte das Einlagern von Dotter und den Fortgang der Reifeteilungen betreffen, sind es bei den Spermien funktionelle Reifungsschritte, die vor allem deren motile Fähigkeiten und deren Penetrationsvermögen durch die Eihüllen betreffen.
Vorgänge im männlichen Genitaltrakt und Reifung der Spermien
Die Spermien werden nach ihrer Produktion im Ductus epididymidis (Nebenhoden) gesammelt und gelagert. Die Spermien brauchen durchschnittlich 14 Tage, um vom einen zum anderen Ende des 5-6m langen Nebenhodenganges zu gelangen. Während dieser zwei Wochen durchlaufen die Spermien verschiedene morphologische und funktionelle Reifungsschritte im Nebenhoden:
- Durch die Einlagerung von neuen Proteinen im Kern wird die DNS weiter kondensiert. Spermienkopf wird kleiner und kompakter. → Motilität ↑. (Dies Schritt ist wichtig für die spätere korrekte Dekondensation der väterlichen DNS in der mütterlichen Eizelle.)
- Das schon spärliche Zytoplasma wird weiter reduziert, dadurch werden die Spermien schlanker
- Die Fähigkeit zur Motilität wird erlangt, aber gleichzeitig durch das Milieu auch wieder gehemmt. Vollständig nötige Motilität um den ganzen weiblichen Geschlechtsweg zu durchschreiten wird erst später erlangt.
- Die Struktur der Plasmamembran wird verändert. Dies hat Auswirkungen auf die Motilität, die Fähigkeit zur Kapazitation und die Fähigkeit zur Akrosomalreaktion.
→ Nur Spermien, die den Nebenhoden passiert haben, sind soweit gereift, dass sie die Fähigkeit zur Motilität haben.
Ejakulat
Ejakulat: 10% Spermien, 90% Seminalplasma = total Volumen: 2- 6ml. Diese Sekrete werden in einem genauen zeitlichen Ablauf dem Ejakulat zugemischt.
Während die Spermien durch den Ductus deferens und die Urethra getrieben werden, wird ein grosses Volumen an Sekreten verschiedener Drüsen zugemischt. Diesen flüssigen Anteil des Ejakulats stellt das Seminalplasma dar.
Diese Sekrete werden in einem genauen zeitlichen Ablauf dem Ejakulat zugemischt.
Die Beteiligten Drüsen:
Ejakulation = zweiten Schritt in der Reifung der Spermien:
Bei diesem Vorgang werden die motilen Fähigkeiten der Spermien schlagartig aktiviert. Der genaue Mechanismus dieser Aktivierung ist bisher noch unklar.
Die folgenden Faktoren gelten aber zumindest als mitbestimmend:
1. Die mechanische Stimulation während der Ejakulation.
2. Die Beimengung von Drüsensekreten, die a. zur Verdünnung des Spermienkonzentrats führt, und b. zur chemischen Aktivierung beiträgt.
→physiologischen Aktivierung der Spermien, sie sind jetzt in der Lage, die bevorstehende Kapazitation und die Akrosomalreaktion zu vollziehen.
Das Seminalplasma
wie verhält es sich in der Scheide?
Das Zusammenmischen der verschiedenen Drüsenfraktionen führt zu einem Koagulieren des frischen Ejakulats im hinteren Scheidengewölbe binnen einer Minute. Auf diese Weise wird in der Vagina ein Spermiendepot errichtet. Nach ca. 15-20 Minuten verflüssigt sich das koagulierte Ejakulat wieder. Wegen seiner leichten Alkalinität (leicht alkalischer Puffer) ist es aber auch für die Schaffung eines für die Spermien günstigen Milieus im normalerweise sauren Scheidenmilieu zuständig. Weitere Aufgaben des Seminalplasmas sind die Anlagerung von Kapazitationsinhibitoren an die Spermien, die Aktivierung und Verstärkung der Motilität der Spermien sowie die Bereitstellen von Nährstoffen für die Spermien.
Hauptmenge des Seminalplasmas
Funktion? Zusammensetzung?
Die Hauptmenge des Seminalplasmas wird durch das Sekret der Samenbläschen beigesteuert. Dieses Sekret enthält viele Proteine und Fructose als Energielieferanten für die Spermienmotilität und ist auch für die Schaffung des Grossteils des alkalischen Puffer zuständig.
Zusammensetzung des Seminalplasmas
Kapazitation
Die Kapazitation ist eine funktionelle Reifung des Spermatozoons und diese Veränderungen führen zur Hyperaktivität (Es kommt zu ausladenden Peitschenschlagbewegungen des Schwanzes gepaart mit grösseren seitlichen Pendelbewegungen des Kopfes. – typische Schlängelnde Bewegungen werden induziert) des Spermatozoons. Dieser Kapazitationsprozess findet gestaffelt in sog. Spermienpools statt, dadurch wird die Verfügbarkeit der Spermine verlängert. Man kann sich vorstellen, dass jeweils eine kleine Population an Spermatozoen Ihre Kapazitation beendet und so bereit ist, eine eventuell in den ampullären Teil der Tuba uterina vorgedrungene Oozyte zu befruchten.
Die erste Veränderung in dieser Kaskade ist die Kapazitation. Sie wird von den Spermien während der Aszension des weiblichen Genitaltrakts (im Kontakt mit dessen Sekreten) vollzogen. Es handelt sich um einen physiologischen Reifungsprozess der Spermienzellmembran. Es werden eine auf den Spermien sitzende Glykoproteinschicht und Proteine aus dem Ejakulat entfernt. Dieser Vorgang ist Voraussetzung für den nachfolgenden Schritt, die Akrosomalreaktion. Denn nur kapazitierte Spermien können die Corona radiata durchdringen und an der zona pellucida die Akrosomreaktion durchlaufen.
