Введение

Процесс созревания первичных фолликулов. Хотя этот процесс схож у многих животных, в данной статье мы рассмотрим исключительно фолликулогенез человека. В биологии фолликулогенез – это созревание яичникового фолликула, плотно упакованной оболочки соматических клеток, содержащей незрелую яйцеклетку (ооцит). Фолликулогенез описывает прогрессию от множества небольших первичных фолликулов к крупным преовуляторным фолликулам, происходящую частично в рамках менструального цикла. В отличие от мужского сперматогенеза, который может продолжаться неограниченно долго, фолликулогенез завершается, когда оставшиеся фолликулы в яичниках теряют способность реагировать на гормональные сигналы, которые ранее стимулировали созревание отдельных фолликулов. Это истощение запаса фолликулов сигнализирует о наступлении менопаузы.

Обзор

Основная роль фолликула – поддержка ооцита. Из всего пула фолликулов, с которым рождается женщина, лишь 0,1% из них достигают овуляции, в то время как 99,9% подвергаются разрушению (в процессе, называемом фолликулярной атрезией). С рождения яичники человека содержат множество незрелых, примордиальных фолликулов. Каждый из этих фолликулов содержит столь же незрелую первичную ооциту. В период полового созревания группы фолликулов начинают фолликулогенез, вступая в фазу роста, которая завершается овуляцией (процесс, при котором ооцит покидает фолликул) или атрезией (гибелью гранулезных клеток фолликула). В процессе развития фолликулы претерпевают ряд критических изменений в характеристиках, как гистологических, так и гормональных. Сначала они превращаются в первичные фолликулы, а затем – во вторичные. Далее фолликулы переходят в третичные, или антральные, фолликулы. На этой стадии развития они становятся зависимыми от гормонов, в особенности от ФСГ, что вызывает значительное увеличение скорости их роста. Поздняя третичная, или преовуляторная, фолликула разрывается и высвобождает ооцит (который становится вторичным ооцитом), завершая фолликулогенез. Фолликулярная селекция – это процесс, посредством которого один «доминантный» фолликул выбирается из рекрутированной когорты или волны для преимущественного роста. Обычно это происходит один раз в ранней или средней фолликулярной фазе менструального цикла, приводя к овуляции.

Первичный

Во время активации яичниковых фолликулов гранулезные клетки примордиальных фолликулов изменяют свою структуру с плоской на кубическую, что знаменует начало формирования первичного фолликула. Геном яйцеклетки активируется и происходит транскрипция генов. Формируются элементарные паракринные сигнальные пути, необходимые для коммуникации между фолликулом и яйцеклеткой. Как яйцеклетка, так и фолликул значительно увеличиваются в размерах, достигая почти 0,1 мм в диаметре. В это время в первичных фолликулах развиваются рецепторы к фолликулостимулирующему гормону (ФСГ), однако они остаются гонадотропин-независимыми до антральной стадии. Тем не менее, исследования показали, что присутствие ФСГ ускоряет рост фолликулов in vitro. Вокруг яйцеклетки формируется гликопротеиновая полимерная оболочка – zona pellucida, отделяющая ее от окружающих гранулезных клеток. Zona pellucida, которая сохраняется вместе с яйцеклеткой после овуляции, содержит ферменты, катализирующие взаимодействие со сперматозоидами для обеспечения их проникновения.

Вторичный

Строма, подобно тека-клеткам, рекрутируется сигналами, секретируемыми ооцитами. Она окружает самый внешний слой фолликула – базальную мембрану – и подвергается цитодифференцировке, формируя тека externa и тека interna. Между этими двумя текальными слоями формируется сложная сеть капилляров, которая начинает обеспечивать кровоток к фолликулу и от него. Вторичный фолликул на поздней стадии развития гистологически и структурно характеризуется полностью созревшим ооцитом, окруженным зоной пеллюцида, примерно девятью слоями гранулезных клеток, базальной мембраной, тека interna, капиллярной сетью и тека externa. Развитие антра также начинается на стадии вторичного фолликула.

Формирование Антрума

Образование заполненной жидкостью полости, прилегающей к яйцеклетке, называемой антрумом, обозначает фолликул как антральный фолликул, в отличие от так называемого преантрального фолликула, в котором антрум еще отсутствует. Антральный фолликул также называют фолликулом Граафа. Существуют различные определения относительно того, на какой стадии происходит этот переход: некоторые относят фолликулы вторичной стадии к антральным, а другие – к преантральным.

Ранний третий класс

В третичном фолликуле сформирована базовая структура зрелого фолликула, и новые клетки не обнаруживаются. Клетки гранулезы и теки продолжают делиться митотически, одновременно с увеличением объема антрума. Третичные фолликулы могут достигать значительных размеров, ограничиваемым лишь доступностью ФСГ, от которого они теперь зависят. Под действием морфогенного градиента, секретируемого ооцитом, гранулозные клетки третичного фолликула дифференцируются в четыре различных подтипа: корона радиата, окружающая зону пеллюцида; мембрана, расположенная внутреннее от базальной мембраны; периантральная, прилегающая к антруму, и кумулюс оофорус, соединяющий мембрану и гранулозные клетки короны радиата. Каждый тип клеток по-разному реагирует на ФСГ. Клетки theca interna экспрессируют рецепторы к лютеинизирующему гормону (ЛГ). ЛГ индуцирует выработку андрогенов клетками теки, главным образом андростендиона, который ароматизируется клетками гранулезы с образованием эстрогенов, преимущественно эстрадиола. Вследствие этого уровень эстрогена начинает повышаться.

Поздней третичной и преоваляторной фазы (фоликулярная фаза менструального цикла)

На этом этапе большинство фолликулов, начавших рост, погибают. Этот процесс гибели фолликулов известен как атрезия и характеризуется радикальным апоптозом всех составляющих клеток и ооцита. Хотя причина атрезии неизвестна, было показано, что высокие концентрации ФСГ предотвращают её развитие. Повышение уровня ФСГ в гипофизе, вызванное распадом жёлтого тела в конце менструального цикла, инициирует набор пяти-семи фолликулов 5-го класса для участия в следующем цикле. Эти фолликулы входят в завершающую стадию предыдущего менструального цикла и переходят в фолликулярную фазу следующего. Выбранные фолликулы, называемые антральными, конкурируют друг с другом за ФСГ, стимулирующую рост. Существуют споры относительно механизма формирования когорты из пяти-семи антральных фолликулов. Предлагаются теории непрерывного набора антральных фолликулов, теории единичного эпизода набора в конце лютеиновой фазы, а в последнее время появились данные, подтверждающие модель набора, характеризующуюся 2-3 волнами набора и развития фолликулов в течение менструального цикла (только одна из которых является овуляторной волной). В ответ на повышение уровня ФСГ антральные фолликулы начинают секретировать эстроген и ингибин, оказывающие отрицательное обратное воздействие на ФСГ. Фолликулы с меньшим количеством рецепторов ФСГ не смогут развиваться дальше, их темпы роста замедлятся и они подвергнутся атрезии. В конечном итоге жизнеспособным останется только один фолликул. Этот оставшийся фолликул, называемый доминантным, быстро и значительно увеличится в размерах – до 20 мм в диаметре – и станет преовуляторным фолликулом. Важно отметить: многие источники искажают темпы роста фолликулов, некоторые даже утверждают, что для превращения примордиального фолликула в преовуляторный требуется всего четырнадцать дней. На самом деле, фолликулярная фаза менструального цикла – это время между отбором третичного фолликула и его последующим ростом до преовуляторного. Фактическое время развития фолликула варьируется. Рост доминантного фолликула в течение фолликулярной фазы составляет около 1,5 мм в день (±0,1 мм) как в естественных циклах, так и при развитии любого доминантного фолликула на фоне приема комбинированных оральных контрацептивов. Проведение контролируемой гиперстимуляции яичников приводит к большему набору фолликулов, растущих примерно на 1,6 мм в день. Ооцит технически все еще является вторичным и находится в метафазе II мейоза. Он превратится в оотиду, а затем быстро в яйцеклетку (путем завершения мейоза II) только после оплодотворения. Ооцит будет продвигаться по одной из фаллопиевых труб, чтобы в конечном итоге выйти во время менструации, если он не оплодотворен или если не произойдет успешная имплантация в матку (в случае предыдущего оплодотворения). Эстрадиол повышается и вызывает овуляторный пик ЛГ (и ФСГ). Этот пик (через цАМФ) активирует провоспалительные гены, которые вызывают разрыв стенки фолликула и выход ооцита. Разорванный фолликул претерпевает значительную трансформацию в жёлтое тело – стероидогенный кластер клеток, поддерживающий эндометрий матки за счет секреции большого количества прогестерона и небольшого количества эстрогена. Эти два этапа, хотя и не являются частью фолликулогенеза, включены для полноты картины. Они подробно описаны в соответствующих статьях и рассмотрены в контексте менструального цикла. Рекомендуется ознакомиться с этими тремя темами.

Количество фолликулов

Недавно две публикации поставили под сомнение представление о том, что количество фолликулов определяется в момент рождения как конечное. Было показано, что фолликулы яичников могут обновляться из зародышевых стволовых клеток (происходящих из костного мозга и периферической крови) в яичнике мыши после рождения. Исследования, направленные на воспроизведение этих результатов, продолжаются, однако изучение 325 человеческих яичников не выявило доказательств восполнения фолликулярного запаса. В исследовании (2013) было установлено, что с возрастом у людей (и мышей) снижается экспрессия четырех ключевых генов, необходимых для гомологичной рекомбинационной репарации ДНК, в яйцеклетках. Авторы предположили, что репарация разрывов двойной спирали ДНК имеет решающее значение для поддержания резерва яйцеклеток, и что снижение эффективности репарации с возрастом играет ключевую роль в истощении этого резерва (старении яичников).