Роль гормонов гипофиза и яичника в регуляции цикла


Менструальный цикл и гормоны


Под менструальным циклом понимают циклически протекающие изменения в женском организме, затрагивающие преимущественно репродуктивную систему. Клиническим признаком этих процессов являются менструации – повторяющиеся выделения кровяного характера из половых путей. Как практически все процессы в организме, менструальный цикл находится под контролем нейроэндокринной системы. Регуляция репродуктивной функции осуществляется при участии следующих гормонов:

·       гонадотропин-рилизинг-фактор (ГТРФ),

·       фоллитропин (ФСГ),

·       лютропин (ЛГ),

·       пролактин,

·       эстрогены,

·       прогестерон,

·       андрогены,

·       ТЗ (трийодтиронин),

·       тироксин.

Рассмотрим функции каждого из указанных гормонов более подробно.

Гормоны, влияющие на менструальный цикл:

Нейрогормональный контроль менструального цикла имеет несколько иерархических уровней (расположены в порядке убывания):

·       ЦНС (высший уровень),

·       гипоталамус, 

·       гипофиз,

·       яичники,

·       органы-мишени (матка, влагалище, другие органы).

Каждый из этих уровней контроля действует посредством гормональноактивных соединений. Кроме того, на репродуктивную функцию оказывают влияние надпочечники и щитовидная железа.

Гонадолиберин

Гонадотропный рилизинг-фактор синтезируется в гипоталамусе (2-й уровень регуляции). Его основная функция – стимуляция выработки лютропина и ФСГ гипофизом. Гонадолиберин выделяется в кровь не постоянно, а в виде импульсов (монотонное выделение является признаком патологии). Он быстро распадается под действием ферментов, поэтому его выделение должно быть регулярным.

ФСГ

ФСГ, ЛГ и пролактин осуществляют регуляцию цикла 3-го уровня. Фолликулостимулирующий гормон – гликопротеин, который секретируется клетками аденогипофиза. Под его действием в яичниках созревают фолликулы и достигают своей зрелости яйцеклетки, пролиферируют клетки гранулезы, на их мембране образуются рецепторы к лютропину. Помимо этого ФСГ стимулирует образование ароматаз в созревающих фолликулах, необходимых для преобразования андрогенов в эстрогенные гормоны.

Лютропин

ЛГ так же, как и ФСГ, вырабатывается в базофильных гонадотропных клетках гипофиза и является гликопротеином. Вместе с ФСГ лютропин стимулирует созревание фолликула и, соответственно, наступление овуляции. Кроме того, под действием этого гормона в тека-клетках яичников образуются предшественники эстрогенов – андрогены, а в гранулезных клетках на месте разорвавшегося фолликула синтезируется прогестерон.

ЛГ и ФСГ действуют совместно, концентрация этих гормонов меняется в зависимости от стадии цикла. На их соотношение влияет гонадотропин-рилизинг-фактор. В то же время, концентрация ФСГ и ЛГ регулируется концентрацией прогестерона, андрогенов и эстрогенов (по принципу обратной связи).

Пролактин

Пролактин контролирует рост молочных желез, а затем регулирует лактацию. Также он влияет на синтез прогестерона в лютеинизированных гранулезных клетках. Количество пролактина повышается в период беременности и кормления грудью. Повышенная концентрация гормона в крови тормозит рост фолликулов и вызревание яйцеклеток, способствует ановуляции и связанного с ней бесплодия. Менструации при этом могут быть нерегулярными или отсутствуют. Именно поэтому считается, что в первые полгода после родов у кормящей женщины снижена способность к зачатию.

Эстрогены

Эстрогены, прогестерон и андрогены представляют собой стероидные половые гормоны, образующиеся на основе холестерина. Продукция этих гормонов происходит в яичниках. Эстрогены имеют 3 фракции, представленные эстроном, эстриолом и эстрадиолом, которые различаются своей активностью. Наименьшей активностью обладает эстрон, он синтезируется, как правило, в постменопаузе. Эстрадиол же проявляет максимальную эффективность. Он необходим для нормального менструального цикла, играет большую роль в оплодотворении и сохранении беременности.

Концентрация эстрогенов меняется в крови в зависимости от фазы цикла. Во время созревания фолликула и вплоть до овуляции повышается образование всех половых гормонов, но особенно это касается эстрогенов.

Прогестерон

Прогестерон синтезируется желтым телом, образовавшимся на месте бывшего фолликула, и функционирует в течение двух недель вне зависимости от длительности цикла. Если оплодотворение не произошло, то лютеиновое тело редуцируется. В случае оплодотворения яйцеклетки данное образование продолжает продуцировать прогестерон, пока не образуется плацента (12 первых недель беременности). Прогестерон необходим для подготовки внутренней оболочки матки для имплантации зародыша и его питания.

Андрогены

У женщин в межуточных и тека-клетках фолликула синтезируются тестостерон и андростендион. Обычно уровень этих гормонов существенных изменений не претерпевает. Из андрогенов под действием ароматаз происходит образование эстрогенных гормонов.

ТЗ и тироксин

Щитовидная железа также оказывает определенное воздействие на менструальный цикл. Тиреоидные клетки железы синтезируют йод-содержащие гормоны ТЗ и Т4 (тироксин). Эти гормоны, особенно тироксин, оказывают действие на белоксинтезирующую функцию печени, стимулируя выработку глобулинов. Дело в том, что стероидные гормоны находятся в крови в связанном с глобулином виде. Это необходимо для того, чтобы половые гормоны проявляли свое действие лишь в органах-мишенях.

Дефицит ТЗ и Т4 приводит к усилению синтеза тиреолиберина. Он, в свою очередь, приводит к повышенному образованию в аденогипофизе не только тиреотропного гормона, но и пролактина. Таким образом, гиперпролактинемия на фоне недостаточности щитовидной железы может стать причиной ановуляции и нерегулярного менструального цикла.

Повышенная концентрация тиреоидных гормонов обусловливает избыточный синтез глобулина, который связывает и транспортирует половые стероиды. В результате снижается фракция свободных эстрогенов, развивается относительная гипоэстрогения, сопровождающаяся нарушением созревания яйцеклетки.

Гормональная регуляция функций яичников

Менструальный цикл на уровне яичников состоит из 3 фаз: фолликулярной, овуляторной и лютеиновой.

Фолликулярная фаза

Главное событие этого периода — рост доминантного фолликула и дозревание в нем ооцита. Основные гормоны, стимулирующие данные процессы — ФСГ, ЛГ, эстрогены, а также андрогены, которые трансформируются в эстрогены путем ароматизации. Хотя ФСГ в фолликулярной фазе является ведущим, действует он совместно с ЛГ. Для начальных стадий фолликулярного роста необходим высокий уровень ФСГ и низкий — ЛГ.В среднем за 14 дней в доминантном фолликуле количество жидкости увеличивается почти в сотню раз, а концентрация ароматаз в ней значительно повышается. Фолликул под действием ФСГ и ЛГ выделяет эстрогены и их предшественники — андрогены. По мере увеличения концентрации эстрогенов снижается синтез ФСГ, а выработка ЛГ в гипофизе, наоборот, повышается. Максимальная концентрация лютропина и эстрогенов наблюдается перед самой овуляцией.

Овуляция

В течение 36 часов после пикового значения лютропина происходит разрыв базальной мембраны фолликула. Процесс разрыва осуществляется при участии простагландинов, коллагеназы и других ферментов, содержащихся в фолликулярной жидкости. Созревший ооцит перемещается в брюшную полость, захватывается ампулой маточной трубы и медленно продвигается по ней к матке.

Стадия желтого тела (лютеиновая)

После окончания овуляции гранулезные клетки бывшего фолликула подвергаются лютеинизации, и в результате появляется желтое тело. Начинается лютеиновая фаза, которая сопровождается выделением прогестерона и длится 2 недели. За это время уровень лютропина постепенно понижается. Выработка прогестерона стремительно повышается до 6-8 сут. существования лютеинового тела (примерно до 22 дня цикла), затем уменьшается. К 28 сут. цикла наблюдается снижение концентрации ФСГ, лютропина и эстрогенов. К концу цикла желтое тело прекращает свои функции, замещаясь соединительной тканью. Начинается менструальное кровотечение, и цикл повторяется сначала.

Гормональнозависимые изменения матки

Функциональные изменения матки, зависимые от гормонального фона, касаются внутреннего слоя эндометрия. Он состоит из эпителиальных клеток, железистых структур и сосудов. За время менструального цикла в эпителиальном слое эндометрия происходят следующие этапы:

·       десквамация (собственно менструация, сопровождающаяся отторжением поверхностных клеток),

·       регенерация эпителия за счет базального слоя эндометрия,

·       пролиферация эпителия,

·       секреция.

Все эти явления регулируются стероидными гормонами – эстрогенами и прогестероном. В матке начало менструального цикла связано с отшелушиванием и отторжением эпителиальных клеток. Затем отсутствующий поверхностный слой эндометрия под влиянием эстрогенов быстро восстанавливается и начинает пролиферировать.

Фаза пролиферации начинается примерно на 5-й день цикла и протекает параллельно фолликулярной стадии яичникового цикла. Продолжается период пролиферации эндометрия около 12-14 сут. За это время образуется функциональный слой, содержащий трубчатые железы, которые выстланы цилиндрическим эпителием.  Происходит интенсивная васкуляризация эндометрия – появляется большое количество новых кровеносных сосудов, обеспечивающих питание желез и эпителия. Толщина слоя к окончанию пролиферации достигает 8 мм.

Следующий период – фаза секреции. Она протекает параллельно лютеиновой фазе яичникового цикла и связана с функцией желтого тела. В это время цилиндрический эпителий, выстилающий железы функционального эндометрия, начинает активно секретировать гликопротеиды, глюкозоаминогликаны, гликоген и другие соединения. Пик секреторной фазы приходится на 20-21 сут. цикла менструаций. В эндометрии содержится большое количество ферментов с протеолитической активностью. Спиральные артериальные сосуды, пронизывающие функциональный слой, достигают максимального развития, сливаются в клубки, венозные сосуды расширены. При 28-дневной длительности цикла такие изменения наблюдаются на 6-8-й сут. от состоявшейся овуляции. Они обеспечивают оптимальные условия для внедрения в эндометрий оплодотворенной яйцеклетки.

Если оплодотворение не произошло, к 25-27 сут. цикла лютеиновое тело регрессирует, содержание прогестерона снижается, и питание функционального слоя ухудшается. Вследствие снижения концентрации стероидов происходит спазм питающих эндометрий артерий и наступает гипоксия. В эпителиальных клетках и железах нарастают явления дегенерации, появляются кровоизлияния и тромбы, сосудистая стенка становится ломкой. Этот процесс сопровождается активной лейкоцитарной инфильтрацией. Лейкоциты выделяют протеолитические лизосомальные ферменты, которые способствуют расплавлению поверхностного слоя эндометрия. Спазм сосудов сменяется их резким расширением и притоком крови.

Все это в конечном итоге приводит к некротизации участков ткани и активной десквамации эпителия с его отторжением. Уже в первые сутки от начала менструации отторгается до двух третей функционального эндометрия. Полная десквамация наблюдается примерно на 3-4-й дни менструального кровотечения. Сразу после отторжения начинается регенерация эпителия, которая обычно длится не более суток. Затем все фазы повторяются вновь.

Заключение

Менструальный цикл женщины напрямую зависит от выработки гормонов. Любые патологии эндокринной системы, сопровождающиеся изменением концентрации половых гормонов, ведут к нарушению менструального цикла и репродуктивной функции в целом.

Локализованная мастопатия и фиброаденоматоз

Как правило, при менструации болит внизу живота у тех женщин, которые пока не рожали. Это связано с тем, что матка при месячных сокращается, чтобы избавиться от всего ненужного, эти сокращения похожи на схватки при родах, только в разы слабее. Поэтому женщинам, не испытавшим еще родовые схватки, может быть больно. Иногда матка может располагаться в брюшной полости немного нестандартно, тогда при сокращениях она может воздействовать на нервные центры, что вызывает болевые ощущения. Обычно после родов боли становятся менее заметными.Почему при менструации может сильно болеть живот? Нередко боли при менструации вызываются различными 

заболеваниями, особенно на это стоит обратить внимание тем женщинам, которые ранее не испытывали неприятных или болезненных ощущений в период менструации. Необходимо посетить врача, гинеколог вас обследует и установит точную причину болей, а также назначит необходимое лечение. Не стоит в таких случаях терпеть и надеяться, что все пройдет само по себе.

Чем можно объяснить боли при менструации?

Изменением гормонального фона. Половые органы, в особенности яичники и матка резко реагируют на гормональные изменения. Нередко после 30 лет у женщин повышается уровень эстрогена, что вызывает сильные боли при месячных. В этом случае необходима консультация специалиста и прием соответствующих препаратов. Высокий уровень простагландина стимулирует сильное сокращение мышц матки, что, в свою очередь, вызывает сильные боли, а также может стать причиной рвоты, тошноты, головной боли и других неприятных ощущений. Активность щитовидной железы тоже влияет на процесс протекания менструации. Неправильное положение матки в брюшной полости, ее различные патологии развития являются причинами болезненных месячных. Нередко болезненность при месячных может быть симптомом бесплодия или другого заболевания половых органов. Инфекции, вирусы, травматизация половых органов из-за абортов или после тяжелых родов, операции, внутриматочная спираль, как средство предохранения от нежелательной беременности, – все это тоже причины болей при менструации. Как видно, боли при месячных могут объясняться различными факторами, поэтому необходима консультация врача. Только он сможет определить точную причину болезненной менструации и назначить соответствующее лечение поджелудочной железы. Если боли объясняются особенностями организма, так реагирующего на естественные физиологические процессы, при отсутствии других заболеваний, может помочь здоровый образ жизни.

 

269

Регуляция менструального цикла •

Регуляция менструального цикла

Регуляция функции половых органов осуществляется сложной саморегулирующейся нейрогуморальной системой.

Главенствующую роль в ней выполняет мозг, и в первую очередь кора головного мозга. Центром системы является комплекс «гипоталамус – гипофиз – яичники».

На менструальный цикл оказывают влияние вегетативная нервная система, простагландины, биологически активные вещества шишковидного тела, гормоны щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы.

Гипоталамус — высший центр регуляции эндокринных функций организма. В гипоталамусе залегают нейроны, которые воспринимают все изменения, происходящие в организме. Сюда поступает информация из центров, регулирующих деятельность дыхательной, сердечно-сосудистой систем.

В гипоталамусе находятся центры жажды, голода, центры, регулирующие половые функции, эмоции и поведение человека, сон и бодрствование, температуру тела и вегетативные реакции.

Гипоталамус выделяет рилизинг-факторы — вещества, которые регулируют деятельность другой важной железы внутренней секреции – гипофиза.

Гипофиз расположен в глубине турецкого седла клиновидной кости черепа, имеет две доли: переднюю и заднюю. Под влиянием рилизинг-факторов гипоталамуса гипофиз вырабатывает гормоны, которые регулируют работу желез внутренней секреции: щитовидной железы, надпочечников, половых желез.

Яичники функционируют под влиянием гонадотропных гормонов гипофиза: фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ), а также пролактина (Прл). От их уровня зависит образование в яичниках эстрогенов, прогестерона, андрогенов. Пролактин поддерживает функцию желтого тела, а также влияет на секрецию молока в послеродовом периоде.

Шишковидное тело (эпифиз) – непарная железа, расположенная в среднем мозге, над мозжечком. Ее называют «биологическими часами» организма.

Шишковидное тело оказывает тормозящее влияние на функцию гипоталамуса, что имеет большое значение при гинекологических заболеваниях, вынашивании беременности, в развитии родовой деятельности, лактации.

Надпочечники вырабатывают гормоны, регулирующие углеводный, белковый и минеральный обмен, андрогены, эстрогены, а также гормоны стресса – адреналин, норадреналин, дофамин. Последние вызывают сужение сосудов, сокращение матки, оказывают тормозящее влияние на гормональную функцию яичников.

Простагландины —  это вещества, близкие по своему действию к классическим гормонам, но синтезируются они в клетках различных тканей организма. Простагландины оказывают выраженное влияние на эндокринную систему, в частности на гипофиз, яичники, снижают функциональную активность желтого тела.

Простагландины усиливают сократительную способность матки, их введение прерывает беременность любого срока, играют важную роль в наступлении самопроизвольных родов, позднего гестоза, слабости родовой деятельности.

Таким образом, регуляция менструального цикла происходит по ступенчатой системе: кора головного мозга — гипоталамус — гипофиз — яичники — органы-мишени (матка, шейка матки, молочные железы и т.д.). В клетках гипоталамуса продуцируются рилизинг-гормоны, под действием которых вырабатываются ФСГ и ЛГ в гипофизе.

Выделенные гипофизом гонадотропные гормоны вызывают секрецию эстрогенов и прогестерона в яичнике по принципу прямой связи. Под влиянием ФСГ и ЛГ происходит овуляция.

При достижении значительного уровня гормонов яичников последние вызывают тормозящее влияние на секрецию гонадотропных гормонов по принципу обратной связи. На фоне снижения общего уровня гормонов гипоталамуса, гипофиза, яичников возникает менструация.

Менструальный цикл — это сложный биологический процесс, в котором участвуют многие системы и органы организма, в то время как деятельность матки является завершающим этапом этих процессов.

гормонов | Определение, функция и типы

Взаимосвязь между эндокринной и нервной регуляцией

Гормональная регуляция тесно связана с регулированием нервной системы, и эти два процесса обычно различаются по скорости, с которой каждый из них вызывает эффекты, продолжительности этих эффектов и их степени; то есть эффекты эндокринной регуляции могут развиваться медленно, но длительно по влиянию и широко распространяться по телу, тогда как нервная регуляция обычно связана с быстрыми ответами, которые имеют непродолжительную продолжительность и локализованы по своему действию.Однако прогресс в знаниях изменил эти различия.

Нервные клетки являются секреторными, поскольку ответы на нервные импульсы, которые они распространяют, зависят от производства химических передающих веществ или нейротрансмиттеров, таких как ацетилхолин и норэпинефрин (норадреналин), которые высвобождаются в нервных окончаниях в незначительных количествах и имеют лишь кратковременное высвобождение. действие. Однако было установлено, что определенные специализированные нервные клетки, называемые нейросекреторными клетками, могут преобразовывать нервные сигналы в химические стимулы, производя выделения, называемые нейрогормонами.Эти секреции, которые часто представляют собой полипептиды (соединения, похожие на белки, но состоящие из меньшего количества аминокислот), проходят вдоль отростков нервных клеток или аксонов и обычно попадают в кровоток в специальных областях, называемых нейрогемными органами, где находятся окончания аксонов. тесный контакт с кровеносными капиллярами. Высвобождаясь таким образом, нейрогормоны в принципе действуют аналогично гормонам, которые передаются с кровотоком и синтезируются в железах внутренней секреции.

нейросекреторная клетка Высвобождение нейрогормонов из нейросекреторных нервных клеток. Encyclopædia Britannica, Inc.

Различия между нервной и эндокринной регуляцией, уже не столь четкие, как раньше, еще больше ослабляются тем фактом, что нейросекреторные нервные окончания иногда настолько близки к своим клеткам-мишеням, что в сосудистой передаче нет необходимости. Есть убедительные доказательства того, что гормональная регуляция происходит путем диффузии в растениях и (хотя здесь доказательства в значительной степени косвенные) у низших животных (например, кишечнополостных), у которых отсутствует сосудистая система.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Гормоны имеют долгую эволюционную историю, знание которой важно для понимания их свойств и функций. Многие важные особенности эндокринной системы позвоночных, например, присутствуют у миног и миксин, современных представителей примитивных бесчелюстных позвоночных (Agnatha), и эти особенности предположительно присутствовали у ископаемых предков, живших более 500 миллионов лет назад.Эволюция эндокринной системы у более развитых позвоночных с челюстями (Gnathostomata) включала как появление новых гормонов, так и дальнейшую эволюцию некоторых из тех, которые уже присутствуют у бесчелюстных; кроме того, произошла обширная специализация органов-мишеней, что позволило создать новые модели реакции.

Факторы, участвующие в первом появлении различных гормонов, в значительной степени являются предметом предположений, хотя гормоны явно являются лишь одним механизмом химической регуляции, различные формы которой обнаруживаются у живых существ на всех стадиях развития.Другие механизмы химической регуляции включают химические вещества (так называемые вещества-организаторы), которые регулируют раннее эмбриональное развитие, и феромоны, выделяемые социальными насекомыми в качестве сексуальных аттрактантов и регуляторов социальной организации. Возможно, в некоторых случаях химические регуляторы, в том числе гормоны, впервые появились как побочные продукты метаболизма. Некоторые такие вещества известны в физиологической регуляции: например, двуокись углерода участвует в регуляции дыхательной активности, продуктом которой он является, у насекомых, а также у позвоночных.Такие вещества, как углекислый газ, называются парагормонами, чтобы отличить их от настоящих гормонов, которые представляют собой специализированные выделения.

.

Яичник | животные и человек

Яичник , в зоологии женский репродуктивный орган, в котором образуются половые клетки (яйца или яйцеклетки). Обычно парные яичники женских позвоночных производят как половые клетки, так и гормоны, необходимые для размножения. У некоторых групп беспозвоночных, таких как кишечнополостные (книдарии), формирование яичников связано с временами года. У многих беспозвоночных есть и яичники, и семенники у одного животного, а у некоторых видов происходит смена пола.

овуляция Этапы овуляции, начиная с бездействующего примордиального фолликула, который растет и созревает и, в конечном итоге, выходит из яичника в маточную трубу. Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

Тест на изучение человеческого тела

Где в теле расположены надпочечники?

Функция и анатомия яичников

Основная функция яичников - воспитывать и готовить ооциты (яйца) к процессу овуляции (разрыв и выход зрелой яйцеклетки из яичника).Как только яйцеклетка выпущена, она перемещается по фаллопиевой трубе в матку. Находясь в маточной трубе, яйцеклетка может проникнуть и оплодотвориться спермой. Если яйцеклетка оплодотворяется, она имплантируется в стенку матки. Процессы овуляции и оплодотворения контролируются в основном клетками яичников, которые производят и секретируют гормоны. Эти гормоны также необходимы для полового развития женщины и необходимы для поддержания беременности. У людей они также служат для регулирования менструального цикла (периодическое отторжение слизистой оболочки матки).

Яичники, помимо выработки яйцеклеток (яйцеклеток), секретируют и подвергаются действию различных гормонов при подготовке к беременности. Encyclopædia Britannica, Inc.

Яичники новорожденных и девочек представляют собой массу вытянутой ткани, расположенной в тазовом поясе; по мере того как самка достигает подросткового возраста, яичники постепенно увеличиваются и меняют свою форму. Яичники взрослого человека имеют миндалевидную форму, их поверхность обычно неровная, с участками рубцовой ткани. Они около 4 см (1.6 дюймов) в длину, 2 см (0,8 дюйма) в ширину и 1,5 см (0,6 дюйма) в толщину; два яичника весят 4-8 граммов (0,14-0,3 унции). Яичники удерживаются на месте несколькими связками (связками волокнистой соединительной ткани), включая широкую связку, поддерживающую связку и связку яичника. Каждый яичник состоит из внешней коры, которая содержит фолликулы, ооциты и некоторые интерстициальные клетки, и внутреннего мозгового вещества, которое содержит дополнительные интерстициальные клетки, фиброзную ткань, кровеносные сосуды, лимфатические протоки и нервы.( См. Также репродуктивная система человека.)

Фолликулы, представляющие собой полые комки клеток, содержат незрелые яйца и присутствуют в яичниках при рождении; в это время обычно бывает от 150 000 до 500 000 фолликулов. К началу репродуктивной жизни женщины количество незрелых фолликулов упало примерно до 34 000, и впоследствии это число продолжает падать. По мере того как женщина стареет, количество фолликулов постепенно уменьшается до тех пор, пока в период менопаузы и прекращения репродуктивной функции несколько оставшихся фолликулов не дегенерируют.В период активного деторождения, обычно в возрасте от 13 до 50 лет, созреванию подвергаются только 300–400 фолликулов. В начале каждого менструального цикла, известного как ранняя фолликулярная фаза, несколько фолликулов увеличиваются в размерах и мигрируют из коры головного мозга к внешней поверхности яичника. Клетки, выстилающие фолликул, размножаются, образуя слой, известный как гранулезная зона, и внутри этой зоны образуется полость. Стромальные и интерстициальные клетки, которые окружают фолликул, располагаются концентрически, образуя теку (вмещающую оболочку) вокруг гранулезной зоны.Один или иногда несколько фолликулов выбираются для дальнейшего роста и созревания. Зрелые фолликулы, известные как фолликулы Граафа, могут достигать 30 мм (около 1,2 дюйма) в диаметре, прежде чем они разорвутся.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Интерстициальные клетки, особенно клетки теки, вырабатывают в основном гормоны, известные как андрогены. В клетках гранулезы эти андрогены превращаются в эстрогены (эстрадиол и эстрон), основные гормоны яичников.Жидкость в полости, омывающей ооцит, содержит высокие концентрации эстрогенов и других стероидных гормонов (прогестерон и андрогены), а также ферменты и биоактивные белки. Эта фаза менструального цикла, во время которой происходит развитие фолликулов, длится около двух недель.

В конце фолликулярной фазы менструального цикла один или иногда два (или даже больше) зрелых фолликула на поверхности разрыва яичника разрывают и высвобождают яйцеклетку. Затем яйцеклетка попадает в маточную трубу и переносится в матку.После разрыва фолликула клетки гранулезы и теки заполняют просвет фолликула, образуя желтое тело. Желтое тело вырабатывает большое количество прогестерона в течение примерно двух недель. Если по истечении этого времени яйцеклетка не оплодотворяется, желтое тело инвертируется (становится меньше) и превращается в белесую рубцовую массу, известную как белое тело. Когда желтое тело исчезает, уровень прогестерона падает, и слизистая оболочка матки теряется в процессе менструации, тем самым выводя неоплодотворенное яйцо из организма.Однако, если происходит оплодотворение, желтое тело продолжает вырабатывать большое количество прогестерона в течение нескольких месяцев и остается в яичнике до конца беременности. Прогестерон помогает оплодотворенной яйцеклетке закрепиться в матке и развиться в эмбрион. Процессы развития фолликулов, овуляции, образования и функции желтого тела контролируются гонадотропинами, известными как фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ), оба из которых секретируются гипофизом.

.

Генетическая и гормональная регуляция образования яйцеклеток в яйцеводе кур-несушек

\ n

2. Гистоморфология и функции яйцевода

\ n

Инфундибулюм у кур охватывает весь яичник и имеет два различия: мембранный и мышечный инфундибулюм. Мембранный инфундибулум покрывает кластер яичника, в то время как мышечный инфундибул выстлан ресничными клетками и действует как проход для желтка внутри яйцевода. Яйцо остается в течение очень короткого периода (15–30 мин) в влагалище, а затем опускается в магнум, где вокруг него откладывается белок.Поэтому infundibulum также является местом возможного оплодотворения яйцеклетки. Магнум является самым большим сегментом яйцевода и производит белки яичного белка, которые окружают желток. Железистые эпителиальные клетки магнума синтезируют различные белки яичного белка, хранят их и секретируют только в течение 2-3 часов, когда в них присутствует яйцо, тогда как реснитчатые эпителиальные клетки помогают в транспорте яиц. Яичный белок богат белком и является основным источником питательных веществ для эмбриона во время развития.Он также содержит некоторые антимикробные белки, которые защищают эмбрион от патогенных микробов. Белок составляет более 60% от общего яйца, поэтому определяет вес яйца и вес выводка. Позднее яйцо движется вниз по перешейку, соединительному сегменту между магнумом и раковиной, где оно остается в течение 1-2 часов. В перешейке вокруг яичного белка образуются наружная и внутренняя оболочки яичной скорлупы (ESM). Мембраны яичной скорлупы представляют собой волокнистые сети, удерживающие желейный яичный белок в центре, а также обеспечивают место для начала минерализации яичной скорлупы.После обволакивания ESM яйцо перемещается в железу скорлупы и сидит там в течение почти 18–22 часов, в течение которых кристаллы кальцита осаждаются на ESM, образуя скорлупу яйца. Яичная скорлупа на 95% состоит из кальция и, таким образом, является основным источником кальция для растущего эмбриона. Организация яичной скорлупы предотвращает проникновение внешних микробов внутрь яйца, в то же время обеспечивая движение воздуха внутри яйца для того, чтобы зародыш начал дышать. В конце концов, после полной минерализации яичной скорлупы яйцо мгновенно удерживается во влагалище.У некоторых птиц пигментация яиц завершается во влагалище и, наконец, яйцо выкладывается.

\ n \ n

3. Генетическая регуляция образования яиц

\ n

Образование яиц регулируется посредством пространственно-временной экспрессии генов / белков и биологических путей в сегментах яйцевода. Белки, кодирующие гены, экспрессируемые в яйцеводе, регулируют движение яйца, отложение компонентов яйца и обеспечивают формирование качественных яиц. Генетическая регуляция яйценоскости в яйцеводе обсуждается ниже в зависимости от генезиса каждого компонента яйца.

\ n \ n

3.1 Генетическая регуляция образования белка

\ n

Альбумин, также известный как яичный белок, является богатой белком желеобразной частью свежего яйца. Он состоит из почти 148 различных белков, которые жизненно необходимы для выживания и роста куриного эмбриона. Основные белки включают среди прочих овальбумин (OVAL), кональбумин (TF), овомукоид (OVM), овомуцин (MUC) и лизоцим (LYZ). OVAL является структурным белком, составляющим около 54% ​​общего белка яичного белка. Овальбумин X, гомолог белка OVAL, обладает антимикробным свойством [3].ТФ также обладает некоторым антимикробным действием [4, 5]. OVM является ингибитором трипсина и противомикробным средством [6]. MUC - мукопротеин, обладающий антибактериальной и противовирусной активностью [7, 8]. LYZ обладает очень хорошо известным антибиотическим действием. Большинство из этих основных белков белка синтезируются в клетках трубчатых желез магнума. Аминокислоты, необходимые для генеза этих белков, транспортируются из кровотока через эпителиальную мембрану в клетки железы специальными транспортными генами; растворенные носители (SLC).Экспрессия многих мРНК SLC увеличивается в эпителии магнума во время формирования яйца (Sah et al., Неопубликовано). Синтез белков OVAL, TF, OVM и LYZ происходит в единичном типе клеток (железистых клетках) непрерывно с пропорциональной скоростью относительно их содержания в яичном белке [9]. Экспрессия мРНК OVAL , TF , OVM и LYZ повышена в клетках кур-несушек в течение 4–23 ч после овуляции [10].

\ n

Как только яйцо попадает в магнум, оно вызывает механическое растяжение стенки магнума, которое вызывает стимул для запуска высвобождения сохраненных белков.Одной из таких молекул, которая провоцирует секрецию белков из эпителиальных клеток, является релаксин (RLN3). Экспрессия RNL3 мРНК увеличивается в магнуме при наличии яйца у кур-несушек (Sah et al., Неопубликовано). Ренин-ангиотензиновая система (РАС), помимо ее почечной функции, участвует в сигнальном пути секреции белка. Белки OVAL, TF, OVM и LYZ высвобождаются в секреторных гранулах из желез и откладываются над желтком. Некоторыми другими белками, которые включаются в яичный белок для его защиты, являются птичий бета-дефензин, цистатин и авидин [11, 12, 13].

\ n \ n \ n

3.2 Генетическая регуляция образования мембраны яичной скорлупы

\ n

Мембраны яичной скорлупы представляют собой волокнистые сети, расположенные в наружном и внутреннем слоях, соединенных между собой волокнами, образующими высокосшитую волокнистую сетку. Эта сетка обеспечивает места зарождения для начала минерализации яичной скорлупы. Нарушение формирования и организации этих сшитых волокон может отрицательно повлиять на прочность яичной скорлупы [14]. Экспрессия нескольких генов и белков, когда яйцо находится в перешейке, имеет решающее значение для формирования ESM.Коллагены являются основными волокнистыми компонентами ESM. Экспрессия мРНК коллагена X ( COL10A1 ) выше в перешейке кур-несушек [14]. Белки коллагена X являются гомотримерами α-1 цепей, секретируемых клетками трубчатых желез перешейка [15], которые обеспечивают структурную целостность ESM. Помимо коллагенов, образование ESM зависит от других белков, таких как фибриллин-1, богатый цистеином мембранный белок яичной скорлупы (CREMP), лизилоксидазы, квицинцин-6-сульфгидрилоксидаза 1 (QSOX1) и тиоредоксин [1].Фибриллин-1 представляет собой микрофибриллярный гликопротеин, чья мРНК сверхэкспрессируется только в перешейке [14]. Фибриллин-1 придает эластичность ESM. Основная составляющая цистеина в ESM происходит от CREMP, которые наиболее выражены в перешейке. CREMP также оказывает антибактериальное действие на яйцо. Лизилоксидазы, с другой стороны, представляют собой ферменты, обнаруженные в ESM, которые обеспечивают образование поперечных связей между коллагеном и фибриллярными белками ESM [16]. Белок QSOX1 также обеспечивает генезис сети ESM и регулирует целостность ESM [17].Фермент тиоредоксин катализирует образование дисульфидных поперечных связей между фибриллярными белками.

\ n \ n \ n

3.3 Генетическая регуляция биоминерализации яичной скорлупы

\ n

Куриная скорлупа, самый внешний кальцинированный слой, очень важна для безопасности яиц. Роль нескольких генов и белков в синтезе и минерализации яичной скорлупы широко изучена. Минерализация яичной скорлупы активируется с образованием кальцитовых конкреций на внешнем ESM и продолжается с осаждением и удлинением кристаллов карбоната кальция.Процесс минерализации происходит в кислой среде в маточной жидкости внеклеточного матрикса. Матричные белки, такие как овоклеидины, овокаликсины и остеопонтины, играют хорошо зарекомендовавшую себя роль в организации кристаллов кальцита во время кальцификации яичной скорлупы. Другие локализованные белки эпителия матки, такие как кальбиндин, кальцитонин, отопетрин и АТФазы, также играют важную роль в регуляции ионов в эпителии матки для минерализации яйца.

\ n

Для формирования яичной скорлупы требуется огромное количество кальция, который поступает частично через пищевые источники и в основном через мобилизованные ионы кальция из медуллярных костей.Ионотранспортные белки, otopetrin-2 и ATPase 2C2, активно помогают в переносе ионов Ca 2+ из кровообращения в эпителиальные клетки матки [1]. Кальций также импортируется в эпителий матки пассивно через кальциево-ионные каналы. Кальций-транспортная АТФаза (ATP2C2) и связанный с кальцитонином полипептид-β (CALCB) запускают внутриклеточное высвобождение ионов Ca 2+ из резервных пулов кальция, таких как аппарат Гольджи и эндоплазматический ретикулум [2]. Повышенная концентрация внутриклеточных ионов Са 2+ в эпителии матки поддерживается кальбиндином 1.Кальбиндин-1 облегчает транспорт внутриклеточного Ca 2+ -иона во внеклеточный матрикс (ECM) в просвете матки [18]. Ca-АТФазы плазменной мембраны (PMCA) и натриево-кальциевые обменники (NCX) являются необходимыми белками, необходимыми для оттока ионов Ca 2+ в маточную жидкость [18]. Как PMCA, так и NCX транспортируют одну молекулу Ca-иона с одновременным импортом одного Na + -иона в эпителий матки. АТФазы, такие как ATP2B1 и ATP2B2, также транспортируют ионы Ca 2+ за счет импорта ионов H + [2, 19].Результирующее увеличение в клеточных Na + -ионах компенсируется оттоком этих избыточных ионов ATP1A1, ATP1B1 и NKAIN4, но одновременным притоком K + -ионов в эпителий матки. Опять же, повышенные концентрации K-ионов сводятся на нет посредством оттока через белки ионного канала K + , такие как KCNh2 или KCNJ2 [2, 19]. Таким образом, для транспортировки ионов Ca 2+ через эпителий матки требуется баланс ионов Na + -, K + - и H + -, которые регулируются с помощью АТФаз, ионного канала и некоторые другие белки.Бикарбонатные (HCO 3 \ n - ) -ионы одинаково важны для минерализации яичной скорлупы. Фермент, карбоангидраза, катализирует образование клеточных HCO 3 \ n - -ионов из углекислого газа и воды. Затем ионы HCO 3 попадают в маточную жидкость с помощью специальных транспортных белков, растворенных носителей. Эти ионы HCO 3 \ n - в конечном итоге соединяются со свободными ионами Ca в жидкости, омывающей яйцо, с образованием кристаллов кальцита.

\ n

Ovocleidins (OC) - это матричные белки яичной скорлупы, которые регулируют явление кристаллизации в матке. OC-17 катализирует минерализацию аморфного карбоната кальция до кристаллов кальцита [20]. ОС-116 регулирует организацию кристаллов кальцита в яичной скорлупе. Ovocalyxins (OCX) имеет три основных члена белков, которые участвуют в минерализации яичной скорлупы. OCX-32 контролирует морфологию кристаллов кальцита и обладает довольно антиминерализующей функцией во время завершающей фазы кальцификации [21].Прямая роль OCX-36 в кальцификации яичной скорлупы не установлена, однако он защищает яйцо от микробной инвазии [22]. Другой член ovocalyxins, OCX-21, обеспечивает качественное образование яичной скорлупы, обеспечивая благоприятную среду [23]. Остеопонтин, известный как секретируемый фосфопротеин, также является негативным регулятором кальцификации и определяет форму и форму яичной скорлупы [24].

\ n \ n \ n

3.4 Повсеместно распространенные белки яйцевода в регуляции образования яиц

\ n

Матриксные металлопротеазы (ММР) - это повсеместно распространенные протеазы, которые, как известно, разлагают различные белки внеклеточного матрикса (ЕСМ) [25].Клетки в организме окружены ECM, а клеточный рост, пролиферация и дифференцировка регулируются деградацией и ремоделированием ECM через MMPs [25]. ММП выявляются во всем яйцеводе, в основном в магнуме и матке [1]. Клетки магнума и матки по своей природе носят секреторный характер, что требует пролиферации эпителия. MMPs разрушают ECM, окружающий эпителий яйцеводов, и помогают в клеточной миграции, пролиферации и дифференцировке [25]. Различные MMPs (MMP-2, -7 и -9) активно экспрессируются в яйцеводе во время линьки, но подавляются во время перехода от незрелых к взрослым курам [26, 27].Экспрессия MMP-1 и -10 наиболее высока у кур-несушек по сравнению с несушками и линями (Sah et al., Unpublished). ММР-1 разрушает интерстициальные коллагены (тип I, II и III). ММР-2 разрушает коллагены IV типа и вызывает ангиогенез. ММР-7 также известен как матрилизин, который расщепляет казеин, фибронектин, эластин и протеогликаны. ММР-9 является желатиназой, которая также провоцирует образование новых сосудистых путей [28]. ММР-10 является ферментом стромелизина, который может расщеплять протеогликаны и фибронектины.Различная матричная роль вышеупомянутых ММП в конечном итоге обеспечивает правильные репродуктивные функции яйцевода.

\ n

Растворенные носители (SLC) представляют собой еще одну группу повсеместно распространенных белков, обнаруживаемых в яйцеводе курицы. SLC представляют собой специализированные белки, транспортирующие молекулы, которые в значительной степени экспрессируются на плазматической мембране. Экспрессия более десятка SLCs очевидна в яйцеводе [1, 2]. Несколько SLCs транспортируют неорганические ионы и аминокислоты в магнуме во время образования белка [29].Некоторые SLCs являются митохондриальными носителями и сверхэкспрессированы в матке [19]. SLC также активируются на маточно-влагалищном соединении, чтобы обеспечить выживание куриной спермы во время хранения [30, 31].

\ n \ n \ n

4. Гормональная регуляция образования яиц

\ n

Образование яиц в несушках - сложный процесс, включающий взаимодействие различных молекул и гормонов. Гормоны имеют кардинальное значение в каждом процессе образования яиц; от развития репродуктивного тракта, овуляции, синтеза белка, образования яичной скорлупы и, наконец, до откладки яиц.Основные гормоны, которые играют решающую роль в формировании яиц у кур-несушек, обсуждаются ниже.

\ n \ n

4.1 Роль гонадотропин-рилизинг-гормона (GnRH) в формировании яиц

\ n

GnRH у кур выделяется из гипоталамической / портальной системы в ответ на фотостимуляцию и повышение концентрации прогестерона. У видов птиц присутствуют две химические формы GnRH: куриный GnRH-I (cGnRH-I) и куриный GnRH-II (cGnRH-II) [32]. Эти две формы GnRH играют разные роли у видов птиц.GnRH-I жизненно важен для стимулирования синтеза и высвобождения гормонов передней доли гипофиза, GnRH-II, с другой стороны, участвует в брачном и ухаживающем поведении [33]. ГнРГ у кур регулируется катехоламином, вазотоцином, вазоактивным кишечным пептидом, нейропептидом Y и опиоидными пептидами [34]. Недавно мы обнаружили рецептор ГнРГ в яйцеводе кур-несушек; однако его функциональная роль в формировании яйца полностью неизвестна.

\ n \ n \ n

4.2 Роль гонадотропинов в формировании яиц

\ n

Гонадотропины; фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ) вырабатываются в передней части гипофиза в ответ на ГнРГ из гипоталамуса.ФСГ у курицы отвечает за рекрутирование и развитие гранулезных клеток мелких фолликулов. ФСГ действует в основном на гранулезный слой мелких желтых фолликулов и с шестого (F6) до третьего (F3) самых крупных фолликулов. Он также стимулирует выработку прогестерона в клетках гранулезы от F6 до F3 фолликулов [35]. Устойчивая концентрация ФСГ в плазме сохраняется в течение всего цикла овуляции, за исключением небольшого увеличения примерно за 12 ч до овуляции [36]. ЛГ у кур, в отличие от других видов млекопитающих, не лютеинизирует фолликулы, а участвует в овуляции и стероидогенезе [37].Концентрация ЛГ в плазме достигает пика примерно за 4–6 ч до овуляции (совпадает с пиком роста прогестерона), тогда как самая низкая концентрация ЛГ в плазме наблюдается за 11 ч до овуляции [38]. Основной мишенью для ЛГ являются более крупные преовуляторные фолликулы.

\ n \ n \ n

4.3 Роль эстрогена в образовании яиц

\ n

Эстрогены в основном продуцируются тека-клетками мелких фолликулов. Наибольшая концентрация эстрадиола в плазме крови наблюдается за 4–6 ч до овуляции, хотя небольшое повышение эстрогена наблюдается также за 18–23 ч до овуляции.Эстроген играет решающую роль в образовании яичного желтка, стимулируя печень птицы к выработке предшественника желтка, вителлогенина и липопротеинов очень низкой плотности, основного источника белка желтка и липидов, соответственно [39]. Эстрадиол также повышает чувствительность гипоталамуса к положительному эффекту прогестерона. Помимо важной роли эстрадиола для роста и развития яйцевода, он также регулирует метаболизм кальция для формирования яичной скорлупы и развития вторичных половых признаков.[37]. Альбумин в основном синтезируется в клетках трубчатых желез в магнуме и состоит в основном из овальбумина, кональбумина, овомукоида и лизоцима. Установлено, что эстроген связан с синтезом этих молекул и, следовательно, играет решающую роль в формировании яичного белка [40].

\ n \ n \ n

4.4 Роль прогестерона в формировании яиц

\ n

Прогестерон вместе со своим родственным рецептором регулирует женскую фертильность [41, 42]. Прогестерон в основном вырабатывается клетками гранулезы крупных фолликулов (F1 – F3).Пиковая концентрация прогестерона в плазме приходится на 4–6 ч до овуляции [38]. Во время преовуляторного всплеска ЛГ только самые крупные преовуляторные фолликулы секретируют прогестерон. Это увеличение прогестерона создает положительный ответ обратной связи с гипоталамусом, который, в свою очередь, увеличивает секрецию ГнРГ в портально-гипоталамо-гипофизарную систему, вызывая выброс ЛГ из передней доли гипофиза. Этот ЛГ вызывает разрыв и высвобождение желтка (яйцеклетки) из зрелых фолликулов (F1).Прогестерон также связан с продукцией авидина, сокращением миометрия и образованием яичной скорлупы [41].

\ n \ n \ n

4.5 Роль андрогенов в формировании яиц

\ n

Андроген вырабатывается в клетках теки и гранулезы как мелких, так и крупных фолликулов. Пиковая преовуляторная концентрация тестостерона наступает за 6–10 ч до овуляции, тогда как самая высокая концентрация 5α-дигидротестостерона происходит за 6 ч до овуляции [41]. Роль андрогена в овуляции до сих пор неясна.Обнаружено, что андроген регулирует экспрессию генов овомукоидов и овальбуминов в яйцеводе курицы [43]. Андрогены также помогают в развитии вторичных половых признаков у кур, таких как рост и окраска расчесок и плетения.

\ n \ n.

Смотрите также