Giáo trình Buồng trứng, noãn bào, phôi và thai - Sinh lý hiện tượng thụ tinh. Hợp tử trong giai đoạn từ sau thụ tinh đến trước làm tổ. Sự làm tổ của phôi từ làm tổ đến thai lâm sàng - Đỗ Thị Ngọc Mỹ

Bài Team-Based Learning 4-1: Buồng trứng, noãn bào, phôi và thai Âu Nhựt Luân Đỗ Thị Ngọc Mỹ Lưu ý Tệp tin này chỉ có thể hoạt động tốt với MS Powerpoint 2010 hay các version mới hơn và Apple Quick Time 7 Các bạn sẽ không thể xem hết thông tin nếu bạn mở bằng MS Powerpoint version 2007 hay các version cũ hơn Để xem video clips, dùng đường link sau để download Apple Quick Time 7 https://www.apple.com/quicktime/download  Sau khi tinh dịch được hóa lỏng (liquefaction), tinh trùng được giải phóng khỏi tinh tương và bắt đầu tiếp xúc với chất nhầy. Vào thời điểm phóng noãn, dưới tác dụng của estradiol nồng độ cao, chất nhầy cổ tử cung trở nên nhiều, trong loãng và dai, thuận lợi cho sự xâm nhập của tinh trùng  Tinh trùng sẽ xâm nhập chất nhầy thuận lợi tiền phóng noãn và bắt đầu bơi lên trên  Chất nhầy cổ tử cung không hẳn là một dịch lỏng hoàn toàn. Cấu trúc siêu hiển vi của chất nhầy gồm dịch lỏng và cấu trúc mạng lưới (matrix). Cấu trúc này thay đổi dưới ảnh hưởng của các steroids sinh dục. Estradiol làm chất nhầy thưa, thuận lợi cho sự xâm nhập của tinh trùng. Trong quá trình di chuyển, tinh trùng sẽ va chạm với cấu trúc này, nhờ đó chúng được khả năng hóa (capacitation) chuẩn bị cho thụ tinh  Progesterone làm cấu trúc mạng lưới trở nên dầy đặc và bất khả xâm phạm  Trong tinh dịch lúc xuất tinh, tinh trùng chưa có khả năng thụ tinh, do được bọc bởi các yếu tố ức chế khả năng thụ tinh. Bản chất của tiến trình khả năng hóa (capacitation) là sự tách bỏ các cấu trúc kìm hãm khả năng thụ tinh khỏi tinh trùng  Trong quá trình di chuyển lên trên, tinh trùng được khả năng hóa nhờ va chạm với các cấu trúc mạng lưới (matrix) của chất nhầy cổ tử cung, các cấu trúc đường sinh dục nữ, tiếp xúc với các chất hoạt hóa  Trong di chuyển để vượt qua chất nhầy cổ tử cung và buồng tử cung để đi đến ống dẫn trứng, tinh trùng có những cử động lắc lư 2 bên. Mũi tên trong hình A cho thấy hướng đi của tinh trùng khi có chuyển động lắc lư đầu với biên độ thấp  Càng di chuyển, biện độ lắc lư lớn dần do tăng hoạt động của roi đuôi. Hình B cho thấy tinh trùng không còn giữ được hướng đi ổn định nữa. Lúc này, các chuyển động quẫy và lắc đầu chiếm ưu thế. Đây là tăng động (hyperactivation)  Trong di chuyển để vượt qua chất nhầy cổ tử cung và buồng tử cung để đi đến ống dẫn trứng, tinh trùng có những cử động lắc lư 2 bên. Lưu ý hướng đi của tinh trùng khi có chuyển động lắc lư đầu với biên độ thấp (video 1 và video 2) Video 1: Chuyển động của tinh trùng Video 2: Chuyển động của tinh trùng  Khả năng hóa và tăng động dẫn đến phản ứng acrosome (acrosome reaction)  Trong phản ứng này, xuất hiện những lỗ nhỏ trên chóp đầu tinh trùng, là một cấu trúc vốn không bền vững (mũi tên xanh)  Chỉ có các tinh trùng với acrosome đã phản ứng mới có khả năng xuyên thấu và phá vỡ các màng bao noãn để xâm nhập noãn bào  Có khoảng 102 tinh trùng có mặt tại mỗi ống dẫn trứng. Tuy nhiên, chỉ có khoảng vài mươi tinh trùng có mặt chung quanh noãn bào khi noãn bào được bắt vào lòng ống dẫn trứng  Chúng là các tinh trùng đã khả năng hóa, đang ở trong tình trạng tăng động và đã có có phản ứng acrosome  Tại đoạn xa của ống dẫn trứng, các tinh trùng sẽ gặp cumulus oophora và bắt đầu tiến trình thụ tinh chính danh  Sứ mệnh của các tinh trùng đầu tiên tiếp cận được với cumulus oophora là tách rẽ các tế bào hạt. Các tinh trùng đến sau sẽ tiếp cận noãn bào với ZP trần trụi  Trên ZP, tinh trùng sẽ gắn với ZP bằng cách gắn kết với protein ZP3 đặc trưng cho loài, sau đó chuyển sang ZP2 để gây phản ứng đầu trước khi xuyên qua ZP  Trước khi xảy ra thụ tinh, ZP có cấu trúc xốp  Tinh trùng sẽ xuyên qua ZP xốp theo phương tiếp tuyến, bằng cách dùng men của acrosome, cử động lắc lư và sức đẩy của roi đuôi. Có nhiều tinh trùng kết dính trên ZP, cùng chạy đua để được là tinh trùng sớm nhất vượt qua ZP  Tinh trùng sẽ xuyên qua ZP xốp theo phương tiếp tuyến, bằng cách dùng men của acrosome, cử động lắc lư và sức đẩy của roi đuôi  Acrosome se dần biến mất trong quá trình xuyên qua ZP (mũi tên đỏ) (video) Video: Xuyên qua Zona pellucida  Cuối cùng thì cũng có một tinh trùng đầu tiên vượt qua được ZP. Nó rơi vào khoảng dưới ZP. Nó không còn gì khác ngoài phần đầu, không chóp, không roi đuôi (video)  Dù không còn phương tiện gì khác, phần còn lại của tinh trùng vẫn xâm nhập được vào bào tương noãn, do noãn sẽ tiếp nhận nó bằng cơ chế thực bào. Noãn bào dùng các chân giả để nuốt chửng nó vào bào tương. (các mũi tên đỏ) (video) Video: Xâm nhập bào tương noãn  Cùng lúc đó, trong bào tương noãn, đầu tinh trùng nở lớn, giảm đậm độ (decondensation) chuẩn bị để thành lập tiền nhân đực đơn bội (pronuclei)(mũi tên) (video)  Sự hiện diện của đầu tinh trùng bên trong bào tương noãn kích hoạt ngay sau đó các phản ứng mãnh liệt ở noãn bào. Một dòng thác điện-ion lan truyền khắp bề mặt màng bào tương noãn, và kích hoạt noãn bào. Noãn bào nhanh chóng hoàn thành giai đoạn cuối cùng của phân bào II giảm nhiễm, tống xuất cực cầu II thành lập tiền nhân cái (pronuclei) đơn bội (video) Video: Tống xuất cực cầu II  Các chất phóng thích từ các tiểu thể làm thay đổi tức thời tính chất của ZP. ZP bị đông đặc, trở thành bất khả xâm phạm với các tinh trùng mới đến, cầm tù những tinh trùng đang xâm nhập dang dở (mũi tên đỏ). Cơ chế đóng ZP đảm bảo cho trứng chỉ bị xâm nhập bởi một tinh trùng duy nhất, tránh hiện tượng thu tinh đa tinh trùng, nhờ đó tránh tạo nên các hợp tử đa bội  Trên bề mặt tế bào, dòng thác này làm vỡ các tiểu thể dưới màng và phóng thích các chất bên trong  Giờ 18th sau thụ tinh, trên noãn bào ta thấy có sự hiện diện của 2 tiền nhân (mũi tên xanh) đực và cái. Tiền nhân đực có kích thước hơi nhỉnh hơn một chút. Ở khoảng dưới ZP, ta tìm thấy 2 cực cầu (mũi tên đỏ), sản phẩm của 2 lần phân bào giảm nhiễm của noãn. Hiện diện của 2 tiền nhân và 2 cực cầu xác nhận rằng noãn đã được thụ tinh  Hai tiền nhân sẽ tiến lại gần nhau và chuẩn bị cho tiến trình hợp nhân (video) Video: Di chuyển cùa 2 pronuclei  Chỉ vài giờ sau khi được thành lập, 2 tiền nhân sẽ tiến gần lại nhau, hòa màng và hợp nhân. Các tiền nhân biến mất. Nhân tế bào mới thành lập chứa bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội được khôi phục. Hiện tượng thụ tinh hoàn tất với kết quả là sự thành tạo hợp tử  Ngay sau đó, hợp tử bước ngay vào lần phân chia nguyên nhiễm đầu tiên (video). Video: Tiến trình hợp nhân  Chỉ vài giờ sau khi được thành lập, 2 tiền nhân sẽ tiến gần lại nhau, hòa màng và hợp nhân. Các tiền nhân biến mất. Nhân tế bào mới thành lập chứa bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội được khôi phục. Hiện tượng thụ tinh hoàn tất với kết quả là sự thành tạo hợp tử  Ngay sau đó, hợp tử bước ngay vào lần phân chia nguyên nhiễm đầu tiên (video) Video: Phân bào nguyên nhiễm đầu tiên  2 ngày sau thụ tinh, noãn bào đã hoàn tất 2 lần phân bào đầu tiên. Các tế bào ở N2 là các tế bào giống nhau về hình thái và chức năng, hoàn toàn có thể thay thế cho nhau  Lần phân chia 3rd là một mốc quan trọng của phát triển phôi. N3 là thời điểm xảy ra phân hóa về chức năng tế bào và quyết định khả năng phát triển của phôi  Phôi nang N5 gồm 2 khối tế bào. Một khối tế bào trung tâm, sẽ trở thành phôi thai và một lớp tế bào tráng bên trong lòng ZP là tiền thân của nhau thai sau này (video) Video: Phôi ở giai đoạn phân chia  Video clip cho thấy lại toàn bộ các sự kiện xảy ra từ thụ tinh cho đến hết N2 (video)  N4 sau thụ tinh, khi phôi dâu đến đoạn kẽ của ống dẫn trứng, nồng độ P4 vẫn còn chưa đủ cao, do đó đoạn kẽ vẫn co thắt, cửa vào tử cung vẫn còn đóng chặt. Phôi dâu dừng lại và chờ đến khi cửa vào tử cung mở ra dưới tác dụng của P4  N5 sau phóng noãn, hoàng thể đã có thể chế tiết một lượng lớn P4. Cửa vào tử cung mở ra dưới tác dụng của P4. Lúc này, nội mạc tử cung chứa đầy glycogen, dồi dào mạch máu và lỏng lẻo để sẵn sàng đón trứng thụ tinh làm tổ  Trong 4 ngày đầu, ống dẫn trứng co thắt để vận chuyển phôi vào đến buồng tử cung  Ống dẫn trứng co thắt do E2  Khi đang được vận chuyển trong ống dẫn trứng phôi được bảo vệ bởi ZP. Mọi trao đổi chất với dịch ống dẫn trứng được thực hiện bằng thẩm thấu qua ZP N1-N4 E2 cao ; P4 thấp Vận chuyển phôi về phía đoạn gần N4 E2 cao ; P4 thấp Lỗ vòi đóng kín, phôi dâu dừng lại, chờ P4 tăng N5 P4 tăng đủ cao Mở lối vào tử cung  Sáu ngày sau thụ tinh. ZP trở nên quá chật chội so với phôi và cung cấp dinh dưỡng thông qua ZP trở nên không còn thích hợp nữa. Phôi cần phải làm tổ  Màng ZP bị mỏng đi tại một ví trí, và qua đó, phôi nang thoát ra ngoài, trở nên tự do trong buồng tử cung, sẵn sàng cho tiến trình làm tổ. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phôi nang thoát màng (hatching) (video) Video: Hiện tượng thoát màng  Sau khi được chuẩn bị thích hợp với P4, nội mạc tử cung đạt đến trạng thái sẵn sàng để tiếp nhận phôi đến làm tổ  Cửa sổ làm tổ đã được mở từ N18 đến N23  Ở cửa sổ làm tổ, hiện diện các tế bào chân hình kim (pinopode), có vai trò quan trọng trong đối thoại giữa phôi và nội mạc tử cung trước làm tổ. Chúng xuất hiện và tồn tại trong khoảng 5 ngày  Hình dưới bên phải cho thấy các pinopodes ở giai đoạn phát triển tối đa trong cửa sổ làm tổ  Phôi đã thoát màng trao đổi tín hiệu hóa học với nội mạc tử cung. GF (Growth Factor) và các cytokins từ phôi thúc đẩy những biến đổi ở nội mạc tử cung (mũi tên xanh)  Tại giao diện giữa vi nhung mao của nguyên bào nuôi và tế bào chân kim, các tín hiệu tế bào (signal) gồm LIF (Leukemia Inhibitory Factor) và EGF (Epidermal Growth Factor) thúc đẩy sự tương tác giữa 2 loại tế bào này (mũi tên đỏ)  Tế bào T-helper có nguồn gốc từ tế bào T CD4 đảm trách miễn dịch tế bào, gồm Th1 và Th2  Khi phôi tiếp cận với nội mạc tử cung, nó sẽ sớm bị nhận diện. Hệ thống miễn dịch tế bào được kích hoạt thông qua các T helper cell.  Song hành xảy ra 2 chiều hướng miễn dịch tế bào, một theo hướng thải trừ, qua T helper 1 và một theo hướng tiếp nhận thông qua T helper 2  Progesterone làm cơ chế miễn dịch tế bào sẽ theo chiều hướng ưu thế Th2, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp nhận mảnh bán dị ghép  N7, các hội bào nuôi bắt đầu tiến trình tách rẽ các tế bào nội mạc tử cung, làm cho phôi chìm dần vào nội mạc tử cung.(mũi tên xanh)  N8, các hội bào nuôi phát triển mạnh, bắt đầu tạo ra các hốc bên trong. Lúc này phôi vẫn chưa tiếp cận với mạch máu (mũi tên đỏ)  N9, phôi đã chìm hẳn vào nội mạc tử cung. Hội bào nuôi phát triển tạo nên các hốc rỗng, tiền thân của các hồ máu sau này. Chúng cũng bắt đầu tiếp cận với mạch máu nội mạc, nhưng vẫn chưa phá vỡ chúng ở thời điểm này (mũi tên xanh lá)  Video Video: Xâm nhập nội mạc TC  N10, các hội bào nuôi bắt đầu phá vỡ thành công các mạch máu của nội mạc tử cung. Máu từ các mạch máu bị vỡ lấp đầy khoảng trống tạo bởi các hội bào nuôi (8), cho phép diễn ra sự trao đổi chất trực tiếp giữa mẹ và phôi  Kể từ thời điểm này, phôi trực tiếp nhận dưỡng chất và thực hiện trao đổi khí với máu mẹ thông qua các hồ máu sơ khai. Cũng thông qua hồ máu sơ khai, hCG từ hội bào nuôi sẽ thông qua hồ máu để đi vào máu mẹ. Vào ngày thứ 10, khi LH tuyến yên bị sút giảm, chính hCG từ hội bào nuôi sẽ cứu hoàng thể khỏi sự thiếu hụt LH, đồng thời biến đổi hoàng thể chu kỳ thành hoàng thể thai kỳ. Do hoạt năng rất mạnh của hCG, hoàng thể thai kỳ có kích thước lớn hơn và hoạt động mạnh hơn hoàng thể chu kỳ (hình dưới)  Hình quét tia X của phân tử LH (trái) và phân tử hCG (phải) cho thấy chúng có cấu tạo rất giống nhau. Cấu tạo giống LH giúp hCG có thể đảm trách nhiệm vụ của LH. Vào N10, khi LH tuyến yên bị sút giảm, chính hCG từ hội bào nuôi sẽ cứu hoàng thể khỏi sự thiếu hụt LH, đồng thời biến đổi hoàng thể chu kỳ thành hoàng thể thai kỳ  Phân tử hCG dài hơn do có thêm đoạn C-terminal (mũi tên trắng). Cấu trúc này sẽ giúp hCG có thời gian bán hủy dài hơn LH, nhờ đó hoàn thành tốt vai trò của LH  N12, phôi lúc này gồm đĩa phôi (embryo disc) (mũi tên trắng) với 2 là thượng bì (epiblast) (màu trắng) và hạ bì (hypoblast) (màu vàng). Bắt đầu hình thành xoang ối (amnion) (mũi tên xanh) và túi noãn hoàng sơ cấp (primary yolk-sac) (mũi tên đỏ)  N14, Phôi vẫn có cấu trúc đãi phôi 2 lá. Túi noãn hoàng sơ cấp được thay bằng túi noãn hoàng thứ cấp (secondary yolk-sac) (mũi tên đỏ) và bắt đầu hình thành xoang ngoài phôi (mũi tên nâu)  N16 được đánh dấu bàng sự thành lập xoang ngoài phôi (mũi tên xanh lá),. Lúc này phôi đã hoàn thành tiến trình làm tổ  3 tuần sau thụ tinh, thai kỳ bắt đầu nhìn thấy được trên siêu âm. Hình ảnh sớm nhất quan sát được ở thời điểm này là túi thai với quầng nguyên bào nuôi nằm lệch trong nội mạc tử cung (mũi tên xanh)  Túi noãn hoàng được nhìn thấy vài ngày sau đó (mũi tên đỏ)  4 tuần sau thụ tinh, có thể nhìn thấy phôi thai (mũi tên trắng)