第二节 卵子的生长、募集与排卵
卵巢的基本生殖单位是始基卵泡。卵泡自胚胎形成后即进入自主发育和闭锁的轨道。胚胎20周时,始基卵泡数量最多约700万个,以后发生退化闭锁。随着胚胎发育,始基卵泡逐渐减少。至新生儿,两侧卵巢有70万~200万个原始卵泡。经历儿童期直至青春期,卵泡数只剩下30万~50万个,此过程不依赖于促性腺激素的刺激。进入青春期后,卵泡发育成熟的过程则依赖于促性腺激素的刺激。性成熟期每月发育一批卵泡,其中一般只有一个优势卵泡可以完全成熟排出卵子。其余的卵泡在发育不同阶段通过细胞凋亡机制而自行退化,称为卵泡闭锁。妇女一生中一般只有400~500个卵泡发育成熟并排卵。根据卵泡的形态、大小、生长速度和组织学特征,可将卵泡生长过程分为始基卵泡、窦前卵泡、窦状卵泡和排卵前卵泡4阶段。
一、卵子的生长、发育
直径50μm,由一个停留于减数分裂双线期的初级卵母细胞及环绕其周围呈单层梭形的前颗粒细胞组成。
直径约为200μm,包绕卵母细胞的梭形前颗粒细胞变为单层柱状颗粒细胞,卵母细胞增大并分泌糖蛋白,在其周围形成透明带,即为初级卵泡。颗粒细胞进一步增殖变为多层,外围的间质细胞包绕形成卵泡膜的内、外层,颗粒细胞层与卵泡膜层之间出现基底膜层,此时的卵泡也称为次级卵泡。此阶段颗粒细胞上出现卵泡生长发育所必需的3种特异性受体,即卵泡刺激素(FSH)受体、雌激素(E)受体和雄激素(A)受体,卵泡内膜上出现了黄体生成素(LH)受体。窦前卵泡具备合成性激素的能力。
直径增至500μm。在雌激素和FSH持续影响下产生卵泡液,颗粒细胞间积聚的卵泡液增加,最后融合形成卵泡腔。在FSH作用下,窦状卵泡的颗粒细胞获得LH受体,并在LH协同作用下,产生雌激素数量较窦前卵泡明显增加。
即成熟卵泡,也称为格拉夫卵泡,为卵泡发育的最后阶段。卵泡液急骤增加,卵泡腔增大,卵泡体积显著增大,直径可达15~20mm,卵泡向卵巢表面突出。其结构包括:①卵泡外膜:为致密的卵巢间质组织,与卵巢间质无明显界限;②卵泡内膜:从卵巢皮质层间质细胞衍化而来,细胞呈多边形。此层含丰富血管;③颗粒细胞:细胞呈立方形,细胞间无血管存在,营养来自外周的卵泡内膜。在颗粒细胞层与卵泡内膜之间有一层基底膜;④卵泡腔:腔内充满大量清澈的卵泡液和雌激素;⑤卵丘:呈丘状突出于卵泡腔,卵细胞深藏其中;⑥透明带:为在放射冠与卵细胞之间一层很薄的透明膜;⑦放射冠:直接围绕卵细胞的一层颗粒细胞,呈放射状排列。
二、卵泡的募集
卵泡的募集就是使原始卵泡进入生长周期的过程。首先表现为前颗粒细胞的缓慢增长,分泌透明带蛋白,卵母细胞增大。卵泡募集一旦开始,卵泡或是直接发育成熟,或是中途发生闭锁,不会再被阻滞在卵泡发育的某个时期。原始卵泡是女性卵巢组织中全部卵泡最初经历的状态。青春期,卵泡开始募集;随后,连续不断地有卵泡被募集,直至绝经期卵泡被最终消耗殆尽。
每个月经周期要同时募集许多卵泡,但只有一个卵泡有幸成熟。除了要发生排卵的卵泡外,其余的卵泡都走向闭锁,这是由于颗粒细胞和卵泡膜细胞发生了细胞凋亡。实际上,进入生长期卵泡的数量与卵巢内残存的卵泡量有关。随着年龄的增加,卵巢储备下降,募集的卵泡数目减少。此外,卵泡期卵泡的数量也会相应减少。
青春期前,由于没有足够的促性腺激素支持,大批的卵泡发生闭锁。年龄及卵泡所处的发育阶段是影响卵泡闭锁速率的两个主要因素。进入青春期,每个周期激活大约20个原始卵泡,但只有一个卵泡成熟。随着年龄的增加,卵巢储备下降,募集的卵泡数目减少。此外,卵泡发育过程开始变得迟缓。这可能与排卵周期建立后成熟的卵泡能够抑制其他卵泡的生长有关。
三、卵泡的选择和优势化
卵泡的选择是指成熟卵泡群数量减少至每一物种特定的排卵限额。因此,选择是完全的。此时健康的、能排卵的卵泡数量即排卵限额。与募集一样,选择并不能保证排卵,但是被选择的卵泡排卵几率最大。卵泡的发育是促性腺激素依赖性的,卵泡直径从5mm增长到20mm,在此期间,卵泡再次发生选择和优势化。在早卵泡期,FSH增加颗粒细胞中芳香化酶的活性,使卵泡内雌激素浓度增高。雌激素浓度的增高使卵泡对FSH的获取增加,敏感性增强。到卵泡中期,其中一个卵泡较其他卵泡分泌更多的雌激素。随后窦腔增大,LH受体形成。卵泡期后期,血FSH水平下降,优势卵泡由于含有大量雌激素仍可继续生长。其他卵泡内由于雌激素水平低、雄激素含量高以及对FSH的敏感性下降则停止发育。随着优势卵泡的发育,卵泡膜细胞也发生相应变化。从周期第7天开始,即将发育成熟的卵泡周围开始出现卵泡膜细胞,以便获得更多的LH刺激;第9天时,该卵泡的血管化程度已是其他卵泡的2倍,从而大大增加了LH和低密度脂蛋白向卵泡膜细胞的转运以及FSH向颗粒细胞的转运。卵泡发育后期,促性腺激素的依赖性增强,卵泡需要促性腺激素的支持才能达到排卵前的成熟阶段。处于第3个周期黄体晚期的5级卵泡是要被募集的卵泡,并在第4个周期的卵泡期发育成熟。
优势化是选择排卵卵泡、控制排卵数量的过程。优势卵泡即唯一可排卵的卵泡,在抑制其他卵泡生长的同时自身继续生长发育。被选择的卵泡排卵前1周出现优势化并保持此状态。不仅在形态上,而且在功能上占有支配地位,抑制双侧卵巢中其他竞争卵泡的发育。只有那些在适当时间获得成熟能力的卵泡可以成为优势卵泡,还有些卵泡在月经周期的其他时间获得成熟能力。此时,FSH处于低水平,“通道”关闭,卵泡不能继续生长,逐渐闭锁。
四、排卵
成熟卵泡破裂,卵母细胞自卵巢排出的过程称排卵。一般每28~35天排卵一次,两个卵巢轮流排卵,多数人每次排一个卵,偶尔可排两个卵。目前认为,排卵是一个多因素参与的复杂过程,主要依赖于神经内分泌的调节。
在排卵前夕,一系列“排卵酶”的活性增加。如蛋白水解酶、淀粉酶、胶原酶、透明质酸酶及纤维蛋白溶解酶等,这些酶可以溶解卵泡膜。
有研究显示,LH可促进孕酮分泌,在两者协同下可使卵泡壁张力下降,促进溶酶体生成并增加“排卵酶”的合成与释放,进而促进卵泡破裂。
研究显示,人卵巢皮质的基质及卵泡膜外层的平滑肌均有丰富的自主神经末梢。主要是肾上腺素能神经纤维及末梢。在卵泡壁上还存在特殊平滑肌和功能性自主神经受体。这些特殊平滑肌的胞质内含有收缩蛋白、肌动蛋白、去甲肾上腺素可促使卵泡壁平滑肌收缩而诱发排卵。
有研究认为,PG对排卵有重要作用。PG可能有激活胶原酶的作用,并可使溶酶体膜变得不稳定,导致溶酶体酶的释放。