SINH LÝ PHÁT TRIỂN, NHỮNG THAY ĐỔI CỦA NOÃN BÀO TRONG SUỐT TIẾN TRÌNH DI CHUYỂN Ở CƠ QUAN SINH SẢN CỦA NỮ GIỚI

Gestation Thai kỳ Gonadotropin Hormone được tiết ra bởi các tế bào tuyến sinh dụcGonadotropin-releasing hormone Hormone giải phóng gonadotropin Graafian follicle Nang Graafian Granulo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐHQG - TPHCM

KHOA SINH HỌC – CÔNG NGHỆ SINH HỌC



Đề tài SINH LÝ PHÁT TRIỂN, NHỮNG THAY ĐỔI CỦA NOÃN BÀO TRONG SUỐT TIẾN TRÌNH

DI CHUYỂN Ở CƠ QUAN SINH SẢN CỦA NỮ GIỚI

MỤC LỤC

Danh mục từ viết tắt 4

Danh mục hình ảnh 6

Danh mục từ vựng chuyên ngành 7

1 Giới thiệu chung 10

2 Nang nguyên thủy 10

2.1 Khái niệm 10

2.2 Cơ chế hình thành và phát triển nang nguyên thủy 10

3 Nang sơ cấp 12

3.1 Khái niệm 12

3.2 Tiến trình hình thành nang sơ cấp 12

4 Nang thứ cấp 13

4.1 Khái niệm 13

4.2 Cấu tạo và chức năng 13

5 Nang tam cấp 14

5.1 Sự phát triển của tế bào vỏ và trạng thái của noãn 14

5.2 Sự hình thành hốc 15

6 Nang Graafian 16

6.1 Khái niệm và cấu tạo 16

6.2 Quá trình trưởng thành của noãn bào trong nang 16

6.3 Sự rụng trứng 17

7 Noãn bào tự do 18

7.1 Tiến trình di chuyển của noãn bào trong ống dẫn trứng 18

7.2 Hoàng thể 19

7.3 Sự tiêu biến của noãn bào và hoàng thể khi không có sự thụ tinh 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

Danh mục từ viết tắt

trong noãn bào nguyên thủy và sơ cấp

trưởng thượng bì kích thích nang trưởng thành thông qua cận tiết

quá trình apoptosis, protein ức chế kích hoạt nang nguyên thủy

P4 Progesterone

hoạt thúc đẩy tiến trình chiêu mộ, thúc đẩy dịch mã

truyền tín hiệu nội bào

chế ngăn cản tiến trình chiêu mộ

khiển sản xuất harmatin

khiển sản xuất tuberin

Danh mục hình ảnh

Hình 1.1 Quá trình phát triển của nang với sự tác động của các hormone Gn [14] 10 Hình 2.1 Lượng tế bào mầm trong buồng trứng chuột và người ở các giai đoạn [15] 11 Hình 4.1 Cấu trúc của nang thứ cấp (The Endowment for Human Development) 13 Hình 4.2 Nang thứ cấp nhuộm H&E (Histology II theo Fath El-Bab, M (2006)) 13 Hình 4.3 Nang thứ cấp pha muộn [4] 14 Hình 5.1 Cơ chế phân tử liên quan đến sự nghỉ của noãn ở giai đoạn prophase I (trước khi có đỉnh LH) và sự trưởng thành của noãn (khi có đỉnh LH) 14 Hình 5.2 Hình thái của nang từ nang nguyên thủy đến nang thứ cấp (A) giai đoạn nang nguyên thủy; (B) giai đoạn nang sơ cấp; (C) giai đoạn nang thứ cấp; (D) giai đoạn nang tiền hốc [7] 15 Hình 6.1 Hình chụp cắt ngang của nang Graafian với tổ chức các tế bào [1] 16 Hình 6.2 Sự hình thành và phát triển nang trong buồng trứng [1] 17 Hình 6.3 stigma vỡ ra và noãn bào thoát ra ngoài cùng với dịch nang Sau đó, noãn bào

di chuyển đến ống dẫn trứng để chuẩn bị cho sự thụ tinh [6] 18 Hình 7.1 Sự di chuyển từ buồng trứng đến tử cung của noãn bào (đã thụ tinh) trong ống dẫn trứng [8] 18

Danh mục từ vựng chuyên ngành

Antral cavity/Antrum Hốc

Cell death markers Thụ thể chết tế bào

Chiêu mộ Hiện tượng các nang nguyên thủy ở trạng thái nghỉ

được gọi trở lại vào chu kỳ buồng trứng để tham gia vào tiến trình tạo giao tử cái

Con đường PTEN/PI3K/AKT Con đường điều hòa các tín hiệu của rất nhiều tiến

trình sinh học cơ bản như chết chương trình, chuyển hóa, tăng trưởng tế bào và chết tế bào

Corpus hemorrhagicum Cục máu đông hoàng thể

Follicular fluid Dịch nang

Germ cell cyst Nang tế bào mầm

Germinal vesicla breakdown Màng nhân noãn bào phân rã

Gestation Thai kỳ

Gonadotropin Hormone được tiết ra bởi các tế bào tuyến sinh dụcGonadotropin-releasing hormone Hormone giải phóng gonadotropin

Graafian follicle Nang Graafian

Granulosa cell Tế bào hạt

Intercellular bridge Cầu liên bào

Membrana granulosa Tế bào hạt màng

Negative feedback Phản hồi âm

Periphery of the ovarian cortex Vùng ngoại vi của phần vỏ buồng trứng

Preganulosa cell Tế bào tiền hạt

Preovulatory follicle Nang tiền rụng trứng

Primary follicle Nang sơ cấp

Primodial follicle Nang nguyên thủy

Pseudostratified epithelium Biểu mô trụ giả tầng

Secondary follicle Nang thứ cấp

Stigma Thành nang Graafian thoái triển

Suspensory ligament Dây chằng

Tertiary follicle Nang tam cấp

1 Giới thiệu chung

Noãn bào là giao tử cái tạo ra từ quá trình GP của các tế bào mầm, sự phát triển noãn trong cơ quan sinh sản nữ được chia thành các giai đoạn đi kèm với sự phát triển của nang từ khi noãn chưa có chức năng đến khi trưởng thành về mặt sinh sản:nguyên thủy,

sơ cấp, thứ cấp, tam cấp và Graafian Quá trình này chịu sự kiểm soát chặt chẽ bởi các

Gn của tuyến yên (FSH và LH) (Hình 1.1) và các chất điều hòa trong buồng trứng [14]

Hình 1.1 Quá trình phát triển của nang với sự tác động của các hormone Gn [14]

2 Nang nguyên thủy

2.1 Khái niệm

Nang nguyên thủy hình cầu kích thước 25 μm và bộ NST 4n, kích thước toàn bộ nang

là 29 μm, gồm một noãn bào chưa phát triển bao quanh bởi một lớp đơn tế bào tiền hạt

và một lớp màng nền ở vùng ngoại vi của phần vỏ buồng trứng

2.2 Cơ chế hình thành và phát triển nang nguyên thủy

Khoảng tuần thứ 5 của thai kỳ, các tế bào mầm sinh dục di cư đến dải sinh dục của phôi thai và hình thành buồng trứng của thai nhi với 500-1300 tế bào mầm nguyên thủy Các tế bào mầm này tiếp tục NP, đến tuần thứ 20 của thai kỳ, bào thai có khoảng 6-7 triệu tế bào mầm Sau khi NP hoàn tất, tế bào mầm bắt đầu GP và dừng lại ở kỳ đầu GP

I, tạo thành nang tế bào mầm Khi bé gái được sinh ra, mỗi nang tế bào mầm thoái triển tạo thành nang nguyên thủy chứa một noãn bào và một lớp tế bào tiền hạt, khoảng 2/3 lượng nang tế bào mầm ban đầu mất đi trong giai đoạn này Khi đó, các nang này phân

hủy theo cơ chế tự thực và apoptosis, khi thai nhi thay đổi cách nhận dinh dưỡng từ nhau thai sang sữa mẹ, các nang này trở thành nguồn dinh dưỡng cho các nang còn lại phát triển Do đó, bé gái sinh ra với 1-2 triệu nang nguyên thủy và còn lại khoảng 400.000 đến 500.000 khi đến tuổi dậy thì (Hình 2.1) Sau kỳ kinh nguyệt đầu, khoảng 1000 nang mất đi hàng tháng và sau 35 tuổi lượng nang mất đi ở mỗi kỳ tiếp tục tăng [2, 15]

Hình 2.1 Lượng tế bào mầm trong buồng trứng chuột và người ở các giai đoạn [15]

Hình 2.2 Tế bào mầm chuột nhận các bào quan từ các tế bào nang lân cận và xây dựng cơ thể Balbiani để trở thành noãn bào [15]

Một nghiên cứu trên ruồi giấm đã chỉ ra tế bào mầm tiền thân gọi là cystoblast tăng sinh để tạo thành một khối nang 16 tế bào liên kết với nhau thông qua cầu liên bào Một

tế bào trong khối nang trở thành noãn bào trong khi 15 tế bào còn lại hy sinh các bào quan, mRNA, protein và apoptosis Một số tế bào trong nang đã được chứng minh chỉ

có vai trò nuôi dưỡng noãn bào do không có bào quan cần thiết Sau đó, khi các noãn bào lớn hơn và không biểu hiện thụ thể chết tế bào tạo thành thể balbiani (cấu trúc biệt hóa đặc trưng của noãn bào) (Hình 2.2) [10, 15].2

3.2 Tiến trình hình thành nang sơ cấp

Trong mỗi chu kỳ buồng trứng, chỉ một số ít nang nguyên thủy được chiêu mộ vào tiến trình phát triển noãn bào Từ giai đoạn dậy thì đến thời kỳ mãn kinh sẽ diễn ra các đợt chiêu mộ nguyên khởi với 4.102 noãn nguyên thủy

Hiện tượng chiêu mộ chỉ chịu tác động của các yếu tố cận tiết hay tự tiết mà không chịu tác động bởi các hormone lưu hành trong máu ngoại vi Các nang được chiêu mộ phát triển, tế bào hạt của chúng bắt đầu hạn chế AMH và AMH tác động trở lại trên các nang nguyên thủy khác Ngoài ra, PI3K chuyển đổi PIP2 thành PIP3 trong khi PTEN chuyển đổi ngược lại PIP3 phosphoryl hóa AKT, dẫn đến phosphoryl hóa FOXO3, FOXO3 được phosphoryl hóa sẽ không còn khóa DNA AKT được phosphoryl hóa cũng phosphoryl hóa TSC1 và TSC2, kích hoạt mTOR và thúc đẩy dịch mã

Ở người nữ trưởng thành, AMH hoạt động như yếu tố cận tiết can thiệp vào tiến trình chiêu mộ thông qua kiểm soát cân bằng PTEN/PI3K, hạn chế số nang được chiêu

mộ AMH cho phép một lượng nhất định phức hợp nang nguyên thủy đi vào chu kỳ buồng trứng Trên các nang đã được chiêu mộ, AMH bảo vệ nang khỏi thoái triển, đồng thời kìm hãm nang không bước vào giai đoạn phát triển phụ thuộc Gn quá sớm Phức hợp nang nguyên thủy được chiêu mộ tiếp tục GP và trở thành nang sơ cấp Sau khi chiêu mộ, các nang tiếp tục phát triển độc lập Gn đến giai đoạn nang thứ cấp muộn

4 Nang thứ cấp

4.1 Khái niệm

Đây là giai đoạn kế tiếp của nang sơ cấp, đường kính khoảng 200 µm, noãn bào chiếm 100-120 µm và kích thước không đổi đáng kể trong các giai đoạn sau (Hình 4.1)

Hình 4.1 Cấu trúc của nang thứ cấp (The Endowment for Human Development)

4.2 Cấu tạo và chức năng

Nang thứ cấp chia ra làm 2 pha là pha sớm và pha muộn

Hình 4.2 Nang thứ cấp nhuộm H&E (Histology II theo Fath El-Bab, M (2006))

Ở pha sớm, kích thước noãn bào phát triển to hơn so với nang sơ cấp Kế cận là lớp

màng zona pellucida do FSH kích hoạt tạo thành Số lượng các lớp tế bào hạt cũng tăng

lên khoảng bốn đến sáu lớp Phía ngoài là lớp bao với các thụ thể LH sản sinh E (Hình 4.2) Sự hỗ trợ tương tác của 2 hormone này đóng vai trò chính trong việc điều hoà các steroids trong quá trình chín và rụng trứng [5]

Trong pha muộn, dưới sự tác động điều hoà của FSH, các tế bào hạt tiếp tục gia tăng đồng thời sản sinh các túi dịch nang (Hình 4.3) Các túi này tăng kích thước tới khi gặp nhau và kết hợp thành hốc Các cấu trúc khác không có nhiều thay đổi so với ở giai đoạn sớm Theo một số giả thuyết, quá trình chọn lọc nang bắt đầu ở giai đoạn này [5, 9]

Hình 4.3 Nang thứ cấp pha muộn [4]

5 Nang tam cấp

5.1 Sự phát triển của tế bào vỏ và trạng thái của noãn

Hai lớp cơ bản của tế bào vỏ gồm: lớp trong (biệt hóa từ theca interstitial cells) và lớp ngoài (biệt hóa từ tế bào cơ trơn) Vì có sự phân hóa tế bào vỏ thành mạch máu nhỏ quanh noãn, máu mang các chất dinh dưỡng, Gn và nước cần sự phát triển nang [16]

Hình 5.1 Cơ chế phân tử liên quan đến sự nghỉ của noãn ở kì đầu I (trước khi có đỉnh LH) và sự trưởng thành của noãn (khi có đỉnh LH) [16]

Ngoài ra, noãn bào dừng ở kì đầu I do nồng độ cAMP nội bào của noãn tăng cao Thụ thể NPR2 được kích hoạt khi gắn với phối tử CNP Khi đó, quá trình chuyển hóa

GTP thành cGMP được cảm ứng và toàn bộ cGMP được tạo ra được thẩm thấu vào noãn thông qua cầu liên bào giữa noãn và tế bào cumulus (protein conexin 37) khiến nồng độ cGMP trong noãn tăng cao, ức chế enzyme điều hòa và phân giải cAMP (PDE3A) Kết quả là nồng độ cAMP nội bào tăng cao khiến cho quá trình GP bị hoãn (Hình 5.1) [13]

5.2 Sự hình thành hốc

Hình 5.2 Hình thái của nang từ nang nguyên thủy đến nang thứ cấp (A) giai đoạn nang nguyên thủy; (B) giai đoạn nang sơ cấp; (C) giai đoạn nang thứ cấp; (D) giai đoạn nang tiền hốc [7]

Sự hình thành hốc bắt đầu khi tế bào hạt vận chuyển chủ động các ion vào trong noãn thông qua cầu liên bào làm áp suất thẩm thấu bên trong noãn cao hơn môi trường Khi

đó, nước từ bên ngoài sẽ tràn vào noãn thông qua kênh aquaporin tạo thành các hốc lớn dần theo thời gian [11] Bên cạnh đó, tại giai đoạn đầu của nang có hốc, quá trình chọn lọc nang phát triển thành nang Graafian cũng được khởi động (Hình 5.2)

Đầu chu kỳ kinh nguyệt, nồng độ FSH tăng dần, LH từ tuyến yên kích thích tế bào

vỏ của nang sản xuất androgen Androgen được vận chuyển qua tế bào hạt và bị enzyme aromatase của tế bào hạt chuyển hóa thành E (chủ yếu là E2) dưới tác động của FSH E ngày càng nhiều làm nồng độ E2 trong cơ thể tăng dần Vào khoảng ngày 7 của chu kỳ, nồng độ của E2 đạt đỉnh lần đầu gây ức chế âm tính lên vùng dưới đồi và tuyến yên, ức chế sự tiết GnRH và FSH Nồng độ FSH giảm và không đủ để tác động lên tất cả nang thứ cấp đang phát triển Khi đó, các nang thứ cấp cạnh tranh FSH, nang có lượng thụ thể FSH nhiều nhất tiếp tục phát triển thành nang Graafian [7, 16]

6 Nang Graafian

6.1 Khái niệm và cấu tạo

Nang Graafian là giai đoạn phát triển cuối cùng của nang trước khi noãn bào tách khỏi nang và bắt đầu quá trình rụng trứng với đường kính khoảng 15-25 mm với rất nhiều mạch máu bao quanh Trong chu kì kinh nguyệt, chỉ có một nang được chọn để tiếp tục phát triển trong khi các nang còn lại đi vào quá trình thoái hóa và chết đi [6]

Hình 6.1 Hình chụp cắt ngang của nang Graafian với tổ chức các tế bào [1]

Nang Graafian là đơn vị chức năng với nhiều lớp tế bào sắp xếp chặt chẽ Ngoài cùng

là một lớp bao ngoài với mạng lưới thần kinh tự động đóng vai trò trong việc co thắt ở quá trình rụng trứng và thoái hóa Lớp bao trong gồm nhiều tế bào khe đã biệt hóa tăng sinh nhanh chóng Bên trong lớp bao là lớp phiến nền ngăn cách với mô mạch máu và lớp tế bào hạt bên trong thành nang Vị trí của của tế bào hạt tạo ra bốn vùng: vùng màng ngoài gồm biểu mô trụ giả tầng tương tác với lớp phiến nền, vùng trong tương tác với tế bào màng, vùng cumulus tương tác với tế bào ngoại vi hốc và vùng gai mềm tương tác với tế bào cumulus, ZP và noãn bào (Hình 6.1) [1]

6.2 Quá trình trưởng thành của noãn bào trong nang

Trong chu kỳ kinh nguyệt, chỉ một trong số 20 nang tam cấp được chọn để đạt giai đoạn Graafina và xảy ra sự rụng trứng, các nang còn lại bị thoái hóa (cơ chế thoái hóa xem phần 5.2) [6] Ở nang được chọn, tuyến yên tiết LH tác động lên tế bào nang và tái khởi động quá trình GP (đang dừng ở kỳ đầu I) gây ra quá trình tan rã màng nhân và phân chia nhiễm sắc thể Noãn bào phân chia bất đối xứng thành hai tế bào con: noãn

bào thứ cấp và thể cực thứ nhất Sau đó, noãn bào tiếp tục quá trình GP II, tạo thành noãn bào đơn bội và thể cực thứ hai Quá trình GP II không được hoàn tất cho đến khi có sự thụ tinh Một giả thuyết giải thích việc hoãn GP cho rằng có một ngưỡng tín hiệu cAMP nhất định trong noãn bào để duy trì trạng thái hoãn GP Do noãn bào có khả năng tổng hợp cAMP hạn chế, cAMP có thể được tổng hợp ở tế bào hạt và di chuyển sang noãn bào thông qua liên kết khe Lượng LH tăng đột biến phá hủy liên kết khe, làm giảm lượng cAMP đến noãn bào và tiếp tục quá trình GP [6]

Hình 6.2 Sự hình thành và phát triển nang trong buồng trứng [1]

Ngoài ra, quá trình phát triển nang Graafian có thể được chia thành bốn giai đoạn dựa trên kích thước, từ nhỏ (1-6 mm), vừa (7-11 mm), lớn (12-17 mm) đến tiền rụng trứng (18-23 mm) Kích thước nang phụ thuộc phần lớn vào kích thước hốc, và do đó phụ thuộc vào thể tích dịch nang (xem hình 6.2) Bên cạnh đó, các nang thoái hóa cũng trải qua giai đoạn có kích thước nhỏ và vừa nhưng không bao giờ vượt quá 10 mm [1]

6.3 Sự rụng trứng

Sự rụng trứng diễn ra vào khoảng ngày 15 của chu kỳ 28 ngày, nang tiền rụng trứng tách khỏi bề mặt buồng trứng và giải phóng phức hợp noãn bào-cumulus Lúc này, noãn bào trải qua giai đoạn trưởng thành GP kích thích bởi sự tăng đột biến LH (phần 2) [1]

Trước rụng trứng, trên bề mặt nang xuất hiện vùng nhỏ, không có mạch máu gọi là stigma do biểu bì bề mặt cùng các lớp bao mỏng dần và phân tách, tế bào hạt thoái triển

và suy giảm Đồng thời, thành nang giảm độ bền kéo do sự kích thích sản sinh

collagenase bởi mô liên kết được cảm ứng E Sản phẩm từ sự phân cắt gây đáp ứng viêm với sự di chuyển của bạch cầu và prostaglandins, làm co thắt mạch máu và giảm lượng máu tới mô thoái triển, hỗ trợ cho sự rụng trứng Đồng thời, lượng LH tại nang Graafian tăng đột biến khiến các tế bào cumulus tiết lượng lớn glycoprotein niêm mạc vào không gian ngoại bào, dẫn đến phức hợp noãn bào-cumulus tách ra và nở rộng Tiếp đến, noãn bào tách khỏi màng, lơ lửng cùng cumulus oophorus trong dịch nang và thoát ra ngoài

khi stigma bị rách (Hình 6.3) [6]

Hình 6.3 Stigma vỡ ra và noãn bào thoát ra ngoài cùng với dịch nang Sau đó, noãn bào

di chuyển đến ống dẫn trứng để chuẩn bị cho sự thụ tinh [6]

7 Noãn bào tự do

7.1 Tiến trình di chuyển của noãn bào trong ống dẫn trứng [8]

Trước rụng trứng, tế bào biểu mô của ống dẫn trứng hình thành nhiều lông, đồng thời tăng cường hoạt động của cơ trơn và dây chằng Khi rụng trứng, lông của ống dẫn trứng đến gần buồng trứng và quét đều đặn trên bề mặt nhằm bắt giữ noãn bào tốt hơn [6]

Hình 7.1 Sự di chuyển từ buồng trứng đến tử cung của noãn bào (đã thụ tinh) trong ống dẫn trứng [8]