تنشيط البويضة

تنشيط البويضة (أو البويضة / البيضة ) هو سلسلة من العمليات التي تحدث في البويضة أثناء الإخصاب .

يؤدي دخول الحيوان المنوي إلى إطلاق الكالسيوم في البويضة. في الثدييات، يحدث هذا نتيجة دخول إنزيم فوسفوليباز سي إيزوفورم زيتا (PLCζ) من سيتوبلازم الحيوان المنوي. ^{[ 1 ]} يشمل تنشيط البويضة الأحداث التالية:

• رد فعل قشري لمنع الخلايا المنوية الأخرى
• تنشيط عملية التمثيل الغذائي للبيض
• إعادة تنشيط الانقسام الاختزالي
• تخليق الحمض النووي

قد يُحفز الحيوان المنوي تنشيط البويضة عبر تفاعل بروتين منوي مع مستقبل على سطح البويضة. يُعدّ إيزومو إشارة الخلية المنوية التي تُحفز مستقبل البويضة جونو . ^{[ 2 ]} يُنشط هذا المستقبل بارتباط الحيوان المنوي، وقد يكون مسار الإشارة المحتمل هو تنشيط كيناز التيروسين الذي يُنشط بدوره فوسفوليباز C (PLC). وقد أشير إلى نظام إشارات الإينوزيتول كمسار مُشارك في تنشيط البويضة. يُنتج _{كل من} IP3 و DAG من انقسام PIP2 بواسطة فوسفوليباز C. مع ذلك، تفترض فرضية أخرى أن "عاملًا منويًا" قابلًا للذوبان ينتشر من الحيوان المنوي إلى سيتوبلازم البويضة عند اندماج الحيوان المنوي بالبويضة. قد تُنشط نتائج هذا التفاعل مسار نقل إشارة يستخدم رسلًا ثانوية . قد يكون نظير PLC الجديد، PLCζ ( PLCZ1 )، مُكافئًا لعامل الحيوانات المنوية لدى الثدييات. أظهرت دراسة أجريت عام 2002 أن الحيوانات المنوية للثدييات تحتوي على إنزيم PLC زيتا الذي يمكنه بدء سلسلة الإشارات. ^{[ 3 ]}

تعدد الإخصاب هو حالة اندماج عدة حيوانات منوية مع بويضة واحدة، مما يؤدي إلى تضاعف المادة الوراثية. في قنافذ البحر، يُمنع تعدد الإخصاب من خلال آليتين: المنع السريع والمنع البطيء . المنع السريع هو منع كهربائي لتعدد الإخصاب، حيث يبلغ جهد الراحة للبويضة -70 ملي فولت. بعد ملامستها للحيوان المنوي، يؤدي تدفق أيونات الصوديوم إلى زيادة الجهد حتى +20 ملي فولت. أما المنع البطيء فيتم عبر آلية كيميائية حيوية تُحفزها موجة من ارتفاع الكالسيوم. يُعد ارتفاع الكالسيوم ضروريًا وكافيًا لتحفيز المنع البطيء. في التفاعل القشري ، تُطلق الحبيبات القشرية الموجودة أسفل الغشاء البلازمي مباشرةً في الفراغ بين الغشاء البلازمي والغشاء المحي ( الفراغ المحيط بالمح ). يُحفز ارتفاع الكالسيوم هذا الإطلاق. تحتوي محتويات الحبيبات على بروتيازات ، وعديدات السكاريد المخاطية ، وهيالين ، وبيروكسيدازات . تقوم البروتيازات بفصل الروابط التي تربط الغشاء البلازمي بالغشاء المحي، كما تفصل بروتين البايندين لتحرير الحيوانات المنوية. تجذب عديدات السكاريد المخاطية الماء لرفع الغشاء المحي. يشكل الهيالين طبقة مجاورة للغشاء البلازمي، بينما تقوم البيروكسيدازات بربط البروتينات في الغشاء المحي لتصلبه وجعله غير منفذ للحيوانات المنوية. من خلال هذه الجزيئات، يتحول الغشاء المحي إلى غشاء الإخصاب أو غلاف الإخصاب. في الفئران، يُعادل تفاعل المنطقة الشفافة التفاعل القشري في قنافذ البحر. تُفصل السكريات الطرفية من بروتين ZP3 لتحرير الحيوانات المنوية ومنع ارتباطها مجددًا.

توقفت دورة الانقسام الاختزالي للبويضة في الطور الاستوائي من الانقسام الاختزالي الثاني. بمجرد دخول إنزيم فوسفوليباز C زيتا (PLCζ) إلى البويضة بواسطة الحيوان المنوي، يقوم هذا الإنزيم بتحليل فوسفوليبيد فوسفاتيديل إينوزيتول 4،5-ثنائي الفوسفات (PIP2 ₎ إلى ثنائي أسيل جليسرول (DAG) وإينوزيتول 1،4،5-ثلاثي الفوسفات (IP3 ₎ . في معظم الخلايا، يحدث هذا التفاعل على غشاء الخلية، إلا أن الأدلة تشير إلى أن PIP2 _اللازم لتنشيط البويضة يُحتمل تخزينه في حويصلات داخلية منتشرة في جميع أنحاء السيتوبلازم. ^{[ 4 ]} ثم يُحفز IP3 _الناتج تذبذبات الكالسيوم التي تُعيد تنشيط دورة الانقسام الاختزالي. ينتج عن ذلك تكوين الجسم القطبي الثاني وإخراجه . ^{[ 5 ]}

بعد أربع ساعات من اندماج الحيوان المنوي والبويضة، تبدأ عملية تخليق الحمض النووي (DNA). ^{[ 5 ]} تنتقل النواتان الذكرية والأنثوية إلى مركز البويضة، وتتحلل الأغشية. تُستبدل البروتامينات الذكرية بالهيستونات، ويُزال مثيل الحمض النووي الذكري. ثم تتجه الكروموسومات على مغزل الطور الاستوائي للانقسام المتساوي. يُطلق على هذا الاندماج بين الجينومين اسم التزاوج . ^{[ 5 ]}

يُساهم الحيوان المنوي بنواة أولية وجسيم مركزي في تكوين البويضة. أما معظم المكونات والعضيات الأخرى فتتحلل بسرعة. وتتعرض الميتوكوندريا لعملية اليوبيكويتين السريعة ، مما يؤدي إلى تدميرها. تفترض نظرية الإجهاد التأكسدي أن تدمير الميتوكوندريا الموروثة من الأب يُعدّ تطوريًا مفيدًا، نظرًا لزيادة احتمالية حدوث طفرات أو تلف في الحمض النووي للميتوكوندريا. ويعود ذلك إلى أن الحمض النووي للميتوكوندريا غير محمي بواسطة الهستونات، كما أن آليات إصلاحه ضعيفة. وبسبب زيادة النشاط الأيضي للحيوان المنوي مقارنةً بالبويضة، نتيجةً لحركته، يزداد إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ، وبالتالي تزداد احتمالية حدوث الطفرات. ^{[ 5 ]} علاوة على ذلك، يتعرض الحيوان المنوي لأنواع الأكسجين التفاعلية من كريات الدم البيضاء في البربخ أثناء مروره. ^{[ 5 ]} إضافةً إلى ذلك، فإن مراقبة جودة الحيوانات المنوية أسوأ بكثير من مراقبة جودة البويضة، حيث يتم إطلاق العديد من الحيوانات المنوية بينما يتم إطلاق جريب مهيمن واحد فقط في كل دورة. يساعد هذا الاختيار التنافسي على ضمان اختيار البويضات الأكثر ملاءمة للتخصيب. ^{[ 5 ]}

يمكن تسهيل تنشيط البويضات اصطناعياً باستخدام أيونوفورات الكالسيوم ، وهو أمر يُعتقد أنه مفيد في حالات فشل الإخصاب، كما هو الحال في 1-5% من دورات الحقن المجهري للبويضة (ICSI). ^{[ 6 ]} ومن الطرق الأخرى استخدام دواء روسكوفيتين، الذي يقلل من نشاط عامل تحفيز الطور الانقسامي في الفئران. ^{[ 7 ]}

تشمل دواعي التنشيط الاصطناعي للبويضات ما يلي:

• نقص التنشيط المرتبط بالبويضة
• النضج في المختبر
• انخفاض عدد البويضات عند سحبها
• تشوه الحيوانات المنوية الشديد
• قلة النطاف الشديدة، وضعف حركتها، وتشوهها
• غلوبوزوسبيرميا
• استخلاص الحيوانات المنوية من الخصية ( MicroTESE )
• فشل الإخصاب السابق
• العقم غير المبرر
• بويضات مجمدة ومذابة