Sự di chuyển của giao tử và sự thụ tinh

Sự di chuyển của trứng:

Khoảng giữa chu kỳ kinh nguyệt, nang trứng chín có noãn bào ngừng ở kỳ giữa của giảm phân I di chuyển lên bề mặt buồng trứng. Dưới tác động của FSH và LH, nang trứng phình to nhanh chóng. Giảm phân I kết thúc, noãn bào II tiến triển đến kỳ giữa và ngừng lại lần thứ 2. Sau giảm phân I cực cầu được đẩy ra ngoài, nang trứng nhô lên bề mặt buồng trứng, đỉnh nhô gọi là điểm vỡ.

Giữa chu kỳ kinh nguyệt, nồng độ LH tăng vọt kích thích sự rụng trứng. Trong vòng vài phút sau khi nồng độ LH đạt đỉnh điểm, nguồn máu cung cấp cho vỏ ngoài nang trứng và buồng trứng tăng, làm cho các protein huyết tương rò rỉ qua các mao mạch máu gây phù mô đệm. Sự phù nề cùng với tác động của các chất prostaglandin, histamine và vasopressin dẫn đến chuỗi phản ứng tạo enzym collagenase. Cùng lúc các tế bào hạt chế tiết acid hyaluronic làm lỏng lẻo lớp hạt bào. Phân giải collagen, thiếu máu và chết một số nang bào làm nang trứng suy yếu, áp suất dịch nang trứng tăng lên (15-20mmHg) cùng sự co thắt của các tế bào dạng cơ trơn làm vỡ nang trứng tại thời điểm 28-36 giờ sau khi LH tăng vọt.

Sự rụng trứng tống xuất cả dịch nang trứng và noãn bào ra khỏi buồng trứng vào khoang bụng. Khối mô tống xuất không chỉ có noãn bào mà còn có màng trong suốt, vành tia (2-4 tế bào nang quanh noãn) và chất nền dễ dính bao quanh gò noãn. Bình thường chỉ có 1 nang trứng rụng, nếu có trên 2 nang trứng rụng sẽ tạo điều kiện sinh đa thai khác trứng.

Một số người nữ có cơn đau bụng khi rụng trứng gọi là cơn đau “giữa kỳ kinh” hay có xuất huyết lượng ít do nang trứng vỡ. Một dấu hiệu nữa của sự rụng trứng là tăng thân nhiệt, thường để tránh giao hợp vào các ngày có rụng trứng.

Ngay trước thời điểm trứng rụng, vòi tử cung tăng số lượng tế bào biểu mô trụ có lông chuyển, tăng hoạt động cơ trơn­­­­­­, mạc treo buồng trứng dài ra do tác động của hormon. Khi rụng trứng các tua vòi áp sát và quét qua bề mặt buồng trứng. Hiện tượng này cùng với sự hình thành các tế bào trụ có lông chuyển giúp bắt trứng dễ dàng.

Khi vào vòi tử cung, nang trứng rụng được di chuyển về  phía tử cung nhờ: sự co thắt của cơ trơn thành vòi, các tế bào trụ có lông chuyển, dịch tiết ở vòi tử cung cùng sự cuốngg theo dòng dịch từ ổ bụng do loa vòi hấp thu vào.

Nang trứng di chuyển trong vòi tử cung 3-4 ngày, không phụ thuộc thụ tinh hay không thụ tinh và nó có 2 giai đoạn: (1) giai đoạn di chuyển chậm ở bóng vòi (khoảng 72 giờ) và (2) giai đoạn di chuyển nhanh ở eo vòi (khoảng 8 giờ); sau khi qua eo vòi, nang trứng rụng đi vào lòng tử cung. Chưa rõ cơ chế yếu tố phù nề niêm mạc và giảm co thắt cơ trơn kìm giữ nang trứng rụng chậm đi vào eo vòi nhưng khi có progesterone thì đoạn nối eo vòi giãn ra để nang trứng rụng đi qua.

Khoảng 80 giờ sau khi rụng trứng, nang trứng rụng (hoặc phôi) di chuyển tới vòi tử cung. Nếu không có thụ tinh, nang trứng sẽ thoái triển và được thực bào.

• Sự di chuyển của tinh trùng:

Khi phóng tinh, tinh trùng di chuyển nhanh qua ống phóng tinh, hòa vào dịch tiết của túi tinh và tuyến tiền liệt. Dịch tiết tuyến tiền liệt có nhiều acid citric, acid   phosphatase, các ion kẽm, magnesium, prostaglandin và có nhiều fructose (nguồn năng lượng chính cho tinh trùng). Mỗi lần phóng tinh có khoảng 2-6ml tinh dịch cùng với 40-250 triệu tinh trùng nhưng chỉ có khoảng 25 triệu tinh trùng có khả năng thụ tinh. Sau phóng tinh, tinh trùng tụ lại đoạn trên của âm đạo. Trong tinh dịch có hệ đệm để bảo vệ tinh trùng không bị tác động bởi acid âm đạo (pH=4.3). Ở người tác dụng đệm chỉ kéo dài khoảng vài phút đủ cho tinh trùng có thể đi vào cổ tử cung.

Chỉ khoảng 1% tinh trùng sau phóng tinh đi vào cổ tử cung. Thông thường sự di chuyển của tinh trùng từ cổ tử cung đến vòi tử cung chủ yếu do sự vận động của chính bản thân nó và có thể có sự hỗ trợ của dịch được tạo ra ở tử cung và vòi tử cung. Cuộc hành trình của tinh trùng từ cổ tử cung đến vòi tử cung tối thiểu mất 2-7 giờ. Sau khi đến đoạn eo của vòi thì tinh trùng di chuyển chậm lại hoặc tạm thời không di chuyển. Đến khi rụng trứng, tinh trùng bắt đầu di chuyển tiếp tục đến đoạn bóng nơi mà thụ tinh sẽ xảy ra, có thể có những chất hấp dẫn từ trứng do các nang bào tiết ra (hiện tượng hóa hướng động).

• Sự thụ tinh:

Khi gặp trứng, tinh trùng cũng không thể thụ tinh ngay lập tức mà còn phải hoạt hóa (capacitation) và phản ứng cực đầu (acrosome reation).

Hoạt hóa là dựa vào điều kiện của đường sinh dục nữ, giai đoạn này tối thiểu khoảng 7 giờ. Trong số nhiều yếu tố dẫn đến hoạt hóa thì yếu tố dịch tiết trong đường sinh dục nữ (của vòi tử cung) là quan trọng, nó giúp cho tinh trùng tách bỏ lớp áo khoác glycoprotein và những protein của tinh dịch bám ở cực đầu tinh trùng. Chỉ có những tinh trùng đã được hoạt hóa mới có thể vượt qua những tế bào ở vành tia và tiếp tục phản ứng cực đầu.

Phản ứng cực đầu xảy ra sau khi tinh trùng gắn kết với màng trong suốt tại những receptor trên mặt ngoài màng trong suốt. Đỉnh điểm của phản ứng là phóng thích enzym ở cực đầu cần cho sự phá vỡ màng trong suốt, chúng bao gồm acrosin và chất giống như trypsin.

Nhìn chung quá trình thụ tinh diễn ra gồm 3  giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Sự xâm nhập của tinh trùng qua vành tia.

Có khoảng 300 đến 500 tinh trùng đến gặp trứng và tham gia vào thụ tinh nhưng cuối cùng chỉ có 1 tinh trùng thụ tinh với trứng. Nói cách khác sự thụ tinh là tinh trùng vượt qua những rào cản bảo vệ noãn.

+ Giai đoạn 2: Sự xâm nhập của tinh trùng qua màng trong suốt.

Màng trong suốt là 1 lớp vỏ bao quanh trứng dày 13µm, chủ yếu gồm 3 glycoprotein ZP1, ZP2 và ZP3. Trong đó protein ZP3 có vai trò như là thụ thể gắn tinh trùng. Sau khi giải phóng enzym, nhờ hoạt động của đuôi tinh trùng tạo lực đẩy đầu tinh trùng cùng lõi của đuôi vào khoảng quanh noãn hoàng (khoảng trống giữa màng bào tương noãn bào và màng trong suốt), bỏ lại màng bào tương của nó bên ngoài màng trong suốt. Tiếp sau đó tinh trùng phải vượt qua khoảng quanh noãn hoàng để đến tiếp xúc với noãn.

+ Giai đoạn 3: Sự hòa hợp noãn bào và tinh trùng (sự hòa hợp của 2 tiền nhân)

Ở trong khoảng quanh noãn bào, màng nhân tinh trùng tăng tính thấm, phình to và các yếu tố ở bào tương noãn bào tác động các thành phần trong nhân tinh trùng làm cho các nối disulfide ở các protamin bị khử, các protamin nhanh chóng tách rời và nhiễm sắc chất tinh trùng duỗi ra (lúc này gọi là tiền nhân nam) và tiến gần đến nhân noãn bào đã hoàn thành giảm phân II, nhiễm sắc thể cũng đang duỗi xoắn (tiền nhân nữ).

Ban đầu 2 tiền nhân được liên kết với nhau bởi những phân tử kết dính dạng receptor và chất gắn, đuôi tinh trùng đứt ra và tiêu biến. Tiếp đến là màng của 2 tiền nhân hòa hợp với nhau tạo nhân của hợp tử chứa bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n.

• Phản ứng vỏ và màng trong suốt: phóng thích các hạt vỏ noãn bào chứa enzym ly giải. Màng của noãn bào ngăn chặn tinh trùng khác xâm nhập, màng trong suốt thay đổi cấu trúc và cấu tạo ngăn chặn tinh trùng khác gắn kết và xâm nhập.
• Bắt đầu lại sự giảm phân 2 của trứng: trứng hoàn thành giảm phân 2 ngay sau khi tinh trùng xâm nhập vào và phóng thích 1 cực cầu nữa và tiền nhân nữ.
• Sự hoạt hóa của trứng: yếu tố hoạt hóa trứng có lẽ được mang vào bởi tinh trùng. Hoạt hóa sau khi hòa màng có thể được xem như là hoàn thiện tế bào và tạo những phân tử liên quan với việc phát triển phôi giai đoạn đầu.