EB1097328

Kateřina Veselá, Pavel Trávník a kolektiv

Reprodukční medicína

Děkujeme společnostem, které v této publikaci inzerují nebo její vydání jiným způsobem podpořily (v abecedním pořadí): Beckman Coulter Česká republika s.r.o. Besins Healthcare Czechia s.r.o. CooperSurgical, Inc. INVIDO LAB s.r.o. Merck spol. s r.o. Microtech IVF s.r.o. PentaGen s.r.o. REPROMEDA, s.r.o.

Kateřina Veselá, Pavel Trávník a kolektiv

Reprodukční medicína

Grada Publishing

Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být repro‑ dukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno. Automatizovaná analýza textů nebo dat ve smyslu čl. 4 směrnice 2019/790/EU a použi‑ tí této knihy k trénování AI jsou bez souhlasu nositele práv zakázány.

MUDr. Kateřina Veselá, Ph.D.; prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc., a kolektiv

Reprodukční medicína Editoři: MUDr. Kateřina Veselá, Ph.D. REPROMEDA s. r. o., Brno prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc. REPROMEDA s. r. o., Brno Kolektiv autorů: PhDr. Jana Březinová prof. MUDr. Pavel Calda, CSc. MUDr. Karin Černá Mgr. Anna De Bayas Sanchez doc. Mgr. Věra Franková, Ph.D. et Ph.D. doc. MUDr. Jiří Hanáček, Ph.D. Mgr. Miroslav Horňák, Ph.D. MUDr. Lenka Hromadová RNDr. Renata Hüttelová, Ph.D., MBA MUDr. Monika Koudová, MBA

Mgr. David Kubíček, Ph.D., MBA MUDr. Richard Lachčina MUDr. Zdeněk Laštůvka, Ph.D. MUDr. Nicole Mardešićová, MHA RNDr. Eva Oráčová, Ph.D. Mgr. Martin Schimmer RNDr. Gabriela Tauwinklová prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc. MUDr. Kateřina Veselá, Ph.D. MUDr. Libor Zámečník, Ph.D., FEBU, FECSM, MBA

Recenzenti: prof. MUDr. Milan Macek, DrSc., MHA Ústav biologie a lékařské genetiky 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy doc. MUDr. Tonko Mardešić, CSc. Pronatal s.r.o., Subkatedra reprodukční medicíny IPVZ IV

Kapitola 29 byla podpořena grantem MZ ČR – RVO‑VFN64165. Vydání odborné knihy schválila Vědecká redakce nakladatelství Grada Publishing, a.s. Obrázky vytvořil prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc., fotografie dodali autoři. Cover Photo © prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc., 2026 Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2026 © Grada Publishing, a.s., 2026 Vydala Grada Publishing, a.s. U Průhonu 22, Praha 7 jako svou 10 584. publikaci Šéfredaktorka lékařské literatury MUDr. Michaela Lízlerová Odpovědná redaktorka BcA. Radka Jančová, DiS. Jazyková korektura a redakce Jitka Štěrbová Sazba a zlom Zdeněk Staňka Počet stran 772 1. vydání, Praha 2026 Vytiskla tiskárna FINIDR, s.r.o., Český Těšín Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo re‑ gistrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno. Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978‑80‑271‑6513‑1 (pdf) ISBN 978‑80‑271‑5589‑7 (print) V

Seznam autorů MUDr. Kateřina Veselá, Ph.D. (editorka) REPROMEDA s. r. o., Brno prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc. (editor) REPROMEDA s. r. o., Brno PhDr. Jana Březinová Psychologické poradenství pro děti a dospělé, Praha IVF Cube SE, Praha prof. MUDr. Pavel Calda, CSc. Klinika gynekologie, porodnictví a neonatologie 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze MUDr. Karin Černá EUROPE IVF International s.r.o., Praha GENNET s. r. o., Praha Mgr. Anna De Bayas Sanchez Ústav humanitních studií 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, Praha doc. Mgr. Věra Franková, Ph.D. et Ph.D. Ústav humanitních studií 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, Praha Klinika pediatrie a dědičných poruch metabolismu 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze doc. MUDr. Jiří Hanáček, Ph.D. Gynekologicko‑porodnická klinika Ústavu pro péči o matku a dítě a 3. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, Praha Mgr. Miroslav Horňák, Ph.D. REPROMEDA s. r. o., Brno MUDr. Lenka Hromadová REPROMEDA s. r. o., Brno RNDr. Renata Hüttelová, Ph.D., MBA IVF CUBE SE, Praha Subkatedra klinické embryologie Institutu postgraduálního vzdělávání ve zdravotnictví, Praha VI

MUDr. Monika Koudová, MBA GENNET s. r. o., Praha Mgr. David Kubíček, Ph.D., MBA REPROMEDA s. r. o., Brno Ústav histologie a embryologie Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno MUDr. Richard Lachčina Eurofertil CZ a. s., Ostrava Gynekologicko‑porodnická klinika Lékařské fakulty Ostravské univerzity, Ostrava MUDr. Zdeněk Laštůvka, Ph.D. Klinika gynekologie, porodnictví a neonatologie 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze MUDr. Nicole Mardešićová, MHA PRONATAL s.r.o., PRONATAL Sanatorium, Praha RNDr. Eva Oráčová, Ph.D. REPROMEDA s. r. o., Brno Mgr. Martin Schimmer M2A partners, Praha RNDr. Gabriela Tauwinklová REPROMEDA s. r. o., Brno Ústav histologie a embryologie Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno MUDr. Libor Zámečník, Ph.D., FEBU, FECSM, MBA Sexuologický ústav a Urologická klinika 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze

VII

Obsah Editorial

8

1 Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí 1.1 Hormony a transmitery 1.2 Centrální regulace reprodukčních funkcí

9 9 21

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11

29 29 30 31 33 37 44 53 60 62 68 69

Fyziologie reprodukce ženy Vývoj reprodukčních funkcí Hormonální regulace v reprodukčním věku žen Vznik ovariálních folikulů Postnatální vývoj ovariálních folikulů Ovariální cyklus Menstruační cyklus Ovulace Cesta oocytu do vejcovodu Fyziologie oocytu Depozice spermatu v pochvě a první fáze transportu spermií Klimakterium

3 Fyziologie mužské reprodukce 3.1 Vývoj funkce varlat 3.2 Puberta u chlapců 3.3 Centrální regulace v reprodukčním věku u mužů 3.4 Hormonální regulace spermatogeneze 3.5 Reprodukční funkce ve stáří u mužů 3.6 Spermatogeneze 3.7 Uchovávání a modifikace spermií v mužském ­pohlavním ústrojí 3.8 Funkce přídatných pohlavních žláz 3.9 Erekce a ejakulace 3.10 Složení ejakulátu a význam jeho složek 3.11 Fyziologie spermie 3.12 Kapacitace spermií

80 80 81 81 82 83 84 90 92 93 94 99 105

4 Oplození, časný embryonální vývoj a implantace embrya 4.1 Oplození 4.2 Preimplantační vývoj lidského embrya 4.3 Implantace embrya

113 113 121 129 1

5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9

Poruchy plodnosti u žen Poruchy sexuálního vývoje Poruchy ovulace a ovariální dysfunkce Syndromy spojené s poruchami funkce ovarií Faktory ovlivňující množství a kvalitu oocytů Překážky na úrovni pochvy a děložního krčku Tuboperitoneální faktor neplodnosti Faktory ovlivňující implantaci embrya Příčiny opakovaného potrácení Vliv věku, zdravotního stavu a návykových látek na plodnost

144 145 146 151 160 164 164 164 165 167

6 Poruchy plodnosti u mužů 6.1 Genetické příčiny poruch mužské plodnosti 6.2 Poruchy plodnosti způsobené zdravotním stavem a vnějšími příčinami 6.3 Histologické projevy poruch spermatogeneze 6.4 Poruchy erekce a ejakulace

178 179 187 198 198

7 Vliv kvality gamet na výsledek léčby asistovanou reprodukcí 7.1 Spermie 7.2 Oocyt

205 205 206

8 Genetické vyšetření u poruch plodnosti 8.1 Indikace ke genetickému vyšetření 8.2 Genetické poradenství 8.3 Genetické vyšetření 8.4 Cytogenetické vyšetření 8.5 Molekulárněgenetické vyšetření jednotlivých genů 8.6 Rozšířený screening přenašečství 8.7 Metodika NGS (panely, WES, WGS) 8.8 Imunogenetické vyšetření

218 219 219 220 222 229 236 239 239

9 9.1 9.2 9.3

Gynekologické vyšetření u poruch plodnosti Anamnéza Vyšetření Vyšetření při opakovaném potrácení

243 243 245 259

10 10.1 10.2 10.3 10.4

Role imunity v reprodukci Ovaria, oocyty a imunitní systém Imunita ženy a ejakulát Fetomaternální rozhraní Imunopatologické choroby, poruchy plodnosti a těhotenství

263 263 266 270 282

2

11 Indikace a využití metod asistované reprodukce 11.1 Indikace k jednotlivým metodám

291 292

12 12.1 12.2

Metody asistované reprodukce Metody a techniky asistované reprodukce Kvalita a bezpečnost metod asistované reprodukce

303 303 304

13 13.1 13.2 13.3 13.4

Operační léčba ženské sterility Děložní patologie Tubární faktor Ovariální faktor Endometrióza

307 307 315 317 318

14 Ovariální stimulace 14.1 Přirozený ovariální cyklus a jeho klíčové body z hlediska vývoje folikulů a zrání oocytů 14.2 Stimulovaný ovariální cyklus 14.3 Vlastní ovariální stimulace 14.4 Ovariální stimulace v různých klinických situacích

334

15 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5

383 383 386 386 388 388

Ovariální punkce Historie Bezpečnostní opatření před odběrem oocytů Odběr oocytů Pooperační sledování pacientky Komplikace

334 337 340 368

16 Laboratorní vyšetření ejakulátu 16.1 Získání a příprava ejakulátu pro vyšetření 16.2 Základní analýza ejakulátu 16.3 Rozšiřující analýza ejakulátu

392 392 394 400

17 Léčba mužské neplodnosti 17.1 Andrologické vyšetření u poruch mužské plodnosti 17.2 Konzervativní léčba mužské neplodnosti 17.3 Operační léčba mužské neplodnosti

409 409 411 420

18 Techniky přípravy spermií pro oplození 18.1 Cíle separačních metod 18.2 Základní pravidla pro manipulaci se vzorkem při zpracování 18.3 Klasické metody přípravy spermií 18.4 Příprava kryokonzervovaného vzorku spermií

431 431 432 432 437 3

18.5 Pokročilé metody selekce spermií 18.6 Laboratorní zpracování chirurgicky získaných spermií 18.7 Speciální indikace a personalizovaná příprava spermií

437 443 444

19 Techniky oplození in vitro a jejich indikace 19.1 Konvenční metoda – oplození bez mikromanipulace 19.2 Intracytoplazmatická injekce spermií 19.3 Fyziologická intracytoplazmatická injekce spermie 19.4 Intracytoplazmatická injekce morfologicky selektované spermie 19.5 Piezo‑ICSI 19.6 Umělá aktivace oocytu 19.7 Záchranná ICSI 19.8 Dozrání nezralého oocytu 19.9 Hodnocení výsledku fertilizace 19.10 Rizika oplození in vitro

453 453 455 462 462 464 464 465 465 466 466

20 Metody kultivace in vitro 20.1 Provedení kultivací in vitro 20.2 Kultivační média 20.3 Kultivační misky 20.4 Podmínky kultivace 20.5 Kultivační systémy

469 469 472 478 479 483

21 Výběr kvalitního embrya 21.1 Hodnocení morfologie a morfokinetiky 21.2 Použití umělé inteligence k hodnocení embryí 21.3 Vyšetření metabolomu a sekretomu 21.4 Pokusy o odhad přítomnosti aneuploidií jinými metodami než genetickými

491 491 499 501

22 Moderní metody prekoncepčního genetického testování 22.1 Úvod do prekoncepčního genetického testování 22.2 Indikace a cílové skupiny 22.3 Přínos pro prevenci dědičných onemocnění a optimalizaci léčby 22.4 Prekoncepční cytogenetické vyšetření a jeho klinický význam 22.5 Prekoncepční molekulárněgenetické vyšetření 22.6 Vyšetření přenašečství monogenních onemocnění 22.7 Vyšetření exomu v rámci prekoncepčního testování

505 505 506 506 507 512 520 522

23 Preimplantační genetické testování 23.1 Biologický materiál a techniky biopsie 23.2 Celogenomová amplifikace 23.3 Analytické přístupy podle typu preimplantačního genetického testování

525 526 528 530

4

502

23.4 Preimplantační genetické testování monogenních onemocnění 23.5 Preimplantační genetické testování strukturních přestaveb

538 541

24 Indikace a interpretace preimplantačního genetického testování 24.1 Výběr metody biopsie 24.2 Preimplantační genetické testování aneuploidií 24.3 Preimplantační genetické testování monogenních onemocnění 24.4 Preimplantační genetické testování strukturních chromozomových vad 24.5 Sledování dětí narozených po PGT

544 544 547 553 556 557

25 Metody kryokonzervace gamet a embryí, jejich význam a úspěšnost 25.1 Principy kryobiologie 25.2 Metody kryokonzervace 25.3 Specifika kryokonzervace gamet a embryí 25.4 Klinické výsledky a úspěšnost 25.5 Nová generace vitrifikačních metod

566 566 568 574 578 579

26 Transfer embrya a faktory ovlivňující jeho úspěšnost 26.1 Poučení pacientky a vyšetření před transferem 26.2 Receptivita endometria a implantační okno 26.3 Příprava endometria 26.4 Výběr embrya podle kvality a počet transferovaných embryí 26.5 Speciální transferová média 26.6 Transferová souprava 26.7 Technika transferu 26.8 Komplikace transferu a příčiny selhání transferu embrya 26.9 Těhotenství po transferu embrya a jeho podpora

583 583 584 586 590 591 591 592 595 596

27 Indikátory kvality v embryologické laboratoři 27.1 Systémy řízení kvality 27.2 Indikátory kvality jako nástroj interní kontroly 27.3 Stanovení indikátorů kvality laboratoře na základě mezinárodních konsenzů 27.4 Laboratorní procesy a sledování kvality pomocí IK 27.5 Použití KPI a interpretace výsledků 27.6 Real‑time monitorování kultivačních podmínek a adaptivní kontrola prostředí

600 600 601

28 Imunomodulační terapie v reprodukční medicíně 28.1 Kortikosteroidy 28.2 Polyspecifické imunoglobuliny 28.3 Intralipidy 28.4 Inhibitory fosfodiesterázy

610 610 614 617 619

601 602 607 608

5

28.5 Takrolimus 28.6 Hydroxychlorochin 28.7 Růstový faktor granulocytů 28.8 Ostatní léčiva s imunomodulačním účinkem

620 622 623 625

29 Těhotenství po asistované reprodukci 29.1 Management rizik 29.2 Hypertenzní onemocnění 29.3 Gestační diabetes mellitus 29.4 Poruchy placentace 29.5 Císařský řez a způsob porodu 29.6 Fetální a neonatální rizika 29.7 Dlouhodobé výsledky dětí 29.8 Specifické aspekty těhotenství po asistované reprodukci 29.9 Psychologické aspekty a poradenství pacientek 29.10 Preventivní přístupy 29.11 Praktické kroky pro vedení těhotenství po IVF 29.12 Vedení porodu u těhotenství po IVF

629 629 629 630 631 631 632 633 634 636 636 637 639

30 Postupy při řešení komplikací asistované reprodukce 30.1 Komplikace hormonální stimulace ovarií 30.2 Komplikace odběru oocytů 30.3 Komplikace těhotenství

642 642 648 652

31 Onkofertilita 31.1 Genetické aspekty onkofertility – onkogenetika 31.2 Obecné negativní účinky onkologické léčby 31.3 Uchování plodnosti u onkologických pacientů 31.4 Konzultace u onkologických pacientů

658 658 660 663 669

32 Psychologické aspekty reprodukční medicíny 673 32.1 Psychosomatický přístup v etiologii a léčbě neplodnosti 674 32.2 Psychologické aspekty neplodnosti: komplexní pohled na problematiku 676 32.3 Specifické psychicky náročné situace v asistované reprodukci 680 33 Etické aspekty reprodukční medicíny 33.1 Právo na „dítě“ 33.2 Rodičovská touha 33.3 Neplodnost jako zdravotní, psychická a sociální výzva 33.4 Embryo jako symbol naděje 33.5 Kdy je opravdu konec? Jak se smířit se životem bez dětí? 33.6 Etické aspekty marketingu v asistované reprodukci 33.7 Když média tvoří iluzi úspěchu 6

690 690 691 691 692 693 693 694

33.8 In vitro fertilizace jako standardní součást reprodukce 21. století 33.9 Věk 33.10 Social freezing 33.11 Single matka z vlastní volby 33.12 Stejnopohlavní páry 33.13 Náhradní mateřství 33.14 Výběr pohlaví 33.15 Etická dilemata spojená s nevyužitými embryi

695 695 696 697 697 698 699 700

34 Právní aspekty reprodukční medicíny 34.1 Základní přehled právních předpisů 34.2 Asistovaná reprodukce 34.3 Úhrada asistované reprodukce ze systému zdravotního pojištění

704 704 705 716

Zkratky Souhrn Summary Rejstřík

719 732 733 734

7

Editorial V roce 2018 vyšlo pod editorstvím Jitky Řezáčové první vydání knihy Reprodukční medicína. Rozvoj tohoto oboru je zejména díky pokroku biotechnologií velmi dyna‑ mický a zvláště poznatky z reprodukční genetiky a imunologie si vyžádaly jeho ino‑ vaci. Těší nás, že naše kniha může současné vývojové trendy reflektovat a být užiteč‑ ným zdrojem informací jak pro gynekology, reproduktology, klinické i molekulární genetiky, embryology, tak i další odborníky věnující se reprodukční medicíně a jejím hraničním oborům. Na vzniku knihy se podílel zčásti autorský kolektiv prvního vydání, z větší části noví spoluautoři z řad gynekologů a reprodukčních specialistů, fyziologů, urologů, klinic‑ kých embryologů, genetiků, imunologů, psychologů, etiků a právníků. Jejich kapitoly přinášejí pohledy na problematiku reprodukční medicíny ze strany jejich specializací a naším cílem bylo tyto pohledy účelně protnout natolik, aby reprezentovaly celý obor v jeho moderním a komplexním pojetí. Rádi bychom zdůraznili, že asi polovina spoluautorů jsou absolventi Univerzity Kar‑ lovy a druhá polovina absolventi Masarykovy univerzity, přičemž značná část z nich získala následné vzdělání v Institutu postgraduálního vzdělávání ve zdravotnictví. Té‑ měř všichni se jako zaměstnanci nebo externě podílejí na výuce v těchto institucích, a proto bychom oběma univerzitám i institutu rádi poděkovali a věnovali tuto knihu jejich studentům i vyučujícím. Dále bychom knihu rádi věnovali památce našich drahých kolegů, kteří se významně podíleli na rozvoji české reprodukční medicíny a vydání této knihy se bohužel již nedo‑ čkali. Jde o prim. MUDr. Jana Veselého, CSc. (†2024), jednoho z prvních reprodukčních specialistů v České republice, zakladatele a dlouholetého primáře kliniky REPROMEDA, a o klinickou embryoložku Ing. Lenku Ježovou (†2025). Děkujeme recenzentům za jejich práci, cenné připomínky a kladné hodnocení knihy. Čtenářům a studentům přejeme, aby kniha jejich očekávání nezklamala, a budeme vděčni za zpětnou vazbu, podněty a připomínky, které případně rádi zohledníme při dalším vydání. Kateřina Veselá a Pavel Trávník

8

1

ormony zúčastněné v reprodukci a centrální H regulace reprodukčních funkcí Pavel Trávník

Na procesech spojených s reprodukcí se u obou pohlaví podílejí desítky hormonů a látek se signálními účinky. Reprodukční funkce jsou ovládány komplexním systé‑ mem záporných i kladných zpětných vazeb, zahrnujícím vyšší nervová centra včetně limbického systému, hypotalamus, adenohypofýzu a pohlavní žlázy. Reprodukční neuroendokrinní systém integruje zpětnovazebné signály a umožňuje udržet funkci gonád v mezích potřebných pro jejich správnou funkci. Zpětnovazebné signály z go‑ nád, vyjádřené koncentrací produkovaných hormonů, předávají informaci o stavu gonád hypotalamo‑hypofyzárnímu systému a ten prostřednictvím gonadoliberinu zase řídí funkci gonád.

1.1

Hormony a transmitery

Regulace reprodukčních funkcí se účastní řada hormonů a dalších endokrinně nebo parakrinně působících látek a neurotransmiterů, které působí ve vzájemné souhře a složitém systému zpětných vazeb.

1.1.1

Kisspeptin

Jde o skupinu peptidů, kódovaných genem KISS1. Aktivují receptor GPR54 (KISS1R). Buňky produkující kisspeptiny jsou lokalizovány v hypotalamu a mají zakončení na buňkách produkujících gonadoliberin. Mimo hypotalamus byla produkce kisspep‑ tinu i jeho receptoru zjištěna také v oblastech centrálního nervového systému (CNS) ovládajících emoce včetně sexuálního chování, strach, anxietu, náladu a také v oblas‑ tech souvisících s čichem. Kisspeptin se vyskytuje také v placentě, a to v syncytiotro‑ foblastu, cytotrofoblastu i decidue. Kisspeptin hraje klíčovou úlohu v regulaci reprodukční osy, startu puberty, řízení sexuálního chování a emocí. Prostřednictvím gonadoliberinu (gonadotropin‑releasing hormone, GnRH) řídí sekreci jak luteinizačního hormonu (LH), tak folikulostimulační‑ ho hormonu (folitropin, FSH), sekreci LH ovlivňuje více. Působí přímo na GnRH neuro‑ ny a koordinuje pulsatilitu gonadoliberinu a LH. 9

Reprodukční medicína

1.1.2 Neurokinin B Neurokinin B je kódovaný genem TAC3. Je společně s dynorfinem produkován v nucleus arcuatus v hypotalamu. Je součástí systému KNDy, který se podílí na regulaci produkce gonadoliberinu. Hlavním receptorem neurokininu B je neurokinin 3 recep‑ tor (NK3R). Neurokinin má schopnost se vázat i na ostatní neurokininové receptory. Receptory jsou v mozku, míše, děloze, placentě a v dalších orgánech. Často jsou lokali‑ zovány společně s receptory pro pohlavní hormony.

1.1.3

Leptin

Leptin je protein kódovaný genem LEP, jeho funkčním receptorem je Ob‑Rb. Tento hormon je produkován v adipocytech (tukových buňkách) a dalších buňkách (oocyt, placenta, granulózové buňky). Receptory pro leptin jsou přítomny v nucleus prema‑ millaris, který má spojení jak s gonadoliberinovými, tak s kisspeptinovými neurony. Úloha leptinu v reprodukci je významná. Pacienti s chybějícím leptinem nebo jeho ne‑ funkčním receptorem nedosáhnou puberty a mají nízké koncentrace FSH a LH. Lep‑ tin potencuje sekreci gonadotropinů působením na hypotalamus, kde reguluje aktivitu gonadoliberinových neuronů a zároveň působí přímo na gonadotropy produkující LH a FSH. Během střední až pozdní folikulární fáze byla u žen pozorována synchronie mezi rytmicitou LH, estradiolu a leptinu.

1.1.4

Phoenixin

Prohormon neuropeptidu phoenixinu (PNX), protein SMIM20, je kódován genem SMIM20. Štěpením a amidací prohormonu vznikají izoformy, peptidy o 14 a 20 amino‑ kyselinách, PNX‑14 a PNX‑20. Biologické funkce PNX jsou zprostředkovány aktivací receptoru GPR173. Phoenixin hraje důležitou roli v CNS a ženském reprodukčním sys‑ tému, kde zesiluje sekreci LH, stimuluje zrání oocytů a zvyšuje počet ovulovaných oo‑ cytů. Phoenixin stimuluje expresi genů GNRH a KISS1 v hypotalamických neuronech a je pozitivním regulátorem osy hypotalamus‑hypofýza‑gonády (HHG). Na úrovni hypofýzy PNX potencuje aktivitu GnRH a stimuluje sekreci luteinizačního hormonu. Phoenixin má také anxiolytické, protizánětlivé a protektivní účinky. Dále se podílí na chování, příjmu potravy, smyslovém vnímání, paměti a energetickém metabolismu. Mimo CNS má PNX vliv na srdce, ovaria, tukovou tkáň a pankreatické ostrůvky.

1.1.5

Rezistin

Rezistin je polypeptid, který je kódován genem RETN. Je to hormon tukové tká‑ ně, patří tedy mezi tzv. adipokiny. Je vytvářen v adipocytech, v kosterním svalstvu 10

KAPITOLA 1

a v imunokompetentních buňkách. Rezistin se zapojuje do hypotalamické regula‑ ce příjmu potravy, snižuje příjem potravy, reguluje citlivost na inzulin, působí jako prozánětlivý cytokin. Podílí na vzniku inzulinové rezistence se vztahem k funkci po‑ hlavních žláz.

1.1.6

Gonadoliberin

Gonadoliberin vzniká v neuronech nucleus arcuatus. Jeho prekurzor je kódován genem GNRH1 a gonadoliberin z něj vzniká štěpením molekuly. Receptorem go‑ nadoliberinu je GnRHR (LHRHR). Je exprimován v adenohypofýze v gonadotro‑ pech, dále v lymfocytech, mléčné žláze, ovariu a prostatě. Gonadoliberin je axonálně transportován do kapilár portálního systému ve stopce hypofýzy. Sekrece do krve probíhá v krátkých pulsech s odstupem desítek minut a GnRH je řádově během minut odbouráván. Sekreci gonadoliberinu ovlivňuje řada látek produkovaných v různých strukturách centrálního nervového systému, důležitý je dopaminergní systém. Klíčovým faktorem řízení sekrece GnRH je neuropeptid kisspeptin.

1.1.7

Gonadostatin

Homology gonadostatinu (gonadotropin‑inhibiting hormone, GnIH) jsou u člověka neuropeptid SF (NPSF, RFRP‑1) a neuropeptid VF (NPVF, RFRP‑3). Vznikají štěpe‑ ním propeptidu kódovaného genem NPVF. Syntéza je lokalizována do dorzomediální‑ ho hypotalamu. Receptorem je NPFFR1 (synonymum GPR147). U člověka byl prokázán tlumivý účinek těchto neuropeptidů na sekreci LH. Dal‑ šími potenciálními účinky jsou inhibice sekrece FSH, potlačení reprodukce a repro‑ dukčního chování, inhibice vývoje gonád, regulace steroidogeneze a gametogeneze, ovlivnění hypotalamo‑hypofyzárně‑gonadální i hypotalamo‑hypofyzárně‑tyreoidní osy a zprostředkování stresem indukované reprodukční dysfunkce. Kromě centrální‑ ho účinku se předpokládá účast těchto neuropeptidů v autokrinní a parakrinní regu‑ laci ve varleti a ovariu.

1.1.8

Oxytocin

Oxytocin je neurohormon, nonapeptid, tvořený jedním peptidickým řetězcem. Vzniká odštěpením z peptidického prekurzoru kódovaného genem OXT. Je produ‑ kován v nucleus supraopticus a paraventricularis, na periferii ve varlatech. Axony produkujících neuronů je transportován do neurohypofýzy a tam předáván do krev‑ ních kapilár. Má jeden typ receptoru (OXTR), který je distribuován v mozku a re‑ produkčních tkáních. Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

11

Reprodukční medicína

1.1.9

Luteinizační hormon

Luteinizační hormon (lutropin) je heterodimerní glykoprotein, přičemž míra glyko­ sylace ovlivňuje jeho biologický poločas eliminace. Je tvořen podjednotkami alfa a beta. Alfa-podjednotka je společná pro FSH, LH, tyreostimulační hormon (TSH) a lidský choriový gonadotropin (human chorionic gonadotropin, hCG) a je kódována genem CGA. Beta-podjednotka LH je specifická a je kódována genem LHB. Luteini‑ zační hormon je produkován v bazofilních gonadotropních buňkách adenohypofýzy a secernován v pulzech. Jeho receptorem je luteinizační hormon / choriogonadotropinový receptor (LGCGR, LHR, LCGR). Jeho agonisty jsou LH a hCG, jejichž účinek ale není zcela shodný (obr. 1.1). Tento receptor je exprimován v granulózových i thekálních buňkách ovariál‑ ních folikulů, luteálních buňkách i buňkách intersticiálních. Ve varleti je přítomen v Leydigových buňkách. Nachází se i mimo pohlavní žlázy, v děloze, semenných váč‑

Obr. 1.1 Rozdíly v účinku luteinizačního hormonu a choriového gonadotropinu A – Vazba luteinizačního hormonu na receptor aktivuje přednostně protein Gq, ten zvyšuje aktivitu fosfolipázy C, což vede ke zvýšení koncentrace inositoltrifosfátu a to následně působí na proteinkinázu B (AKT) a proteinkinázu ERK1/2; B – Vazba choriového gonadotropinu na receptor aktivuje přednostně protein Gs a následně aktivuje adenylátcyklázu, což vede k větší akumulaci cyklického adenosinmonofosfátu, který dále aktivuje proteinkinázu A. AC – adenylátcykláza, adenylate cyclase; 3’,5’‑cAMP – cyklický adenosinmonofosfát, cyclic adenosine monophosphate; AKT – proteinkináza B; ATP – adenosintrifosfát, adenosine triphosphate; ERK1/2 – proteinkináza ERK1/2, extracellular signal‑regulated kinase 1/2; Gs/Gq – G proteiny navazující na receptor, G proteins coupled to receptor; hCG – lidský choriový gonadotropin, human chorionic gonadotropin; IP3 – inositol‑1,3,5‑trifosfát, inositol‑1,3,5‑trisphosphate; LH – luteinizační hormon; LHCGR – společný receptor LH a hCG, luteinizing hormone/choriogonadotropin receptor; PKA – proteinkináza A; PKC – proteinkináza C; PLC – fosfolipáza C, phospholipase C (upraveno podle Choi J, Smitz J. Mol Cell Endocrinol 2014;383:203–213) 12

KAPITOLA 1

cích, prostatě, kůži, v mléčné žláze, nadledvinách, ve štítné žláze, v sítnici a neuroendo‑ krinních buňkách. Luteinizační hormon působí na thekální buňky, ve kterých stimuluje tvorbu andro‑ genů, které jsou substrátem pro produkci estrogenů. V granulózových buňkách stimu‑ luje sekreci progesteronu, ve varleti sekreci androgenů. Sekrece luteinizačního hormonu je řízena gonadoliberinem. Inhibin, aktivin a po‑ hlavní hormony na ni nemají vliv.

1.1.10 Lidský choriový gonadotropin Lidský choriový gonadotropin je heterodimerní glykoprotein. Je tvořen podjed‑ notkami alfa a beta. Alfa-podjednotka je společná pro FSH, LH, TSH a hCG (viz luteinizační hormon), beta-podjednotka je specifická, je zčásti podobná beta‑pod‑ jednotce luteinizačního hormonu a je kódována šesticí nealelických genů – CGB1, CGB2, CGB3, CGB5, CGB7 a CGB8. Lidský choriový gonadotropin je produkován v cytotrofoblastu i syncytiotrofoblastu, které se liší mírou glykosylace produkované beta-podjednotky. Jeho receptor je shodný s receptorem luteinizačního hormonu. Účinek hCG v cílových tkáních se od účinku LH v některých parametrech liší (viz obr. 1.1). Specifický fyziologický účinek má nativní hCG, hyperglykosylovaný hCG (hyp‑hCG) a beta-podjednotka hyperglykosylovaného hCG. Na počátku gravidity hCG kromě podpory funkce corpus luteum zprostředková‑ vá proliferaci syncytiotrofoblastu, množení a diferenciaci buněk endometria, lokální supresi mateřského imunitního systému a koordinaci mezi embryem a endometriem. Na rozdíl od luteinizačního hormonu má tendenci podporovat rozvoj hyperstimulač‑ ního syndromu.

1.1.11 Folikulostimulační hormon Folikulostimulační hormon (folitropin) je heterodimerní glykoprotein, přičemž míra glykosylace ovlivňuje jeho biologický poločas eliminace i účinek. Je tvořen podjednot‑ kami alfa a beta. Alfa-podjednotka je společná pro FSH, LH, TSH a hCG (viz luteinizační hormon), beta-podjednotka je specifická, kódovaná genem FSHB. Folikulo­stimulační hormon je produkován v bazofilních gonadotropních buňkách adenohypofýzy a secer‑ nován v pulzech. Mírou glykosylace i účinkem se liší FSH produkovaný ve fertilním věku (FSH21/18) a FSH menopauzální (FSH24). Jeho receptor (FSHR) je exprimován ve folikulárních (granulózových) buňkách v ovariu, ve varleti v Sertoliho buňkách a v sekreční fázi v endometriu. U žen FSH stimuluje růst a vývoj sekundárních a terciárních folikulů. V granuló‑ zových buňkách stimuluje syntézu estradiolu a inhibinu B. U mužů podporuje vývoj Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

13

Reprodukční medicína

spermií prostřednictvím Sertoliho buněk, zároveň stimuluje sekreci androgeny vázají‑ cího proteinu (ABPS) a inhibinu B.

1.1.12 Prolaktin Prolaktin je polypeptid, kódovaný genem PRL. Je to hormon adenohypofýzy, kde jej produkují laktotropy, je ale produkován v řadě dalších orgánů, například v ovariu, mléčné žláze, mozku a decidui. Prolaktinový receptor (PRLR) je exprimován v mléčné žláze, varleti, endometriu, tukové tkáni, Langerhansových ostrůvcích a imunitním systému. Je přítomen i v pre‑ implantačních embryích. Jeho agonisty jsou i růstový hormon (growth hormone, GH) a placentární laktogen (human placental lactogen, hPL). Sekreci prolaktinu inhibuje dopamin a stimuluje ji tyreoliberin (thyrotropin‑releasing hormone, TRH), serotonin a melatonin. Prolaktin ovlivňuje sekreci kisspeptinu. Sekrece prolaktinu je vysoká v průběhu spánku. Zvýšení sekrece může být vyvoláno stresem, hladověním, stimulací prsních bradavek, pohlavním stykem, těhotenstvím a některými farmaky. Prolaktin se podílí na vývoji mléčné žlázy a produkci mléka, působí na frekven‑ ci pulzů gonadoliberinu a gonadotropinů. Hyperprolaktinemie může zastavit ovulaci, ovlivnit menstruaci a vyvolat galaktoreu.

1.1.13 Antimülleriánský hormon Antimülleriánský hormon (AMH) je dimerický glykoprotein. Jeho preprotein je kó‑ dován genem AMH, z nějž jsou odštěpeny dvě podjednotky, které se spojí a zformují funkční molekulu. Antimülleriánský hormon je produkován v ovariu v granulózových buňkách preantrálních a malých antrálních folikulů do velikosti 8 mm. Primordiální folikuly ani folikuly větší než 10 mm AMH neprodukují. Antimülleriánský hormon je také syntetizován v Sertoliho buňkách varlete už v prenatálním období. Receptorem je AMHR II. typu kódovaný genem AMHR2. Tento membránový re‑ ceptor musí spolupracovat s druhým membránovým receptorem typu I (kinázou). Re‑ ceptor II. typu byl prokázán v mezenchymu Müllerova vývodu, v negravidní i gravidní děloze, v Sertoliho buňkách varlete a granulózových buňkách ovariálních folikulů. Antimülleriánský hormon reguluje nábor primordiálních folikulů a jejich vývoj do vyšších stadií. Podílí se také na regulaci tvorby estradiolu v granulózových buňkách. Vyšší koncentrace AMH tlumí aktivitu aromatázy, a tedy i produkci estradiolu. Sérové koncentrace AMH dobře korelují s celkovou ovariální rezervou. V průběhu embryo‑ nálního vývoje ovlivňuje diferenciaci pohlavního ústrojí, potlačí vývoj Müllerova vývo‑ du a orgánů z něj vznikajících, tedy vejcovodů a dělohy. Snížení koncentrace AMH může nastat při dlouhodobé blokádě ovarií gonadoli‑ berinovými analogy nebo blokádě ovulace hormonální antikoncepcí, kdy je potlačen vývoj malých antrálních folikulů. 14

KAPITOLA 1

1.1.14 Inhibin Inhibin je glykoprotein, molekula inhibinu je složena z alfa‑podjednotky (kódovaná ge‑ nem INHA) a beta‑podjednotky navzájem vázaných disulfidickým můstkem. Beta‑pod‑ jednotka může být typu betaA (kódovaná genem INHBA) nebo betaB (kódovaná genem INHBB). Existují dvě izoformy – inhibin A (alfa/betaA) a inhibin B (alfa/betaB). Inhibin je produkován u žen v hypofýze, v buňkách granulózy v ovariích, v placentě a corpus luteum. Nejvyšší koncentrace ve folikulární tekutině dosahuje před ovulací. U mužů je secernován v Sertoliho buňkách ve varleti. Uplatňuje se zpětnou vazbou na hypofýzu, kde tlumí produkci FSH, snižuje také syntézu androgenů. Společně s ak‑ tivinem a folistatinem působí především na úrovni lokální. Mimo pohlavní ústrojí je exprimován v mozku, nadledvinách a kostní dřeni.

1.1.15 Aktiviny Aktivin A je složený ze dvou podjednotek betaA (kódovaná genem INHBA), aktivin B ze dvou podjednotek betaB (kódovaná genem INHBB) a aktivin AB z podjednotek be‑ taA a betaB. Aktiviny patří do skupiny cytokinů transformujících růstových faktorů beta. (transforming growth factor beta, TGF‑β). Nejdříve byla prokázána jejich schop‑ nost uvolnit FSH z adenohypofýzy. Postupně bylo zjištěno, že mají řadu dalších důleži‑ tých biologických funkcí. Bioaktivita aktivinů je regulována dvěma inhibitory – inhibinem a folistatinem. V ovariu aktivin A podporuje maturaci oocytu a ovlivňuje steroidogenezi v granuló‑ zových buňkách. Je důležitý také pro decidualizaci endometria, vývoj těhotenství a ob‑ novu endometria po menstruaci. Je exprimován v gonádách, mozku, nadledvinách, kostní dřeni a placentě.

1.1.16 Folistatin Folistatin je glykoprotein, kódovaný genem FST. Moduluje bioaktivitu aktivinu, váže jej s vysokou afinitou. Je to intragonadální autokrinní/parakrinní regulátor diferenciace folikulárních buněk a steroidogeneze. Je exprimován v gonádách, mozku, nadledvi‑ nách, kostní dřeni a placentě, především ale v adenohypofýze.

1.1.17 Růstové faktory podobné inzulinu Inzulinu podobný růstový faktor 1 (insulin‑like growth factor 1, IGF‑1, somatomedin C) je kódovaný genem IGF1. Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

15

Reprodukční medicína

Váže se na některý ze šesti vázajících proteinů (insulin‑like growth factor binding protein, IGF‑BP). Je produkován především v játrech. Jeho produkci stimuluje růstový hormon (growth hormone, GH). Jeho receptory jsou IGF-1R a inzulinový receptor. Inzulinu podobný růstový faktor 2 (insulin‑like growth factor 2, IGF‑2, somatome‑ din A) je kódován imprintovaným genem IGF2 s paternální expresí. Je hlavním růsto‑ vým faktorem ve fetálním období. Jeho receptory jsou agonistický IGF-1R, inzulinový receptor a dále blokující IGF-2R. Syntéza IGF‑1 a IGF‑2 probíhá kromě hlavní produkce v játrech také v buňkách granulózy, receptory jsou přítomny na buňkách granulózových a thekálních. Inzulinu podobný růstový faktor 1 zesilují účinek gonadotropinů na biosyntézu steroidů.

1.1.18 Proteiny podobné epidermálnímu růstovému faktoru K proteinům podobným epidermálnímu růstovému faktoru (epidermal growth factor, EGF) patří amphiregulin, epiregulin a betacelulin. Jsou syntetizovány jako prekurzory, které jsou vzápětí štěpeny za uvolnění aktivního růstového faktoru. Tyto růstové fak‑ tory interagují s receptory EGF rodiny. Uplatňují se v juxtakrinní, autokrinní a para‑ krinní signalizaci. Amphiregulin je glykoprotein kódovaný genem AREG. Je produkován v řadě buněk, mimo jiné v granulózových buňkách a v blízkosti implantující se blastocysty. Váže se na receptor pro epidermální růstový faktor (epidermal growth factor receptor, EGFR) a ovlivňuje zrání oocytu. Epiregulin je kódován genem EREG. Je produkován v řadě buněk, mimo jiné v gra‑ nulózových buňkách a v blízkosti implantující se blastocysty. Váže se na receptor EGFR a ovlivňuje zrání oocytu. Betacelulin je kódován genem BTC. Betacelulin signalizuje prostřednictvím recep‑ torů EGFR a ERBB4 (erb‑b2 receptor tyrosine kinase 4). Je produkován v řadě buněk, mimo jiné v granulózových buňkách a v blízkosti implantující se blastocysty. Ovlivňuje zrání oocytu.

1.1.19 Estrogeny Estrogeny jsou steroidní hormony s jedním aromatickým jádrem v polycyklické mole‑ kule. Nejdůležitějším estrogenem je 17β‑estradiol, který vzniká aromatizací testostero‑ nu. 17β‑estradiol je syntetizován v granulózových buňkách folikulů, ve žlutém tělísku a v placentě. Estrogeny vznikají rovněž v kůře nadledvin. Estron je slabý minoritní estrogen, který je prekurzorem i metabolitem estradiolu. Estriol je slabý minoritní estrogen, u netěhotné ženy prakticky nedetekovatelný. Jeho koncentrace v krvi se zvyšuje v těhotenství, kdy je produkován placentou. Receptory estrogenů jsou jaderné ERα a ERβ a membránový GPER (G protein­ ‑coupled estrogen receptor), estradiol je agonistou všech těchto receptorů, estriol je 16

KAPITOLA 1

a­ gonistou/antagonistou ERα a ERβ a antagonistou GPER a estron je agonistou ERα a ERβ a neváže se na GPER. Estrogeny mají komplexní účinek na celý organismus, během vývoje indukují vznik sekundárních pohlavních znaků, hrají významnou úlohu v ovariálním cyklu, v gra‑ viditě a udržují dobrý stav kostry a dalších orgánů u žen. Hrají důležitou úlohu i při spermatogenezi a funkci spermií. Řada buněk v těle má receptory pro estrogeny.

1.1.20 Gestageny Gestageny jsou steroidní hormony, jejichž hlavním představitelem je progesteron. Pro‑ gesteron je produkován zejména ve žlutém tělísku, v placentě a také v kůře nadledvin. Jeho receptorem je jaderný PR, který má dvě izoformy. PR‑B, která zprostředkuje agonistický účinek progesteronu, a PR-A, která zprostředkuje antagonistické účinky blokující PR‑B. Dalším receptorem je membránový receptor mPR s řadou podtypů (alfa až epsilon). Progesteron je zásadně důležitý pro otěhotnění a udržení těhotenství. Aplikace jeho antagonistů vede k ukončení těhotenství. Progesteron ovlivňuje také metabolismus řady tkání a funkci nervové soustavy.

1.1.21 Androgeny Androgeny jsou mužské pohlavní hormony. Je na nich závislý vývoj mužského typu genitálu během prenatálního vývoje, růst pohlavních orgánů a vývoj sekundárních po‑ hlavních znaků během puberty a biosyntéza estrogenů u žen. Patří k nim zejména tes‑ tosteron a dihydrotestosteron, dále dehydroepiandrosteron a androstendion. Testosteron je nejdůležitější mužský pohlavní hormon. Zajišťuje většinu fyziologic‑ kých účinků androgenů. Kromě vývoje a růstu mužských pohlavních orgánů a sper‑ matogeneze ovlivňuje stav kůže, má anabolický efekt, včetně vývoje a udržování stavu příčně pruhované kosterní svaloviny a kostí, a podporuje erytropoézu. U žen má vliv na libido a je prekurzorem pro syntézu estradiolu. Většina testosteronu secernovaného do krve pochází u mužů z Leydigových buněk ve varlatech (60–95 %). Tato sekrece je řízena luteinizačním hormonem, zbytek je vylu‑ čován kůrou nadledvin, tuto sekreci řídí adrenokortikotropin. U žen pochází testoste‑ ron z nadledvin, pro potřebu syntézy estradiolu je tvořen thekálními buňkami. Jeho receptorem je androgenní jaderný receptor (AR), jehož agonisty je přede­vším testosteron a dihydrotestosteron, antagonisticky mohou působit vysoké koncentra‑ ce gestagenů. Dihydrotestosteron (DHT) má vyšší androgenní účinky než testosteron a je meta‑ bolizován z testosteronu v některých cílových tkáních (prostata, skrotum, penis, kosti). Dehydroepiandrosteron (DHEA) je prekurzorem testosteronu, přímo účinkuje v pubertě na vývoj ochlupení u obou pohlaví. Androstendion je vylučován ve varla‑ Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

17

Reprodukční medicína

tech, v ovariích a kůře nadledvin. Má slabší androgenní účinky než testosteron. U žen je prekurzorem syntézy estronu.

1.1.22 Dopamin Dopamin (3,4‑dihydroxyfenyletylamin) patří mezi katecholaminy, působí jednak jako neurotransmiter v mozku a v dopaminergních periferních nervech, jednak jako hor‑ mon uvolňovaný z nuclei arcuati v hypotalamu. Dále se tvoří v ledvinách a dřeni nad‑ ledvin. Neprochází hematoencefalickou bariérou. V mozku se účastní řady procesů, předpokládá se účast na vyvolání erekce.

1.1.23 Noradrenalin Noradrenalin (4‑[(1R)‑2‑amino‑1‑hydroxyethyl]benzen‑1,2‑diol) patří společně s adre‑ nalinem a dopaminem do skupiny katecholaminů. Je to hormon a neurotransmiter. Je produkován v mozkových jádrech, na synapsích adrenergních nervů a ve dřeni nadledvin, odkud je uvolňován do krevního oběhu. Je odbouráván buď působením monoaminooxi‑ dázy, a/nebo katechol‑O‑metyltransferázy. Jeho receptory jsou typu α1, α2 a β1, β2 a β3.

1.1.24 Acetylcholin Acetylcholin (2‑acetoxy‑N,N,N‑trimethylethanaminium) je produkován na nervo‑ vých zakončeních v centrálním nervovém systému, dále na cholinergních vegetativ‑ ních nervových zakončeních a na somatických nervových zakončeních. Kromě toho byla popsána jeho produkce v periferních tkáních respiračního, kardiovaskulárního, imunitního, reprodukčního systému a v kůži. Podílí se na regulaci folikulogeneze. Acetylcholin je rychle odbouráván enzymem acetylcholinesterázou. Má dvě skupiny receptorů – receptory muskarinového typu a receptory nikotinového typu. Je pět typů muskarinových receptorů – M1–M5, všechny se nacházejí v centrálním nervovém systému, M1–M4 se nacházejí i v periferních tkáních. Receptorů nikotinové‑ ho typu je mnoho druhů, vznikají kombinací podjednotek α1 až α10, β2 až β5, γ, δ a ε.

1.1.25 Melatonin Melatonin (5‑methoxy‑N‑acetyltryptamin) je hormon epifýzy. Reguluje cyklus spán‑ ku a bdění. Kromě epifýzy je produkován v kostní dřeni, sítnici a v gastrointestinál‑ ním traktu. Existují tři typy receptorů pro melatonin – MT1 a MT2 a netypický MT3. Receptory jsou přítomny v suprachiasmatických jádrech, kde zpětnovazebně regulují sekreci melatoninu, dále v hypotalamu, kde oba receptory potlačují sekreci gonadoli‑ 18

KAPITOLA 1

berinu, ve varlatech, kde tlumí sekreci testosteronu, a v adenohypofýze, kde MT1 tlu‑ mí sekreci FSH, LH a prolaktinu. Receptory pro melatonin MT1 a MT2 byly zjištěny v ovariích v buňkách membrana granulosa i v luteálních buňkách, kde regulují produk‑ ci progesteronu, dále v myometriu, kde zvyšují kontraktilitu, a v trofoblastu placenty. V adipocytech MT1 zvyšuje sekreci leptinu.

1.1.26 Puriny a pyrimidiny Puriny a pyrimidiny a jejich deriváty působí jako transmitery v řadě orgánů, včetně reprodukčních. Mezi nejvýznamnější patří adenosindifosfát a uridindifosfát. Exis‑ tuje velká skupina purinových a pyrimidinových receptorů. Jsou to membránové receptory A1, A2A, A2B, A3 a skupina P2Y, skupina P2X. Purinové a pyrimidinové receptory byly zjištěny v ovariích a ve varlatech, kde hrají úlohu v regulaci folikulo‑ geneze a spermatogeneze.

1.1.27 Endogenní opioidy K endogenním opioidům počítáme endorfiny, enkefaliny, dynorfiny, endomorfiny a nociceptin/orfanin FQ. Vyskytují se v centrálním nervovém systému v mozkovém kmeni, v mediálním talamu, míše, hypotalamu a v limbickém systému v amygdale. Na periferii jsou ve smyslových nervových vláknech a buňkách imunitního systému. Opioidní receptory jsou µ, δ, κ a N/OFQ. Z hlediska reprodukční fyziologie je významná zejména podskupina dynorfinů. Dy‑ norfin A, dynorfin B a big dynorfin jsou přítomny zejména v hypotalamu, prodloužené a páteřní míše, pontu a dalších částech centrálního nervového systému. Hlavním re‑ ceptorem dynorfinů je κ‑opioidní receptor (KOR). Dynorfiny mají řadu různých fyzi‑ ologických funkcí. Kromě reprodukce je to například vnímání bolesti, termoregulace, regulace příjmu potravy a další. Beta‑endorfin se váže na opioidový µ‑receptor a inhibuje pulzatilní sekreci gona­ doliberinu. Bylo prokázáno, že µ‑opioidové receptory v amygdale se podílejí na re‑ gulaci gona­doliberinových pulzů a jejich aktivitu ovlivňuje koncentrace cirkulující‑ ho estradiolu.

1.1.28 Endokanabinoidy Hlavními představiteli endokanabinoidů jsou anandamid (N‑­arachidonoylethanolamin, AEA) a 2‑arachidonoylglycerol (2‑AG). Jejich cílem jsou dva receptory – CNR1 a CNR2. CNR1 je převážně exprimován v centrálním nervovém systému, v menší míře například v nadledvině, ovariích, endometriu a ve varlatech. Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

19

Reprodukční medicína

1.1.29 Cyklický adenosinmonofosfát a guanosinmonofosfát Cyklický adenosinmonofosfát (cAMP) a cyklický guanosinmonofosfát (cGMP) patří do skupiny takzvaných druhých poslů, které slouží k intracelulární komunikaci, ale mohou sloužit i ke komunikaci intercelulární. Zejména cAMP hraje klíčovou úlohu v reprodukční fyziologii a byl označen jako „klíčový hráč ve vývoji gamet a oplození“ (Tesařík a Mendoza‑Tesařík, 2022). Cyklický adenosinmonofosfát je syntetizován z adenosintrifosfátu (ATP) prostřed‑ nictvím cyklizace adenylylcyklázou a odbouráván hydrolýzou cAMP fosfodiesterázou. Blokáda fosfodiesterázy například pomocí methylxantinů umožňuje zvýšit koncentraci cAMP v buňkách a zasahovat tak do průběhu fyziologických procesů (obr. 1.2). Při regulaci spermatogeneze a oogeneze cAMP zprostředkuje působení FSH i LH, a kromě toho je aktivátorem pohybu spermií. Má zásadní úlohu v resumpci meiózy. Cyklický adenosinmonofosfát se podílí na řízení kapacitace a akrozomové reakce sper‑ mií. Uplatňuje se i při regulaci růstu endometria v průběhu proliferační fáze. Cyklický guanosinmonofosfát se podílí společně s cAMP na regulaci meiózy a účast‑ ní se řízení erekce.

Obr. 1.2 Syntéza a odbourání cAMP v buňkách Adenylátcykláza syntetizuje z adenosintrifosfátu ATP, který je fosfodiesterázou přeměňován na necyklický adenosinmo‑ nofosfát, čímž se snižuje jeho koncentrace v buňce (A); Fosfodiesteráza je inhibována, takže cAMP se hromadí v buňce a zvyšuje se jeho fyziologický účinek (B) ATP – adenosintrifosfát, adenosine triphosphate; 3’,5’‑cAMP – cyklický adenosinmonofosfát, cyclic adenosine mono‑ phosphate; 5’‑AMP – adenosinmonofosfát, adenosine monophosphate; sAC – solubilní adenylátcykláza; PDE – fosfo‑ diesteráza, phosphodiesterase; PDEi – inhibovaná fosfodiesteráza, phosphodiesterase inhibitor; i – inhibitor 20

KAPITOLA 1

1.1.30 Gazotransmitery Ke gazotransmiterům (plynným mediátorům) patří oxid uhelnatý, oxid dusnatý a sulfan, tedy plynné látky ve vyšší koncentraci toxické. Nejsou to klasické transmitery uvolňo‑ vané exocytózou a také nereagují se specifickým receptorovým proteinem, nýbrž difun‑ dují rychle přes buněčné membrány do cílových buněk a tam působí na cílové molekuly v cytoplazmě. Podílejí se na řízení vývoje folikulů, erekci a mnoha dalších fyziologických procesech v reprodukci.

1.2 Centrální regulace reprodukčních funkcí Centrální úlohu v regulaci reprodukčních funkcí má limbický systém. Na úrovni hy‑ potalamu mají struktury řídící reprodukční funkce úzký vztah ke strukturám řídícím energetický metabolismus a strukturám řídícím odpověď organismu na stresor.

1.2.1

Limbický systém

Limbický systém je koordinačním centrem reprodukce, emocí a sexuálního chování. V současné době jsou za jeho součásti nejčastěji považovány části mozkové kůry, pod‑ korové oblasti a části diencefala. Zahrnuje orbitofrontální kůru, hipokampus, gyrus cinguli, amygdalu, hypotalamus, talamus a ventrální část striata (nucleus accumbens) (obr. 1.3). V tomto systému jsou struktury s dominujícím vztahem k emocím, tedy

Obr. 1.3 Limbický systém a – orbitofrontální kůra; b – gyrus cinguli; c – hippocampus; d – amygdala; e – hypotalamus; f – talamus; g – nucleus accumbens Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

21

Reprodukční medicína

amygdala, hypotalamus, gyrus cinguli a prefrontální kůra. Struktury limbického systé‑ mu mají vztah k čichovému ústrojí. Ve strukturách limbického systému jsou přítomny pohlavní hormony i jejich recep‑ tory, což svědčí o úloze pohlavních hormonů jako neurotransmiterů a neuromodulá‑ torů vztahů mezi sexuálním chováním, emocemi a reprodukcí.

1.2.2

Hypotalamo‑hypofyzární systém

Jako hypotalamo‑hypofyzární systém označujeme morfologicky i funkčně propojené čás‑ ti hypotalamu a hypofýzy (obr. 1.4), které se podílejí na regulaci řady funkcí organismu a hrají významnou úlohu v řízení reprodukce. Funkční spojení mezi hypotalamo‑hypofy‑ zárním systémem a gonádami nazýváme hypotalamo‑hypofyzární‑gonadální osa (HHG).

Obr. 1.4 Hypotalamo‑hypofyzární systém A – hypotalamus; B – adenohypofýza; C – neurohypofýza; a, b – dráhy ne‑ soucí do adenohypofýzy cestou portálního oběhu liberiny a statiny; c – dráhy nesoucí hormony neurohypofýzy; d – zakončení neuritů na krevních kapilá‑ rách; e – proximální kapilární síť portálního oběhu adenohypofýzy; f – zakon‑ čení neuritů na kapilárách neurohypofýzy; g – kapilární síť neurohypofýzy; h – distální kapilární síť adenohypofýzy 22

KAPITOLA 1

Hypotalamus je součástí diencefala (mezimozku) a tvoří jeho ventrokaudální část. Těla neuronů hypotalamu vytvářejí řadu jader (obr. 1.5) a nervová vlákna propojují hypotalamus s dalšími strukturami centrálního nervového systému. Hypotalamus pro‑ střednictvím hypofýzy propojuje centrální nervový systém se systémem endokrinním. Je místem, které je nadřazeno převážné části všech neurovegetativních a hormonálních regulačních systémů. Hypofýza je endokrinní žláza, anatomicky spojená s hypotalamem a uložená v pro‑ hlubni (sella turcica) kosti klínové. Skládá se z předního laloku zvaného adenohypofýza a zadního laloku zvaného neurohypofýza. Adenohypofýza je tvořena trámci žlázových buněk s hustou sítí krevních kapilár. Dů‑ ležitý je portální systém cévního zásobení. Arteria hypophysialis, odstupující z vnitřní karotidy, přivádí krev do proximální kapilární sítě ve stopce hypofýzy, kde jsou do krve předávány hormony hypotalamu. Přes hypofyzární portální žíly se pak krev dostává do distální kapilární sítě v adenohypofýze. Hypotalamické hormony působí na buňky adenohypofýzy a ty pak do kapilár uvolňují vlastní hormony. Přes hypofyzární vénu krev odtéká do sinus cavernosus a dále do velkého oběhu. Adenohypofýza obsahuje několik typů buněk. Hlavními typy jsou acidofilní buňky, kterých je přibližně 40 %, tvoří hormony působící přímo na periferní tkáně (somatotrop‑ ní a laktotropní buňky) a bazofilní buňky, kterých je přibližně 10 % a které podle sekrece dělíme na gonadotropní (produkují FSH, LH), kortikotropní (produkují adrenokortiko‑ tropní hormon) a tyreotropní (produkují tyreotropní hormon). Kromě žlázových buněk jsou v adenohypofýze obsaženy folikulostelární buňky, tvořící asi 10% buněčné popu‑

Obr. 1.5 Jádra hypotalamu A – hypotalamus; B – chiasma opticum; C – adenohypofýza; D – neurohypofýza; a – nucleus preopticus lateralis; b – nucleus preopticus medialis; c – nucleus paraventricularis; d – nucleus hy‑ pothalamicus anterior; e – nucleus supraopticus; f – nucleus supra‑ chiasmaticus; g – nucleus dorsomedialis; h – nucleus ventromedi‑ alis; n – nucleus arcuatus; j – nucleus hypothalamicus posterior; k – corpus mammilare Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

23

Reprodukční medicína

lace adenohypofýzy. Pocházejí z neuroektodermu, neobsahují sekreční granula a tvoří trojrozměrnou síť a komunikují spolu pomocí gap junctions vlnou vápníkových iontů. Regulují činnost žlázových buněk autokrinním/parakrinním mechanismem.

1.2.3

Zahájení reprodukčních funkcí

Reprodukční funkce jsou zahájeny v pubertě. Puberta je komplex neuroendokrinních procesů na rozhraní dětství a dospělosti, který zahajuje změny primárních a sekundár‑ ních fyzických a psychických znaků, přizpůsobujících organismus pro budoucí repro‑ dukci. Čas zahájení těchto procesů je dán centrálně a je ovlivněn řadou faktorů. Jsou to genetické i environmentální faktory, genetické představují asi 50–75 %. Puberta je zakončena získáním reprodukční schopnosti. V nástupu puberty hraje zásadní roli hormon kisspeptin. Při nástupu puberty je dramaticky zvýšena exprese genu KISS1, a tedy i syntéza kisspeptinu, a rovněž se zvy‑ šuje senzitivita GnRH neuronů ke kisspeptinu. Důsledkem zvýšení sekrece kisspeptinu a zvýšení senzitivity GnRH neuronů ke kisspeptinu je nástup pravidelné pulzní sekrece GnRH. Tato pulzní sekrece s maximem v nočních hodinách vede k aktivaci hypofyzár‑ ních gonadotropů a sekreci FSH a LH. Nastalá sekrece FSH a LH aktivuje funkce gonád a produkci pohlavních hormonů. Období od aktivace gonád po vznik prvních známek fyzického dospívání se nazývá gonadarché. Kromě kisspeptinu hraje důležitou úlohu při nástupu puberty rovněž růstový hor‑ mon, přičemž nedostatek růstového hormonu vede k opoždění jejího nástupu. V ob‑ dobí nástupu puberty klesá koncentrace melatoninu, která je v dětství vysoká. Komplementárním procesem pohlavního zrání je maturace nadledvin (adrenarché). Nadledviny dozrávají u dívek přibližně ve věku 6–8 let a u chlapců ve věku 7–8 let. Dochází ke zvýšení produkce adrenálních androgenů, včetně dehydroepiandrosteronu (DHEA), dehydroepiandrosteron sulfátu (DHEAS) a androstendionu. Zvyšování kon‑ centrace těchto androgenů pokračuje během gonadarché a v časné dospělosti a je odpo‑ vědné za vývoj podpažního a pubického ochlupení u obou pohlaví.

1.2.4

Vztahy sexu, emocí a reprodukce

U člověka byla zjištěna pozitivní asociace mezi libidem a objemem amygdaly a zvýšená aktivita amygdaly při sexuálním vzrušení u mužů i žen. Amygdala je součástí limbické‑ ho systému, v níž se nejvíce projevuje vztah k sexu. Klíčovým hormonem řídícím vztahy mezi sexem, emocemi a reprodukcí je opět hormon kisspeptin. Podání kisspeptinu zvyšuje aktivitu v limbických a paralimbických strukturách angažovaných v řízení sexuálního chování v odpovědi na vizuální stimulaci, také zvyšovalo limbickou a paralimbickou aktivitu při prezentaci obrázků romantických párů. Signalizace kisspeptinem podněcuje systém odměňování ze sexuálního vzrušení. 24

KAPITOLA 1

Periferní aplikace kisspeptinu zvyšuje prefrontální aktivitu v reakci na negativní vizuál‑ ní stimuly. To je v souladu s úlohou prefrontální oblasti pro pocit bezpečí a redukci stra‑ chu a anxiety. Tato aplikace také redukovala špatnou náladu a působila antidepresivně. Kisspeptin tedy kromě své primární úlohy v HHG ose působí jako pojítko mezi sexuál‑ ním chováním a reprodukčními funkcemi. Dalším hormonem se vztahem k reprodukci i emocím je gonadoliberin. Gonado‑ liberinové neurony byly nalezeny v mediálním bazálním hypotalamu, area preoptica ventralis a periventrikulárně, v rozšířené amygdale, ve ventrálním pallidu a v putamen. Velmi široká je úloha pohlavních steroidních hormonů ve vývoji a funkci centrální‑ ho nervového systému. Během vývoje nejen zajišťují pohlavní dimorfismus mozku, ale mají vliv i na budoucí sexuální orientaci a genderovou identitu. U mužů způsobuje testosteron chování podporující sblížení s preferovaným pohla‑ vím, více očních kontaktů a sebeprezentaci. Je také známo, že znaky maskulinity závislé na sekreci testosteronu jsou atraktivní pro ženy. U stárnoucích mužů je progredující pokles koncentrace testosteronu spojen se špat‑ nou náladou, redukovaným libidem a špatnou sexuální funkcí. Tento stav lze napravit substitucí testosteronu. Avšak podávání nadměrných dávek nemá přídavný efekt na se‑ xuální aktivitu nebo zájem. U žen s pravidelným ovulačním cyklem stoupá koncentrace testosteronu ve střední třetině cyklu, což koreluje s jejich sexuální receptivitou. Zvýšená koncentrace estrogenů vyvolává u žen potřebu vyhledávat sociální signály maskulinity. Během vrcholu koncentrace estrogenů mají ženy vysokou preferenci pro mužské specifické pachy a vnímají muže s vyšší koncentrací androgenů a více masku‑ linními rysy tváře jako atraktivnější. Elektroencefalografický záznam u žen v období ovulace ukazuje zvýšenou aktivitu při sledování vzrušujících obrazů, což ukazuje hlub‑ ší emocionální zpracování sexuálních stimulů v období vrcholu koncentrace estroge‑ nů. Je tedy zřejmé, že jak testosteron, tak estrogeny působí na ženskou sexuální moti‑ vaci. Estrogeny také pozitivně ovlivňují náladu, což přispívá k jejich vlivu na sexuální touhu a uspokojení. Oxytocin a vazopresin mají společnou evoluci, podobnou distribuci v mozku a vliv na sociální a sexuální chování. Kromě své periferní úlohy působí i na centra v limbic‑ kém systému. Centrální distribuce je zajištěna dvěma cestami – jednak přímo do amy‑ gdaly, hipokampu, bulbus olfactorius a striata, jednak difuzí. Periferní koncentrace oxytocinu jsou zvýšeny při sexuálním vzrušení a koitu u žen, v menší míře u mužů. Byl prokázán vliv oxytocinu na prosociální chování, jako je důvě‑ ra. Aplikace oxytocinu mužům vedla ke zvýšené atraktivitě tváře jejich partnerek, což ukazuje na vliv oxytocinu na tvorbu párových svazků. Koncentrace vazopresinu vzrůstá u mužů se sexuálním vzrušením současně s kon‑ centrací kortizolu, což spouští stresovou odpověď u mužů potřebnou k tomu, aby do‑ sáhli příležitosti ke koitu. Vyšší koncentrace vazopresinu u páru jsou spojovány s vyšším pocitem sounáleži‑ tosti a menším množstvím partnerských konfliktů. Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

25

Reprodukční medicína

Funkce hypotalamo‑hypofyzárně‑gonadální osy úzce navazuje na činnost hypotala‑ mo‑hypofyzárně‑adrenální osy (stresové). Pohlavní hormony hrají klíčovou roli v ak‑ tivaci a regulaci hypotalamo‑hypofyzárně‑adrenální osy, což má vliv i na sexuální roz‑ díly v responzivitě této osy. Naopak hypotalamo‑hypofyzárně‑adrenální osa odpovídá na vnější podněty a ovlivňuje reprodukční status. Stres je úzce propojen s reprodukční‑ mi funkcemi, akutní i chronický stres má na ně negativní vliv. Kisspeptin a gonadoliberin mají anxiolytický vliv, podporují pozitivní emoce a cho‑ vání směřující k reprodukci. Gonadoliberin má blokující vliv na kortikotropin uvolňu‑ jící hormon (corticotropin‑releasing hormone, CRH), a tím tlumí stresovou osu. Kisspeptin interaguje se serotoninovou, noradrenalinovou a dopaminovou dráhou, které jsou součástí hypotalamo‑hypofyzárně‑adrenální osy, ale periferně podaný kis­ speptin nemá u člověka na hypotalamo‑hypofyzárně‑adrenální osu vliv. Je možné konstatovat, že kisspeptin jako hlavní aktér stojící na vrcholu hypotalamo­ ‑hypofyzárně‑gonadální osy integruje emoce se sexem a reprodukcí svým vlivem na strach, náladu a sexuální vzrušivost. Ostatní hormony účastnící se hypotalamo‑hypo­ fyzárně‑gonadální osy jsou také exprimovány v limbickém systému a mohou modulo‑ vat jeho funkci. To vede k tomu, že některé emoce jsou pevně spjaty s aktivací hypota‑ lamo‑hypofyzárně‑gonadální osy, tedy s reprodukcí.

Shrnutí Regulace reprodukčních funkcí se účastní řada hormonů a transmiterů, jejichž sekrece i účinek jsou řízeny složitým systémem zpětných vazeb. Převažující úlohu mají hormo‑ ny kisspeptin, neurokinin B, leptin, gonadoliberin, luteinizační hormon, folikulostimu‑ lační hormon, antimülleriánský hormon, inhibin, růstové faktory podobné inzulinu, proteiny podobné EGF, estrogeny, gestageny, androgeny. Cyklické monofosfáty cAMP a cGMP představují stěžejní látky, které se uplatňují v oogenezi, spermatogenezi, v pro‑ cesu oplození i při implantaci embrya. Centrální úlohu v regulaci reprodukčních funk‑ cí má limbický systém. Na úrovni hypotalamu mají struktury řídící reprodukční funkce úzký vztah ke strukturám ovládajícím energetický metabolismus a strukturám řídícím odpověď organismu na stresor. Na limbický systém navazuje hypotalamo‑hypo­fyzární systém, který je funkčně propojen s gonádami (hypotalamo‑hypofyzární‑gonadální osa). Reprodukční funkce jsou zahájeny v pubertě, v jejímž nástupu hraje zásadní roli hormon kisspeptin. Důležitou úlohu má rovněž růstový hormon. Klíčovým hormo‑ nem řídícím vztahy mezi sexem, emocemi a reprodukcí je opět hormon kisspeptin, který působí jako pojítko mezi sexuálním chováním a reprodukčními funkcemi. Po‑ hlavní steroidní hormony ovlivňují vývoj pohlavního ústrojí i vývoj a funkci centrální‑ ho nervového systému. Během vývoje zajišťují pohlavní dimorfismus mozku a mají vliv na budoucí sexuální orientaci a genderovou identitu.

26

KAPITOLA 1

Literatura Agwuegbo UT, Colley E, Albert AP, Butnev VY, et al. Differential FSH glycosylation modulates FSHR oligomerization and subsequent cAMP signaling. Front Endocrinol (Lausanne) 2021;12:765727. Brenda A, Donal S, Charles R. Wired on steroids: sexual differentiation of the brain and its role in the expression of sexual partner preferences. Front Endocrinol 2011;2:1–42. Burnstock G. Purinergic signalling in endocrine organs. Purinergic Signal 2014;10:189–231. Comninos AN, Dhillo WS. Emerging roles of kisspeptin in sexual and emotional brain processing. Neuroendocrinology 2018;106:195–202. Del Río JP, Alliende MI, Molina N, et al. Steroid hormones and their action in women’s brains: the importance of hormonal balance. Front Public Health 2018;6:141. Garthwaite J. Nitric oxide as a multimodal brain transmitter. Brain Neurosci Adv 2018;2:1–5. Heinemann SH, Hoshi T, Westerhausen M, Schiller A. Carbon monoxide: physiology, detection and controlled release. Chem Commun (Camb) 2014;50:3644–3660. Herting MM, Sowell ER. Puberty and structural brain development in humans. Front Neuroendo­ crinol 2017;44:122–137. Hill JW, Elias CF. Neuroanatomical framework of the metabolic control of reproduction. Physiol Rev 2018;98:2349–2380. Choi J, Smitz J. Luteinizing hormone and human chorionic gonadotropin: origins of difference. Mol Cell Endocrinol 2014;383:203–213. Kalinderi K, Kalinderis M, Papaliagkas V, et al. The reproductive lifespan of the ovarian follicle. Re‑ prod Sci 2024;31:2604–2614. Kuiri‑Hänninen T, Sankilampi U, Dunkel L. Activation of the hypothalamic–pituitary–gonadal axis in infancy: minipuberty. Horm Res Paediatr 2014;82:73–80. Liang H, Zhao Q, Lv S, et al. Regulation and physiological functions of phoenixin. Front Mol Biosci 2022;9:956500. Malik IA, Durairajanayagam D, Singh HJ. Leptin and its actions on reproduction in males. Asian J Androl 2019;21:296–299. Oyola MG, Handa RJ. Hypothalamic–pituitary–adrenal and hypothalamic–pituitary–gonadal axes: sex differences in regulation of stress responsivity. Stress 2017;20:476–494. Roxo MR, Franceschini PR, Zubaran C, et al. The limbic system conception and its historical evolu‑ tion. Scientific World Journal 2011;11:2428–2441. Salhi I, Cambon‑Roques S, Lamarre I, et al. The anti‑Müllerian hormone type II receptor: insights into the binding domains recognized by a monoclonal antibody and the natural ligand. Biochem J 2004;379:785–793. Seeber B, Böttcher B, D’Costa E, Wildt L. Opioids and reproduction. Vitam Horm 2019;111:247–279. Stein LM, Haddock CJ, Samson WK, et al. The phoenixins: from discovery of the hormone to identi‑ fication of the receptor and potential physiologic actions. Peptides 2018;106:45–48. Strauss JF, Barbieri RL. Yen & Jaffe’s Reproductive Endocrinology: Physiology, Pathophysiology, and Clinical Management. Elsevier 2013:960 pp. Hormony zúčastněné v reprodukci a centrální regulace reprodukčních funkcí

27

Reprodukční medicína

Sun X, Dey SK. Endocannabinoid signaling in female reproduction. ACS Chem Neurosci 2012;3:349–355. Tesarik J, Mendoza‑Tesarik R. Cyclic adenosine monophosphate: a central player in gamete devel‑ opment and fertilization, and a possible target for infertility therapies. Int J Mol Sci 2022;23:15068. Yang L, Comninos AN, Dhillo WS. Intrinsic links among sex, emotion, and reproduction. Cell Mol Life Sci 2018;75:2197–2210.

28

2

Fyziologie reprodukce ženy Pavel Trávník

Základy ženské reprodukce jsou položeny už během embryonálního období, kdy se vyvíjejí vnitřní a zevní pohlavní orgány, a fetálního období, kdy se vyvinou primordiál‑ ní folikuly. Zahájení funkce reprodukčního systému je podmíněno sekrecí kisspeptinu a u žen je navíc úzce spjato s dosažením minimálního podílu tukové tkáně v organis‑ mu. Ukončení funkce reprodukčního systému souvisí s vyčerpáním zásoby primordiál­ ních folikulů a je spojeno s řadou změn ovlivňujících celý organismus.

2.1

Vývoj reprodukčních funkcí

Ovaria u dívek před pubertou obsahují primordiální folikuly, z nichž některé postupně zahájí růst a produkci estradiolu, ale nedozrávají, neovulují a zanikají atrezií. Pro iniciaci funkce reprodukčního systému u ženy je potřebné dosáhnout kritické koncentrace leptinu, podmíněné zvýšeným množstvím adipocytů, tedy tukové tkáně, zajišťující dostatečnou energetickou zásobu potřebnou pro reprodukci. Bylo zjištěno, že k nástupu menarche je třeba, aby tuková tkáň tvořila minimálně 17 % těla, pro udržení normálních menses je třeba 22 % tělesného tuku. Leptin působí jednak prostřednic‑ tvím kisspeptinu, jednak má přímý vliv na adenohypofýzu. Vzrůst koncentrace leptinu je prvním signálem nastupující puberty a aktivuje hypotalamo‑hypofyzárně‑gonadální (HHG) osu, na to navazuje aktivace osy růstový hormon – růstový faktor podobný in‑ zulinu 1 (insulin‑like growth factor 1, IGF‑1). V tomto období roste u dívek koncentra‑ ce estradiolu 4× oproti období před pubertou. Lineární růstový spurt nastává u dívek během Tannerova stadia II s vrcholem při‑ bližně 6 až 12 měsíců před menarche. Koreluje s koncentracemi růstového hormonu, estradiolu a androstendionu. Koncentrace estradiolu koreluje s vývojem prsů, koncen‑ trace testosteronu a dehydroepiandrosteronu s vývojem pubického ochlupení. Průměrný věk menarche je 12,4 roku, liší se mezi etniky, většinou nastává v Tanne‑ rově stadiu IV a bývá spojena s obdobím růstového spurtu. Považuje se za opoždě‑ nou, pokud nastane později než za pět let od vývoje prsů. První dva až tři roky po za‑ čátku menses je průběh menstruačních cyklů obvykle nepravidelný. Během prvního roku po menarche je jen část cyklů ovulatorních, pravidelná ovulace nastává u většiny děvčat do pěti let po menarche. 29

Reprodukční medicína

2.2

Hormonální regulace v reprodukčním věku žen

Neurony v nucleus arcuatus systému kisspeptin, neurokinin B a dynorfin (KNDy neu‑ rony) secernují kisspeptin, neurokinin B a dynorfin. KNDy neurony vyvolávají v go‑ nadoliberinových neuronech přibližně hodinové pulzy gonadoliberinu a mají estroge‑ nové receptory, což umožňuje negativní zpětnou vazbu na sekreci folikulostimulačního hormonu (FSH). Receptory pro estrogeny v neuronech nucleus preopticus umožňují naopak pozitivní zpětnou vazbu. Negativní zpětná vazba ovlivňuje u žen prostřednic‑ tvím FSH selekci dominantního folikulu, pozitivní zpětná vazba vyvolá opět prostřed‑ nictvím FSH vzrůst produkce luteinizačního hormonu (LH) a následně ovulaci. V časné folikulární fázi mají pulzy gonadoliberinu frekvenci asi 1 za 90 minut, ke konci folikulární fáze se frekvence zvyšuje na 1 za 60 minut. Během luteální fáze se frekvence pulzů gonadoliberinu snižuje na 1 za 3–8 hodin. Amplituda pulzů LH se rovněž během menstruačního cyklu mění. Poněkud klesá během folikulární fáze, následuje strmý vzestup uprostřed cyklu (vlna LH). Během luteální fáze je koncentrace LH přibližně dvojnásobná než ve folikulární fázi, značně ale kolísá.

2.2.1

Růstový hormon a inzulinu podobný růstový faktor

Osa růstový hormon‑IGF představuje vedle účinku FSH klíčový činitel ve folikuloge‑ nezi. Receptory pro růstový hormon jsou přítomny v oocytu i granulózových a the‑ kálních buňkách ovariálních folikulů, nebyly nalezeny u fetálních oocytů. Růstový hormon a IGF‑1 podporují proliferaci a diferenciaci granulózových a thekálních bu‑ něk, včetně exprese receptorů pro LH. Zvýšení koncentrace růstového hormonu a IGF antagonizuje účinek antimülleriánského hormonu (AMH), který potlačuje rekrutaci folikulů. Ovariální funkci ovlivňuje růstový hormon produkovaný v hypofýze a IGF produkovaný v játrech, lokálně produkovaný růstový hormon, růstovým hormonem indukovaný lokální IGF a na růstovém hormonu nezávislý IGF.

2.2.2

Tyreotropin, tyroxin a trijodtyroniny

Receptor pro tyreotropní hormon byl nalezen ve všech strukturách limbického systé‑ mu, v jeho cévách i neuronech. Hormony štítné žlázy ovlivňují funkci gonadotropů a hrají významnou úlohu i ve fyziologii oocytů. Trijodtyroniny modulují působení LH a FSH na syntézu steroidů. Četná vazná místa pro trijodtyroniny byla nalezena v gra‑ nulózových a stromálních buňkách a oocytech. 30

KAPITOLA 2

2.2.3

Endokanabinoidy

Endokanabinoidy byly lokalizovány v oblastech hypotalamu odpovědných za produkci gonadoliberinu a mají významný vliv na reprodukci a další endokrinní funkce. Pro‑ dukce anandamidu byla prokázána i v lidských ovariálních folikulech. Předpokládá se, že endokanabinoidy hrají roli ve vývoji a zrání ovariálních folikulů a nástupu ovulace.

2.3

Vznik ovariálních folikulů

Oocyty stejně jako spermie vznikají z primordiálních zárodečných buněk. Primordiál‑ ní zárodečné buňky putují postupně zárodečným stvolem a dorzálním mezenteriem až do základu indiferentní pohlavní žlázy. Během tohoto putování ztrácejí svoji epigene‑ tickou informaci, včetně epigenetických modifikací, a jsou přeprogramovány na svoji stěžejní funkci zachování kontinuity druhu. Prvním základem pohlavní žlázy je plica genitalis, v pohlavní žlázu se během dal‑ šího vývoje přemění její střední část. Základem kůry ovaria se stává druhá generace mezodermových pruhů, kortikální pruhy vznikající proliferací celomového epitelu. Z primordiálních zárodečných buněk se vyvíjejí oogonie, které rozvolňují mesodermo‑ vé pruhy a vzniká buněčná masa složená z oogonií a celomového epitelu, jehož buňky se diferencují v buňky folikulární. Oogonie se mitoticky množí až asi do konce šestého měsíce do celkového počtu až 6 milionů. Část jich zanikne přímo, část se podílí na vzniku primordiálních foliku‑ lů a z nich opět část zanikne atrezií folikulů. V průběhu čtvrtého měsíce se oogonie postupně přestávají mitoticky dělit a přejdou do stadia růstu, zvětší se a přemění se v oocyty, přikládají se k nim v jedné vrstvě folikulární buňky a vznikají primordiální fo‑ likuly. Oocyty vstupují ještě ve fetálním období do profáze meiózy a v diplotenní fázi se dělení zastaví a pokračuje až v pubertě (diktyotenní stadium). Při narození je přítomno asi 700 000 až 2 000 000 primordiálních folikulů.

2.3.1

Meióza v oocytu

Redukční dělení neboli meióza zajišťuje konstantní počet chromozomů a je jedním ze zdrojů diverzity genomu. Postupně probíhá první a druhé meiotické dělení (meió‑ za I a meióza II). Před meiózou I, tedy ještě v prenatálním období, proběhne S‑fáze, dále už se nová deoxyribonukleová kyselina ve vývojových stadiích oocytů až do oplození nesyntetizuje. Průběh meiózy u oocytu je ovlivněn jednak trváním profáze I po dobu řady let, jednak velikostí oocytu. Poruchy meiotického dělení jsou významnou příči‑ nou poruch plodnosti. Fyziologie reprodukce ženy

31

Reprodukční medicína

Profáze meiózy I se skládá z několika stadií (obr. 2.1) – leptotenního, zygotenního, pachytenního, diplotenního stadia a diakineze. V leptotenním stadiu začíná proces kondenzace chromozomů. Chromozomy jsou v jádře viditelné jako dlouhá tenoučká nitkovitá vlákénka. Upínají se na obou koncích k obalu jádra. V zygotenním stadiu pokračuje kondenzace chromozomů, chromozomy se zkracují a ztlušťují. Začíná párování homologních chromozomů (označuje se jako konjugace nebo synapse). Při párování se homologní chromozomy postupně k sobě přikládají po celé dél‑ ce. Dvojice homologních chromozomů se ocitnou těsně u sebe, až působí dojmem jed‑ noduchých ztluštělých chromozomů. Označují se jako bivalenty a každý je složen ze čtyř chromatid. Postupně se vytváří spojovací struktura zvaná synaptonemální komplex. V pachytenním stadiu se kondenzace chromozomů prohlubuje. Po délce synaptone‑ málních komplexů se mezi chromatidami vytvářejí rekombinační uzlíky. Dochází zde k překřížení a k přerušení chromatinových vláken nesesterských chromatid a k jejich opětovné rekonstrukci, při níž je možná vzájemná výměna úseků chromatid a tím i ge‑ nových lokusů. Tento děj se nazývá „crossing‑over“. Po přerušení souvislosti chromatinových vláken nastupuje reparační proces – rekom‑ binace, který znovu spojí rozpojené úseky nesesterských chromatid spárovaných homo‑ logních chromozomů. Reparace může proběhnout buď napojením původních úseků téže chromatidy, nebo výměnou úseků mezi chromatidou otcovského a mateřského původu. Porucha rekombinace může vést k chybám segregace chromozomů v prvním meio­ tickém dělení a je častou příčinou chromozomových abnormalit a následných poruch plodnosti. V diplotenním stadiu začíná desynapse, postupné rozrušování synaptonemálního komplexu a oddělování homologických párů chromozomů.

Obr. 2.1 Profáze meiózy Stadium leptotenní. Chromozomy jsou dlouhé, připojené telomerami k jadernému obalu (A); Stadium zygotenní. Oba konce homologních chromozomů se posunuly směrem k centrozomu (B); Stadium pachytenní. Homologní chromozo‑ my se spojily a vytvořily synaptonemální komplexy. Dochází ke crossing-over (C); Stadium diplotenní. Chromozomy se oddělily. Úseky chromatid jsou v důsledku proběhlého crossing-over vyměněné (D) a – telomera; b – chromozom připojený telomerami k jadernému obalu; c – druhý homologní chromozom; d – centro­ zom; e – centromera 32

KAPITOLA 2

V průběhu diakineze probíhá rychlá kondenzace chromatid, provázená přerušová‑ ním transkripce. Chromozomy se uvolní ze spojení s obalem jádra a obal jádra se roz‑ padne. Chromozomy jsou maximálně kondenzované. Stejně jako v mitóze začíná metafáze vymizením jaderného obalu. Po vytvoření meiotického dělícího vřeténka zaujmou chromozomy postavení v ekvatoriální rovině s centromerami orientovanými k opačným pólům vřeténka. V anafázi se uvolňují poslední chiasmatická spojení a chromozomy putují k proti‑ lehlým pólům buňky podobně jako při mitóze, jen s tím rozdílem, že nedochází k od‑ dělení chromatid, nýbrž k oddělení homologních chromozomů (disjunkce) dočasně spárovaných ve dvojice. Každý z těchto chromozomů má obě chromatidy rekombino‑ vané na podkladě crossing‑over. Výběr chromozomů z homologních párů putujících k jednomu či druhému pólu buňky je nahodilý. V telofázi se u oogeneze nezformuje obal jádra, chromozomy zůstávají do značné míry kondenzovány. Po relativně krátkém období po telofázi nastupuje cytokineze podobná mitóze, vzni‑ ká oocyt a 1. pólocyt. Druhé meiotické dělení začíná s haploidním počtem chromozomů. Každý z nich je složen ze dvou chromatid téměř úplně oddělených, spojených jen v místě kinetochoru, takže připomínají tvarem písmeno X. Profáze druhého zracího dělení je krátká, další fáze dělení se až na haploidní počet chromozomů neliší od mitózy. Chromatidy se úpl‑ ně oddělí, putují k opačným pólům buňky a výsledkem jsou buňky, jejichž jádra mají poloviční počet chromozomů tvořených jednou chromatidou. Soudržnost homologních chromozomů a jejich chromatid během meiotického dě‑ lení je nezbytnou podmínkou správné segregace. Chromozomy jsou spojeny jednak chiasmaty, jednak pomocí proteinového komplexu kohezinu, který udržuje sesterské chromatidy v těsné blízkosti. Poruchy funkce kohezinu vedou k nesprávné segregaci chromozomů a následnému vzniku aneuploidií. Správná vazba dělicího vřeténka na kinetochory chromatid je klíčová pro rovnoměr‑ nou segregaci chromozomů. Pro správnou segregaci chromozomů je třeba bipolárního dělicího vřeténka. V oocytech se formování dělicího vřeténka z mikrotubulů značně liší od somatic‑ kých buněk, protože oocyty neobsahují centrioly. Když nastane problém během meiózy v oogeneze, meióza se obvykle na rozdíl od sper‑ matogeneze nepřerušuje a může pokračovat za vzniku aneuploidních gamet. Tyto odliš‑ nosti v odpovědích na abnormální situace mohou vysvětlit, proč stejná chromozomová přestavba může vyvolat mužskou neplodnost způsobenou nízkou koncentrací spermií a ženské nositelky mají plodnost zachovanou s produkcí aneuploidních gamet.

2.4

Postnatální vývoj ovariálních folikulů

Vývoj folikulu, a tedy i oocytu od náboru (aktivace, zahájení růstu) do plně vyvinutého sekundárního folikulu, trvá kolem 290 dní, od počátku antrálního stadia do ovulace Fyziologie reprodukce ženy

33

Reprodukční medicína

asi 60 dní. Až do závěrečné fáze, tedy výběru dominantního folikulu, je vývoj nezávislý na ovariálním cyklu. Poznání fyziologie postnatálního vývoje folikulů je zásadně důle‑ žité pro porozumění procesů ovlivňujících ženskou plodnost. Po celou tuto dobu vývoje působí na folikul řada faktorů, které mohou ovlivnit kva‑ litu oocytu. Proces je regulován několika signálními cestami a provázen aktivací více než 1 500 genů v oocytu a 2 600 genů ve folikulárních buňkách. Během ovariálního cyklu se zráním dominantního folikulu završuje vývoj folikulů a na sebe navazující hormonální podněty připravují ženský organismus na oplození, vývoj a implantaci embrya. Všechny tyto děje spolu souvisejí a navzájem se ovlivňují.

2.4.1 Nábor folikulů (aktivace primordiálních folikulů) Nábor folikulů znamená, že určitý počet klidových primordiálních folikulů je aktivo‑ ván a zahájí růst. Spuštění aktivace je velmi složitý proces s účastí řady signálních cest. Tento jev nastává už u plodu, krátce po formování prvních primordiálních folikulů. V prepubertálním období dochází k významnému poklesu počtu primordiálních folikulů, takže při zahájení procesu zrání v pubertě je k dispozici asi 400 000 těchto foli‑ kulů. Podle některých autorů jsou v tomto období eliminovány převážně vadné folikuly. Proces náboru potom pokračuje až do vyčerpání zásoby primordiálních folikulů v me‑ nopauze. Během prvních tří dekád života ženy probíhá relativně konstantní rychlostí, až ve věku kolem 37 let počet folikulů dosáhne přibližné hodnoty 25 000. Potom se nábor, pravděpodobně v důsledku snížení koncentrace AMH, urychluje asi dvakrát. Histologic‑ kou známkou náboru oocytu je přeměna plochého tvaru folikulárních buněk v kubický. Supresorem aktivace folikulů je antimülleriánský hormon (AMH). Ten je produ‑ kován ve folikulárních buňkách rostoucích folikulů a negativní zpětnou vazbou brzdí aktivaci dalších primordiálních folikulů. Antimülleriánský hormon má dva receptory, samostatný AMHR II a dále AMHR I, společný s proteiny skupiny kostních morfoge‑ netických proteinů (bone morphogenetic proteins, BMP). Dalším negativním regulátorem, supresorem aktivace, který udržuje folikuly v kli‑ dovém stavu, je tumor supresorová fosfatáza (phosphatase and tensin homolog, PTEN), který působí ve folikulárních buňkách primordiálních folikulů. Na aktivaci primordiálního folikulu se podílejí specifické ovariální transkripční fak‑ tory. Mezi nimi je významný zejména transkripční faktor FoxL2, obsažený ve folikulár‑ ních buňkách, který je nezbytný pro přeměnu plochých folikulárních buněk na kubic‑ ké, pro řízení buněčného cyklu a účastní se řízení apoptózy. Dále je to BMP‑4 a další. Předpokládá se účast aktivinu A, IGF, proteinů extracelulární matrix a dalších.

2.4.2

Preantrální období vývoje folikulů

Preantrální období je gonadotropin-independentní, nezávisí tedy vůbec na koncentra‑ ci FSH v krvi promývající ovarium. Je charakterizováno růstem a diferenciací oocytu, 34

KAPITOLA 2

které jsou regulovány růstovými faktory s pomocí autokrinních a parakrinních mecha‑ nismů. Zahrnuje období primordiálního, primárního a sekundárního folikulu, přičemž vývoj od primordiálního do plně vyvinutého sekundárního folikulu trvá asi 290 dní.

Primordiální folikul

Primordiální folikul obsahuje malý primární oocyt o průměru asi 25 µm, zastavený na mnoho let v diplotenním stadiu meiózy (dictyotene), dále se skládá z jedné vrstvy plochých folikulárních buněk těsně přiložených k oocytu a z bazální laminy.

Primární folikul

Během preantrální periody vzroste průměr primárního folikulu z 25 na 120 µm, což souvisí s reaktivací genomu oocytu. Granulózové buňky se mění z plochých na kubic‑ ké. Začínají se v nich vytvářet receptory pro FSH. V oocytu i folikulárních buňkách jsou aktivovány geny pro proteiny zona pellucida, které zahájí tvorbu zony na povrchu oocytu. Vytvářejí se spojení typu gap junctions mezi oocytem a folikulárními buňkami. Ke komunikaci s folikulárními, intersticiálními buňkami a folikuly mezi sebou slou‑ ží růstové faktory ze superrodiny transformujících růstových faktorů β (transforming growth factor‑β, TGF‑β) (zejména růstový a diferenciační faktor 9 [growth differenti‑ ation factor‑9, GDF‑9] a BMP‑15).

Sekundární folikul

K přechodu mezi primárním a sekundárním folikulem dochází v okamžiku, kdy se vytváří další vrstva folikulárních buněk, současně se začíná diferencovat vazivo obklo‑ pující folikul, budoucí theca folliculi, a dochází k angiogenezi ve stěně folikulu. Na konci preantrálního vývoje nacházíme plně vzrostlý oocyt obalený zonou asi de‑ víti vrstev folikulárních buněk, bazální laminu, vazivo diferencované v theca interna a externa a kapilární síť v thece.

2.4.3 Antrální období Antrální období je gonadotropin‑dependentní, vývoj antrálního folikulu vyžaduje sti‑ mulaci FSH. Je charakterizováno vývojem dutiny naplněné folikulární tekutinou, antra a překotným růstem folikulu, který je regulován především hormony FSH a LH, pokra‑ čuje však také regulace růstovými faktory a autokrinními a parakrinními mechanismy. Antrální fáze se typicky dělí do čtyř stadií folikulu na malý, střední, velký a preovulační folikul. Po dosažení průměru folikulu 0,4 mm se růst urychluje. Doba od zformování antra potřebná k tomu, aby folikul dosáhl průměru 20 mm, činí asi 60 dní, to znamená, že folikul, který má ovulovat, je v antrálním stadiu už v předchozím ovariálním cyklu. Fyziologie reprodukce ženy

35

Reprodukční medicína

Folikulární buňky se vznikem antra tvoří vrstvu vystýlající folikul, zvanou membrana granulosa, a označujeme je nadále jako buňky granulózové. Část folikulárních buněk, kte‑ ré obklopují oocyt, se mění v buňky kumulární. Dále se rozvíjí vazivová vrstva obalující membrana granulosa, theca folliculi. Skládá se ze dvou vrstev, zevní (theca folliculi exter‑ na) a vnitřní (theca folliculi interna). Theca folliculi interna má charakter tkáně produku‑ jící steroidy a je bohatě vaskularizovaná. Obsahuje receptory pro LH a inzulin. Produkuje velká množství androstendionu, sloužícího k produkci estradiolu v membrana granulosa. Granulózové buňky syntetizují 17β‑hydroxysteroid dehydrogenázu a získávají poten‑ ciál produkovat velké množství estradiolu. Během folikulární fáze cyklu získávají postupně také schopnost produkovat progesteron, avšak tato schopnost je až do ovulace potlačena. Inzulinu podobný růstový faktor je lokální růstový faktor nezbytný pro folikulo‑ genezi. Granulózové buňky exprimují jak IGF, tak i jeho receptor (IGF‑1R). Inzulinu podobný růstový faktor zvyšuje sekreci estradiolu v granulózových buňkách. Naopak estradiol podporuje sekreci IGF‑1, dochází ke vzájemné potenciaci sekrece i účinku.

2.4.4

Mechanismy atrezie folikulů

Atrezie je proces, kterým zanikne převážná většina ovariálních folikulů s výjimkou těch, které dosáhnou stadia terciárního folikulu, jsou vybrány a dospějí k ovulaci, tedy asi 300–500 folikulů z celkového množství. Atrezie je podmíněna apoptózou, někteří autoři uvádějí i možný podíl nekrózy bu‑ něk v atretickém procesu. Atrezie začíná apoptózou folikulárních (granulózových) bu‑ něk, u antrálních folikulů je to apoptóza ve vnitřní vrstvě granulózových buněk. Ne‑ nastupuje apoptózou oocytu, kumulárních buněk nebo buněk theky. Je tedy zřejmé, že apoptózu, a tedy i atrezii řídí granulózové buňky. Apoptóza granulózových buněk může být spuštěna jak působením proapoptotic‑ kých faktorů (death ligands), tak i nedostatkem faktorů podporujících přežití. Oba způsoby startu apoptózy probíhají odlišnými cestami, ale konečným důsledkem je akti‑ vace kaspázy 3 s následnou fragmentací deoxyribonukleové kyseliny (deoxyribonucleic acid, DNA) a zánikem buňky.

2.4.5

Ovariální rezerva

Stav ovariální rezervy je určen na jedné straně proliferací zárodečných buněk ve fetál‑ ním období a následným zánikem vzniklých folikulů na straně druhé. Proliferace začí‑ ná z počátečního stavu 1 000–2 000 primordiálních zárodečných buněk, které dospěly do základu gonády a vrcholí vznikem přibližně sedmi milionů potenciálních oocytů uprostřed fetálního života. Protiváhou je zánik oocytů, převážně cestou apoptózy. Úby‑ tek oocytů začíná ve 4. fetálním měsíci při vzniku primordiálních folikulů a pokračuje do konce těhotenství, takže při porodu obsahuje ovarium kolem jednoho až dvou mi‑ lionů primordiálních folikulů. Celkem tedy v tomto období zanikne 85 % oocytů. 36

KAPITOLA 2

V dospělém ovariu zánik jak klidových, tak rostoucích folikulů pokračuje až do vyčer‑ pání a nástupu menopauzy. Menopauza nastupuje, když zbývá asi 1 000 primordiálních folikulů. Rychlost zániku folikulů z důvodu atrezie primordiálních folikulů nebo jejich nadměrné aktivace je individuální a je ovlivněn zejména genetickou predispozicí.

2.5

Ovariální cyklus

Ovariální cyklus popisuje průběh procesů v ovariu od zahájení menstruace až po zá‑ nik žlutého tělíska a následnou menstruaci (v případě, kdy nedojde k otěhotnění). Je třeba si uvědomit, že vývoj folikulů nezačíná v ovariálním cyklu, ten zahrnuje pouze jeho vyvrcholení, které představuje selekce dominantního folikulu a ovulace. Ovariál‑ ní cyklus dělíme na fázi folikulární, jejímž arbitrárním začátkem je menstruace a je charakterizována pokračováním vývoje folikulů do okamžiku ovulace, a fázi luteální, jejímž počátkem je přeměna ovulovaného folikulu na žluté tělísko a končí menstruací po zániku žlutého tělíska (obr. 2.2).

Obr. 2.2 Ovariální cyklus Během plodného období ženy je v ovariu přítomen větší počet aktivovaných rostoucích a malých antrálních folikulů. V luteální fázi cyklu začne určitý počet z nich v závislosti na koncentraci folikulostimulačního hormonu v krvi dále růst a tento růst pokračuje do následujícího cyklu a zároveň dochází k nerovnoměrnému vývoji těchto folikulů, který vrcholí selekcí dominantního folikulu. Folikuly, které urychlily svůj růst a nestaly se dominantními, zaniknou atrezií. Vedoucí folikul dospěje k ovulaci. Po ovulaci následuje opět luteální fáze a během ní výběr dominantního folikulu. Fyziologie reprodukce ženy

37

Reprodukční medicína

2.5.1

Selekce dominantního folikulu

Vedoucí folikul je vybírán ze skupiny folikulů, která vznikla zhruba 290 dní před ovu‑ lací a asi 60 dní před ní dosáhla antrálního stadia. Během této periody mezi aktiva‑ cí primordiálních folikulů a ovulací zaniká většina aktivovaných folikulů atrezií (viz obr. 2.2). V době začátku menstruace bývá v ovariu přítomno kolem 12 antrálních foli‑ kulů o velikosti 2–10 mm a podstatně více menších antrálních folikulů, rovněž schop‑ ných dalšího vývoje při dostatečné koncentraci FSH. Vývoj všech antrálních folikulů je vitálně závislý na koncentraci FSH v krvi promývající ovarium. Centrálním regulátorem selekce dominantního folikulu je gonadoliberin pulz‑ ně uvolňovaný jádry hypotalamu. Je veden dvěma svazky axonů začínajících jednak v nucleus arcuatus v mediobazálním hypotalamu, jednak v area preoptica. Tyto dráhy konvergují na eminentia mediana, kde je gonadoliberin uvolňován do primární plete‑ ně hypofyzárního portálního oběhu. Gonadotropní buňky hypofýzy stimuluje pouze pulzní sekrece gonadoliberinu, naopak stabilní koncentrace gonadoliberinu nebo jeho analog funkce gonadotropních buněk zablokuje. V sekreci FSH se uplatňuje záporná zpětná vazba koncentrace estradiolu, kterou zprostředkuje kisspeptin a neurokinin B, protože neurony gonadotropin‑uvolňujícího hormonu (gonadotropin‑releasing hormone, GnRH) nemají receptory pro estradiol. Estradiol způsobuje vazbou na neurony KNDy supresi sekrece kisspeptinu a neuroki‑ ninu B a stimulaci sekrece dynorfinu, což synergicky snižuje aktivitu GnRH neurono‑ vého systému a v důsledku toho sekreci gonadotropinů (viz kapitolu 1). Klesající produkce steroidů ve žlutém tělísku a dramatický pokles koncentrace in‑ hibinu A způsobí v posledních dnech předchozího ovariálního cyklu vzrůst koncen‑ trace FSH. Dalším faktorem, který působí na koncentraci FSH v pozdní luteální fázi je vzrůst frekvence pulzů GnRH v důsledku poklesu koncentrace estradiolu a proge‑ steronu v krvi. Zvýšená koncentrace FSH akceleruje vývoj skupiny antrálních folikulů a čím je jeho množství větší, tím více folikulů z této skupiny se může vyvíjet až do doby ovulace. Antrální folikuly nejsou na stejném stupni vývoje, předchozí aktivace primordiálních folikulů je postupná, a to vede k nerovnoměrnému růstu a zrání folikulů. Větší folikuly se potom vyvíjejí rychleji a produkují větší množství estradiolu a dalších biologicky aktivních látek. Malé folikuly potřebují ke svému rozvoji větší koncentraci FSH než velké. Zpětnovazební odpovědí na vysokou sekreci estradiolu největším, dominantním folikulem je snížení produkce FSH (obr. 2.3). To vede kromě snížení stimulace samot‑ ným FSH také k produkci mikroprostředí s vyšší koncentrací androgenů ve folikulech vyvíjejících se současně s folikulem dominantním. Kromě toho granulózové buňky největšího folikulu secernují řadu peptidů, které autokrinním a parakrinním mecha‑ nismem prohlubují dominanci největšího folikulu a potlačují růst ostatních. Folikuly, které zaostaly ve vývoji, následně zanikají atrezií. Dominance folikulu je v přirozeném cyklu velmi důležitá pro zábranu vzniku více‑ četného těhotenství, které není u člověka fyziologické. Střídání vývoje dominantního folikulu na pravém a levém ovariu je náhodný jev, střídání není pravidelné. Je to pod‑ 38

KAPITOLA 2

Obr. 2.3 Selekce dominantního folikulu a – hypofýza; b – vedoucí folikul; c – potlačované foli‑ kuly; d – útlum sekrece FSH zápornou zpětnou vazbou zprostředkovanou estradiolem; e – útlum sekrece FSH zápornou zpětnou vazbou zprostředkovanou inhi‑ binem; f – hypofýza secernuje menší množství FSH, které stačí pro podporu dominantního folikulu, ne‑ stačí udržet růst a existenci menších folikulů s menším množstvím receptorů pro FSH; g – parakrinní útlum nedominantních folikulů FSH – folikulostimulační hormon

míněné tím, že vedoucí folikul předstihne ostatní a utlumí je bez ohledu na to, zda jsou na tomtéž nebo na druhém ovariu.

2.5.2

Žluté tělísko

Žluté tělísko (corpus luteum) vzniká po ovulaci jako přechodná endokrinní struktura o velikosti 2–5 cm. Produkuje progesteron, který je nezbytný pro udržení těhotenství. Vzniká z ovulovaného folikulu, jak z jeho granulózových buněk, tak i z buněk thekál‑ ních. Vzrůst koncentrace LH po ovulaci způsobí transformaci stěny folikulu. Ovulovaný folikul je infiltrovaný makrofágy, neutrofilními a eozinofilními leukocyty, které se podí‑ lejí na jeho přestavbě a zejména na vaskularizaci produkcí angiogenních faktorů. Původ‑ ní granulózové (folikulární) buňky jsou odděleny od buněk thekálních bazální laminou. Současně s přeměnou granulózových buněk na větší granulóza‑luteinové a thekálních na menší theka‑luteinové bují endotelové buňky kapilár v theca folliculi a kapiláry pro‑ růstají z theky přes bazální laminu do vrstvy buněk granulózových. Intenzivní vaskulari‑ zace rostoucího corpus luteum má pro jeho funkci zásadní význam, je nezbytná pro pří‑ sun látek potřebných k syntéze a odvod syntetizovaných hormonů do krevního řečiště. Funkce žlutého tělíska je ovlivňována kromě hypofyzárních hormonů i melatoni‑ nem, žluté tělísko obsahuje receptor MT2 a melatonin působí na rovnováhu luteotrofic‑ kých a luteolytických faktorů. Metalonin rovněž zvyšuje produkci progesteronu. Fyziologie reprodukce ženy

39

Reprodukční medicína

Progesteron je syntetizován z cholesterolu, který je do luteinových buněk přijímán ve formě LDL‑komplexů, které se váží na receptory na luteinových buňkách a posléze jsou internalizovány. Vlastní syntéza progesteronu probíhá v mitochondriích. Kromě progesteronu produkují theka‑luteinové buňky androgeny a granulóza‑luteinové estra‑ diol a inhibin A. Pokud nedojde ke vzniku blastocysty a k produkci lidského choriového gonadotro‑ pinu v buňkách trofoblastu, buňky žlutého tělíska zanikají apoptózou a vzniká vazivové corpus albicans.

2.5.3

Hormonální poměry v průběhu ovariálního cyklu

Během folikulární fáze roste koncentrace estradiolu (obr. 2.4) souběžně s růstem foli‑ kulu a přibývajícím množstvím granulózových buněk. Receptory pro FSH se vyskytují výlučně na membránách granulózových buněk. Každá granulózová buňka má na své membráně asi 1 500 receptorů a jejich celkové množství roste s počtem těchto buněk.

a

A 0

4

8

12

b c d

B 16

20

24

28

Obr. 2.4 Průběh sekrece hormonů v ovariálním cyklu Na vodorovné ose jsou vyznačeny dny průměrného cyklu, svislá osa reprezentuje relativní koncentrace jednotlivých hormonů. A – čas vrcholu koncentrace luteinizačního hormonu v krvi; B – čas ovulace (asi 16 hodin po vrcholu luteinizačního hormonu); a – koncentrace folikulostimulačního hormonu; b – koncentrace estradiolu; c – koncentrace progesteronu; d – koncentrace luteinizačního hormonu 40

KAPITOLA 2

V přítomnosti estradiolu stimuluje FSH na granulózových buňkách vznik LH‑recep­ torů. Ty umožňují granulózovým buňkám produkci malého množství progesteronu a 17‑hydroxyprogesteronu, které působí kladnou zpětnou vazbou na estrogeny připra‑ venou hypofýzu a vedou ke zvýšení sekrece LH. Na rozdíl od granulózových buněk thekální buňky obsahují LH‑receptory během všech stadií cyklu. Luteinizační hormon v podstatě stimuluje produkci androstendionu a v menší míře sekreci testosteronu v thekálních buňkách. Androstendion je potom transportován do granulózových buněk, kde je aromatizován na estron a ten konverto‑ ván na estradiol 17β‑hydroxysteroid dehydrogenázou typu 1. Koncentrace LH je na počátku folikulární fáze nízká a začíná vzrůstat ve střední ­folikulární fázi (viz obr. 2.4) v důsledku vzrůstající koncentrace estradiolu, působícího kladnou zpětnou vazbou. Estrogenová zpětná vazba přepíná z negativní na pozitivní. Současné poznatky svědčí pro roli kisspeptinu v tomto procesu. Na regulaci sekrece LH se podílí prostřednictvím kisspeptinu a gonadoliberinu i přímým účinkem na gonado‑ tropní buňky hypofýzy phoenixin (obr. 2.5).

a b

c

B

A

d

e

C

phoenixin kisspeptin gonadoliberin LH

Obr. 2.5 Regulace sekrece luteinizačního hormonu A – hypotalamus; B – detail adenohypofýzy; C – adenohypofýza; a – buňky produkující kisspeptin; b – buňky pro‑ dukující phoenixin; c – buňky produkující gonadoliberin; d – část portálního systému ve stopce hypofýzy; e – buňka produkující luteinizační hormon (upraveno podle Stein LM, Haddock CJ, Samson WK, et al. Peptides 2018;106:45–48) Fyziologie reprodukce ženy

41

Reprodukční medicína

Aby se mohla projevit kladná zpětná vazba, koncentrace estradiolu musí být vyšší než 200 pg/ml v trvání alespoň 48 hodin. Gonadotropiny jsou secernovány pulzním způsobem a frekvence a amplituda pulzů se mění během jednotlivých fází cyklu. Bě‑ hem časné folikulární fáze probíhá sekrece LH s frekvencí jednou za 60–90 minut s re‑ lativně konstantní amplitudou. V pozdní folikulární fázi před ovulací frekvence stoupá a amplituda se zvyšuje s dalším vzrůstem po ovulaci. Růst koncentrace estradiolu směrem ke střední folikulární fázi je doprovázen vzrůs‑ tem tonu opioidů, jejichž koncentrace dosahuje vrcholu asi čtyři dny před ovulací. Tento vzrůst podporuje změnu frekvence a amplitudy gonadoliberinu, frekvence klesá a amplituda se zvětšuje, což vede ke zvýšení sekrece LH. Frekvence a amplituda pul‑ zů gonadoliberinu i LH jsou redukovány v luteální fázi, což je dáno vysokým tonem opioidů indukovaným vysokou koncentrací progesteronu. To je následováno poklesem koncentrace opioidů před menstruací. Endogenní sekrece opioidů je stimulována stresujícími psychickými i fyzikálními podněty. Ženy s mentální anorexií, ženy strádající hladem nebo extrémním stresem mají prostřednictvím sekrece endogenních opioidů blokovaný gonadoliberinový pulz‑ ní generátor, což vede k poklesu sekrece LH a FSH. Důsledkem jsou anovulační cykly a hypotalamická ovariální insuficience.

2.5.4

Tělesná teplota v průběhu cyklu

Všeobecně je znám bifázický průběh teploty v ovariálním cyklu, často však dochází k jeho nesprávné interpretaci s ohledem na vztah k ovulaci a využití při regulaci plodnosti. Hod‑ nota výsledků měření je ovlivněna denní dobou, tělesnou aktivitou a způsobem měření. Teplota tělesného jádra je málo ovlivněna okolní teplotou a v postovulační luteální fázi je vyšší o 0,3–0,7 °C ve srovnání s obdobím před ovulací. Vzestup tělesné teploty je způsoben termogenním efektem progesteronu. Vzestup teploty tělesného jádra je mož‑ né zaznamenat 24 hodin po zvýšení koncentrace progesteronu, po 48 hodinách dosa‑ huje plató (obr. 2.6). Je tedy zřejmé, že k významnému zvýšení tělesné teploty dojde později než 24 hodin po ovulaci. Určit termín ovulace měřením teploty je tedy možné jen retrospektivně. Zvýšená tělesná teplota zůstává po celou dobu existence žlutého tě‑ líska. V těhotenství zůstává tělesná teplota na úrovni teploty v luteální fázi.

2.5.5

Variabilita ovariálního cyklu

Ovariální cyklus se liší intraindividuálně a daleko více interindividuálně, pokud jde o délku cyklu, délku jeho fází a podle toho, zda je ovulační nebo anovulační (obr. 2.7). Byly zaznamenány značné rozdíly mezi anamnestickými údaji a objektivně zjištěným stavem. Uvádíme údaje z publikací založených na objektivních měřeních. Průměrná délka cyklu u nerodivších žen je 30,3 (± 6,7) dne, medián 29 dní, délka folikulární fáze 18,5 (± 6,5), medián 17 dní, délka luteální fáze 11,7 (± 2,8), medián 42

0,3–0,7 °C

KAPITOLA 2

a

A 0

4

8

b c

B

12

16

20

24

28

Obr. 2.6 Průběh bazální teploty v ovariálním cyklu Na vodorovné ose jsou vyznačeny dny průměrného cyklu, svislá osa reprezentuje bazální teplotu a relativní koncentrace hormonů. A – čas vrcholu koncentrace luteinizačního hormonu v krvi; B – čas ovulace (asi 16 hodin po vrcholu luteinizačního hormonu); a – bazální teplota; b – koncentrace progesteronu; c – koncentrace luteinizačního hormonu

Podíl cyklů dané délky

15 %

10 %

5%

0%

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Trvání cyklu (dny) Obr. 2.7 Variabilita ovariálního cyklu Na vodorovné ose jsou uvedeny délky jednotlivých cyklů ve dnech, na svislé ose je podíl žen, které mají příslušnou délku cyklu. Fyziologie reprodukce ženy

43

Reprodukční medicína

12 dní. Uvedená délka luteální fáze zahrnuje období od vzniku žlutého tělíska, nikoliv od ovulace. Na délku cyklu má vliv věk – ženy starší 30 let mají kratší cyklus a kratší folikulární fázi než ženy mladší 30 let. Pokud jde o délku folikulární a luteální fáze, délka folikulární fáze silně koreluje s délkou cyklu. Délka luteální fáze je téměř konstantní, pohybuje se nejčastěji v rozmezí 11–15 dní se střední hodnotou 13 dní. Interindividuální variabilita délky cyklu je značná, cyklus dlouhý 28 dní se vyskytuje asi jen u 13 % žen, převážná většina žen má cyklus kratší nebo delší. V rozmezí 5.–95. percentilu jsou cykly dlouhé 25–32 dní (viz obr. 2.7). Intraindividuální variabilita délky cyklu je rovněž poměrně značná, jen asi 1 % žen má stejnou délku cyklu u čtyř cyklů po sobě následujících. Asi u poloviny žen se délka cyklu mění o pět a více dní. Den ovulace pro délku cyklu 28 dní je nejčastěji 15 (27 %), 16 (21 %) nebo 14 (20 %). Kromě ovulačních se vyskytují i anovulační cykly, a to i u žen s pravidelným cyklem. Podíl anovulačních cyklů se pohybuje od 5,5 % do 12,8 %.

2.6

Menstruační cyklus

Menstruační cyklus je období od začátku jedné menstruace k začátku další. Je zcela podřízen ovariálnímu cyklu (viz kapitolu 2.5). Odráží průběh změn endometria, jejichž cílem je příprava pro implantaci embrya. Endometrium je v průběhu menstruačního cyklu charakteristicky ovlivňováno estradiolem a progesteronem a dalšími látkami. Délka menstruačního cyklu je velmi individuální a mění se v průběhu času i u jedné ženy. Změny endometria v průběhu cyklu je možné pozorovat ultrasonograficky, po‑ mocí cytologického, histologického nebo molekulárněgenetického vyšetření bioptátu.

2.6.1

Obecná stavba endometria

Lidské endometrium je definováno svou schopností vykonávat protichůdné funkce, často současně, a plynule přecházet mezi různými fyziologickými stavy. Například během menstruace dochází paralelně k aktivaci reparačních mechanismů. Optimální plodnost závisí na receptivním endometriu schopném přijetí i selekce a odmítnutí em‑ brya a těhotenství vyžaduje transformaci cyklické sliznice na robustní tkáň schopnou spoluvytvářet placentu. Endometrium je sliznice vystýlající děložní dutinu, skládá se z lamina propria muco‑ sae, což je vazivové stroma složité stavby, a lamina epithelialis, která se zanořuje do va‑ zivového stromatu ve formě tubulárních žlázek. Endometrium nasedá bezprostředně na myometrium. Stavba povrchového epitelu, vazivového stromatu i žlázek se výrazně mění v průběhu cyklu (obr. 2.8). Endometrium má dvě vrstvy, lišící se změnami v průběhu cyklu a zejména tím, že k myometriu bližší vrstva zona basalis zůstává i během menstruace a podílí se na rege‑ neraci endometria, vzdálenější vrstva zona functionalis se během menstruace odlučuje. 44

KAPITOLA 2

a

c

b

d e A

B

C

D

E

Obr. 2.8 Vývoj endometria v průběhu menstruačního cyklu A – Endometrium první den menstruačního cyklu (první den krvácení). Stroma endometria je infiltrováno leukocyty. Krev začíná rozvolňovat sliznici destruovanou leukocyty; B – Endometrium po skončení menstruace. Zůstala zachovaná bazální vrstva endometria a dna endometriálních žlázek s kmenovými buňkami; C – Začátek proliferační fáze. Endome‑ trium se regenerovalo z bazální vrstvy a epitelu žlázek. Žlázky jsou přímé. Ve stromatu je málo leukocytů; D – Pokročilá proliferační fáze. Žlázky se začínají vinout. Ve stromatu přibývají leukocyty; E – Sekreční fáze. Žlázky jsou vývrtkovitě vinuté. Stroma je značně infiltrováno leukocyty; a – epitel; b – zona functionalis endometria; c – vinutá žlázka; d – zona basalis endometria; e – myometrium

Povrchový epitel endometria

Povrchový epitel endometria je jednovrstevný kubický až cylindrický, může mít i podobu víceřadého cylindrického epitelu. Buňky mají výraznou apikobazální po‑ laritu, obsahují běžné buněčné organely, jejichž morfologie se během menstruač‑ ního cyklu mění, jak uvedeme u jednotlivých fází vývoje endometria. V průběhu cyklu se mění i tvar buněk povrchového epitelu a zastoupení mikroklků a řasinek na jejich povrchu. Během části cyklu obsahují buňky povrchového epitelu v jádře specifické struktury, nukleolární kanálkový systém, systém tubulů spojujících jadér‑ ko s cytoplazmou (obr. 2.9 a 2.10).

Žlázky endometria

Žlázky mají v zona basalis podobu rozvětvených anastomozujících trubiček, z nichž vycházejí tubulózní žlázky procházející zona functionalis kolmo k povrchu a ústící na povrchu endometria (obr. 2.11). Rozvětvené žlázky v zona basalis obsahují kme‑ nové buňky, z nichž se obnovují jak žlázky, tak povrchový epitel. Fyziologie reprodukce ženy

45

Reprodukční medicína

Obr. 2.9 Luminální epitel endometria v proliferační fázi A – Epitelová buňka na začátku proliferační fáze; B – Epitelová buňka od 6. dne menstruačního cyklu; C – Sousedící epitelové buňky před ovulací, jedna má mikroklky, druhá řasinky; D – Epitelová buňka v době ovulace; a – Golgiho aparát; b – buněčné jádro; c – jadérko; d – granulární endoplazmatické retikulum; e – mitochondrie; f – mikroklky; g – mikrovezikuly; h – primární lysozom; i – granula glykogenu; j – řasinky (kinocilie); k – bazální tělíska řasinek; l – interdigitace mezi buňkami; m – uvolněné mikrovezikuly; n – cisterna endoplazmatického retikuly přikládající se k mitochondrii; o – zvětšující se mitochondrie

Obr. 2.10 Luminální epitel endometria v sekreční fázi A – Epitelová buňka na začátku sekreční fáze – cca 5 dní po ovulaci; B – Epitelová buňka asi 8 dní po ovulaci; C – Epite‑ lová buňka na konci sekreční fáze; a – rozvětvené mikroklky; b – glykogenová granula; c – jádro s cytoplazmatickými invaginacemi; d – nukleolární kanálkový systém; e – jednoduché nevětvené mikroklky; f – kondenzující jádro; g – di‑ latované cisterny granulárního endoplazmatického retikula; h – degenerující mitochondrie 46

KAPITOLA 2

Obr. 2.11 Struktura endometriálních žlázek A – luminální epitel; B – zona functionalis endometria; C – zona basalis endometria; D – myometrium; a – přímý průběh žlázek v zona functionalis; b – síť anastomózujících žlázových tubulů v zona basalis; c – hranice mezi zona basalis a zona functionalis

Stroma endometria

Vazivové stroma obsahuje vazivové buňky, krevní kapiláry a imunitní buňky. Krev‑ ní kapiláry jsou napájeny arteriolami pronikajícími ze svalové vrstvy (myometria). Hlavním typem buněk vazivového stromatu jsou modifikované fibroblasty nazývané endometriální stromální buňky. Další důležitou komponentou jsou kmenové buňky, uložené při bázi endometria a účastnící se na obnově stromatu endometria. Stroma endometria dále obsahuje uterinní NK‑buňky (přirozené zabíječské buňky, natural killer cells), kterých je asi 70 % z přítomných leukocytů, dále neutrofilní, bazofilní a eozinofilní leukocyty, monocyty a makrofágy. Endometriální stromální i epitelové buňky produkují C‑C motif chemokine ligand 5 (CCL5, dříve RANTES), chemokin, který má důležitou úlohu v rekrutaci T‑lymfocytů, monocytů, bazofilů a eozinofilů do endometria. Vedle regulace leukocytární migrace hrají chemokiny roli v apoptóze žlázových a stromálních buněk.

Cévní zásobení endometria

Endometrium je zásobeno krví větvemi arteria uterina přicházejícími z myometria. Tyto větvičky vytvářejí aa. arcuatae, probíhající v myometriu rovnoběžně s hranicí myometria a endometria. Z nich vybíhají kolmo na tuto hranici orientované bazální arterie, které vytvářejí v zona functionalis subepiteliální pleteň. Arterioly se větví Fyziologie reprodukce ženy

47

Reprodukční medicína

v kapilární síti a sbírají se do venul, ústících do vv. arcuatae. Venuly se místy rozšiřují v malé lakuny (obr. 2.12). Arterioly mají včetně spirální části typickou stavbu arteriol, mají endotelovou výstel‑ ku nasedající na lamina basalis, medii tvořenou jednou až dvěma vrstvami hladkých svalových buněk a tenkou vazivovou adventicii, obsahující adventiciální kmenové buň‑ ky. Kapiláry jsou tvořeny endotelovou vrstvou, jejíž buňky jsou spojené pomocí tight junctions, endotelové buňky obklopuje speciální lamina basalis a pericyty.

2.6.2

Hormonální receptory v endometriu

V endometriu je přítomna řada hormonálních receptorů. Studovány byly zejména re‑ ceptory steroidních hormonů. Cílovými buňkami androgenů jsou endometriální stromální buňky, které obsahují androgenní receptor (AR), v zona functionalis během proliferativní fáze a v bazální zóně během celého menstruačního cyklu. Během sekreční fáze jsou AR ve stromálních buňkách zona functionalis a v epitelových buňkách endometria potlačeny a po poklesu koncentrace progesteronu v případě, že nenastalo těhotenství, se zvyšuje jejich exprese. Jaderný glukokortikoidní receptor (GR) je přítomen ve stromálních a endotelových buňkách a NK-buňkách. V době menstruace je výskyt GR zvýšen.

Obr. 2.12 Cévní zásobení endometria A – luminální epitel; B – zona functionalis; C – zona ba‑ salis; D – myometrium; a – větvička a. uterina vysílající a. arcuata; b – větvička vena uterina; c – a. recta vycházející z a. arcuata a ústící do a. basalis; d – vena; e – a. spiralis; f – venózní lakuna; g – endometriální žlázka; h – subepitelová síť arteriol 48

KAPITOLA 2

Estrogenové receptory (ER) jsou během proliferační fáze lokalizovány v jádrech buněk epitelu endometria a ve stromálních buňkách. Během sekreční fáze množství estrogenových receptorů klesá. Estrogenový receptor α je přítomen v epitelových buň‑ kách žlázek a povrchových epitelových buňkách během proliferační fáze a jeho množ‑ ství klesá během sekreční fáze. Estrogenový receptor β se nemění dynamicky ani v epi‑ telových ani v endometriálních stromálních buňkách a je přítomen v endotelových buňkách a imunitních buňkách, které neobsahují ERα. V endometriu se nacházejí dva typy progesteronových receptorů (PR), a to receptory A (PR‑A) a receptory B (PR‑B). Jejich exprese je stimulována estradiolem. Progestero‑ nový receptor A je transkripčně mnohem méně aktivní a je dominantním inhibitorem transkripce indukované PR‑B a dalšími steroidními hormony. V proliferační fázi jsou progesteronové receptory lokalizovány v jádrech epitelových a stromálních buněk. Bě‑ hem sekreční fáze převažují PR‑A a PR jsou přítomny v buňkách stromatu zona functio‑ nalis. Endometriální stromální buňky v zona functionalis zůstávají citlivé k progesteronu během sekreční fáze a v zona basalis po celou dobu menstruačního cyklu. Decidualizace je spojena s rychlým poklesem množství PR‑B, čímž se stane dominantní PR‑A. Dalšími receptory přítomnými v endometriu jsou LH‑receptory a receptory pro re‑ laxin LGR7 a LGR8.

2.6.3

Lokální produkce hormonů v endometriu

Kromě produkce hormonů ovlivňujících endometrium ve žlutém tělísku hrají význam‑ nou úlohu v řízení funkce endometria lokálně produkované hormony. V endometriu jsou lokálně syntetizovány estrogeny (estron a estradiol), androgeny (androstendion, testosteron a dehydroepiandrosteron) a glukokortikoidy (kortizol), které hrají vý‑ znamnou roli v endometriální funkci. Lokálně syntetizované glukokortikoidy mírní zánětlivé procesy, které provázejí menstruaci. Syntéza glukokortikoidů v endometriu je v době menstruace zvýšena současně se zvýšeným výskytem GR. Pro období deci‑ dualizace endometria je charakteristická sekrece prolaktinu ve stromálních buňkách.

2.6.4

Endometrium v proliferační fázi

Proliferační fáze menstruačního cyklu se překrývá s folikulární fází ovariálního cyklu. Z řídících hormonů dominuje estradiol. Během proliferační fáze jsou žlázky endomet‑ ria úzké, tubulózní, jsou nacházeny nepočetné mitózy a jejich epitel má víceřadé uspo‑ řádání. Tloušťka endometria se pohybuje mezi 0,5 až 5 mm. Na začátku proliferační fáze jsou epitelové buňky kubické nebo nízce cylindrické, od 6. dne dochází ke zvyšování buněk, na povrchu buněk jsou mikroklky. Báze buněk je rovná. Glykogen se objevuje kolem 7.–9. dne, zejména v bazální části buněk (viz obr. 2.9). Fyziologie reprodukce ženy

49

Reprodukční medicína

Před ovulací se prodlužují mikroklky a zvyšuje se jejich počet. Zmnožují řasinky na povrchu buněk, až 25 % buněk nese řasinky. Začínají se vytvářet interdigitace mezi sousedními buňkami (viz obr. 2.9). V době ovulace dochází k redukci počtu vezikul v apikální části buněk, jsou vylučo‑ vány ekrinním způsobem do lumina dělohy (viz obr. 2.9).

2.6.5

Endometrium v sekreční fázi

Sekreční fáze menstruačního cyklu se překrývá s luteální fází cyklu ovariálního. Od termínu ovulace a vzniku žlutého tělíska se odvozuje další vývoj endometria. Do‑ minantním řídícím hormonem je progesteron produkovaný žlutým tělískem. Tloušťka endometria v sekreční fázi se pohybuje v rozmezí 7–12 mm. Čtyři až pět dní po ovulaci obsahují buňky masivní množství glykogenu, který se za‑ číná hromadit v apikální části buněk. V dalším průběhu sekreční fáze dochází k větvení mikroklků a na laterálním povrchu buněk se prohlubují interdigitace (viz obr. 2.10). Povrch jádra je členitý, s cytoplazmatickými invaginacemi. Přibližně tři dny po ovulaci se objevují struktury nukleolárního kanálkového systému. Množství těchto struktur se začne snižovat devět dní po ovulaci a deset dní po ovulaci nejsou přítomné (viz obr. 2.10). Přibližně osm dní po ovulaci se jádro stává pyknotickým, asi deset dní po ovulaci jsou mikroklky na povrchu buněk opět jednoduché. V několika dnech předcházejících menstruaci dojde k snížení buněk a redukci obsahu glykogenu. Epitel žláz je přibližně dva dny po ovulaci zřetelněji víceřadý, v bazálních částech epitelu se hromadí glykogen a jádra se posunují k povrchu buněk. Dále se se žlázky více stáčejí a dilatují, přibližně čtyři dny po ovulaci se zmenšují vakuoly v epitelových buňkách a jsou lokalizovány blízko jádra. Glykogen se přesouvá do apikálních částí buněk. Asi pět dní po ovulaci mizí víceřadé uspořádání i vakuoly a objevuje se sekret v luminu žlázek. Počínaje přibližně 7. nebo 8. dnem po ovulaci dochází k decidualizaci endometria, která u člověka nastává i bez spoluúčasti embrya v každém ovulačním cyklu. Decidua‑ lizace je popsána v kapitole 4.3.

2.6.6

Menstruace

Pokud nedojde k implantaci embrya, dojde k regresi žlutého tělíska, které se změní ve vazivovou tkáň podobnou jizvě. Následně dojde k poklesu koncentrace estradiolu a progesteronu. Tento pokles, zejména pokles koncentrace progesteronu, iniciuje ná‑ stup menstruace, během níž vrchní funkční vrstva endometria (zona functionalis) je destruována a odplavena menstruační krví. Menstruační krvácení trvá průměrně 4 až 6 dní, meze normy jsou 2 až 8 dní. Pokles koncentrace progesteronu vyvolá v endometriu řadu změn. Patří k nim edém tkáně, přechodná vazokonstrikce a následný zvýšený průtok krve, zvýšená prostup‑ 50

KAPITOLA 2

nost cév a jejich fragilita a další. Účinky poklesu koncentrace progesteronu se projeví ve dvou fázích. V první fázi vyvolají chemokiny rekrutaci, aktivaci a migraci leukocytů do endo‑ metria. Jsou to zejména interleukin 6 a chemokiny CCL11, CCL2, CXCL10 a CXCL8 a faktor stimulující migraci granulocytů a makrofágů (granulocyte‑macrophage colo‑ ny‑stimulating factor, GM‑CSF). Buněčná odpověď na pokles progesteronu je řízena transkripčním faktorem nukleárním faktorem kappa B (NF‑κB), což je transkripční faktor v organismu řídící zánětlivé procesy. Cesta NF‑κB je v endometriu inhibována progesteronem, jeho pokles způsobí její aktivaci. Ve druhé fázi nastává účinek zvýšené produkce cytokinů a do endometria prou‑ dí buňky vrozené imunity (neutrofilní, eozinofilní a bazofilní leukocyty, NK‑buňky a makrofágy). Leukocyty hrají významnou úlohu v zahájení destrukce tkáně. Makrofá‑ gy jsou přítomny v endometriu po celou dobu menstruačního cyklu, s nástupem men‑ struace jejich množství mírně narůstá a odklízejí apoptotické buňky. Populace mak‑ rofágů v endometriu pochází ze dvou zdrojů. Množí se jednak proliferací makrofágů přítomných v endometriu, jednak diferenciací z monocytů rekrutovaných do tkáně. Chemotaktickým stimulem pro monocyty je cytokin CCL2 (MCP‑1, monocyte che‑ moattractant protein‑1). Invaze leukocytů je spojena s aktivací a uvolněním matrix metaloproteináz s následnou destrukcí mezibuněčné hmoty. Druhá fáze už není závislá na progesteronových receptorech.

Hemostáza

Poškození endometria a jeho cév při menstruaci vyžaduje pohotové ukončení zánětli‑ vých změn, vazokonstrikci spirálních arterií a efektivní hemostatickou reakci. Na hemostáze v endometriu se jen v malé míře podílejí trombocyty. Mnohem důle‑ žitější je vazokonstrikce a aktivace hemokoagulační kaskády. Hemokoagulační kaskáda je zde aktivována oběma klasickými cestami, vnější i vnitřní. Obě vyúsťují v konverzi faktoru X na faktor Xa, který dále katalyzuje konverzi protrombinu na trombin s ko‑ nečným efektem tvorby fibrinu z fibrinogenu. Následná degradace fibrinu předcházející regeneraci je zajišťována fibrinolytickým systémem, který zahrnuje konverzi plazminogenu na plazmin. Na tom se účastní ak‑ tivátory plazminogenu, tkáňový plazminogenový aktivátor a urokinázový plazminový aktivátor, které jsou v endometriu obsaženy.

2.6.7

Regenerace endometria

Dva dny po začátku menstruace začínají estrogeny produkované rostoucími folikuly stimulovat regeneraci endometria. Reparace endometria po menstruaci probíhá bez jizvy a je ukončena za 3–5 dní. Ovlivňuje ji řada faktorů, mezi nimi hypoxický faktor 1 (hypoxia‑inducible factor 1-alpha, HIF‑1α), produkovaný v důsledku hypoxie vyvolané vazokonstrikcí na začátku menstruace, a angiogenní cévní endotelový růstový faktor Fyziologie reprodukce ženy

51

Reprodukční medicína

(vascular endothelial growth factor, VEGF), jehož tvorba se zvyšuje už během menstru‑ ace. Regenerace endometria začíná reparací epitelu, která předchází expanzi stromatu. Regenerace probíhá ostrůvkovitě, epitel vyrůstá ze zbytků žlázek a buňky z nich přerůs‑ tají po povrchu endometria, až se setkají s epiteliemi vyrůstajícími ze sousedních žlázek. Zdrojem regenerace epitelu jsou kmenové buňky v zona basalis. Při reparaci endometria hrají významnou úlohu leukocyty. Proliferující a diferencující se endometriální buňky exprimují receptory chemokinů. Leukocyty vcestovalé do endo‑ metria produkují chemokiny, růstové faktory a řadu proteáz zapojených do přestavby tká‑ ně a angiogeneze. Chemokiny (např. interleukin 8) jsou účinným angiogenním činitelem stimulujícím chemotaxi endotelových buněk a výstavbu nové cévní sítě. Makrofágy odstra‑ ňují buněčný detritus a přispívají k remodelaci a reparaci zona functionalis endometria.

2.6.8

Reakce endocervikálních žlázek

Mucinózní žlázky v cervikálním kanále jsou ovlivňovány změnami steroidních hormo‑ nů. Bezprostředně po menstruaci je cervikálního hlenu málo a je vazký. Během pozdní folikulární fáze je pod vlivem vzrůstající koncentrace estradiolu cervikální hlenu vel‑ ké množství, je čirý a elastický. Jeho množství se zvyšuje oproti časné folikulární fázi 30krát. Tažnost hlenu je vysoká, pod mikroskopem tvoří typické arborizace, způsobené krystalizací složek sekretu. Po ovulaci se vzrůstem koncentrace progesteronu se cervi‑ kální hlen stává hustým, viskózním a kalným a jeho množství klesá.

2.6.9

Reakce vaginální sliznice

Změny hormonálních koncentrací estradiolu a progesteronu mají charakteristický vliv na vaginální epitel. Během časné folikulární fáze mají odloupané vaginální epitelie ve‑ zikulární jádra a jsou bazofilní. Během pozdní folikulární fáze se pod vlivem zvyšující se koncentrace estradiolu stávají jádra epitelií pyknotickými a cytoplazma je acidofilní. S růstem koncentrace progesteronu v luteální fázi klesá podíl acidofilních buněk a zvy‑ šuje se podíl leukocytů.

2.6.10 Somatické a psychické reakce organismu v menstruačním cyklu Menstruace je jev podobný zánětu, je během ní vyplavováno velké množství biologicky účinných látek. Symptomy spojené s menstruací, jako jsou bolesti břicha, křeče v pánvi a gastrointestinální příznaky pozitivně korelují s plazmatickými koncentracemi hapto‑ globinu, CCL5, IGF‑1 a inhibitorem plazminového aktivátoru, negativně s koncentrací estradiolu a progesteronu. Bylo rovněž zjištěno, že koncentrace cytokinů CCL2, CCL5, CCL11 a epidermálního růstového faktoru (epidermal growth factor, EGF) jsou signi‑ fikantně vyšší u žen s vyjádřenými symptomy spojenými s menstruací. Suma neuro­ 52

KAPITOLA 2

toxických cytokinů CCL2, CCL11 a CCL5 je signifikantně asociována s projevy deprese, napětí v prsou a anxietou. Průběh menstruačního cyklu provází retence vody v organismu. Retence začíná být patrná obvykle po ovulaci, postupně narůstá a vrcholí při začátku menstruace a ode‑ znívá během menstruace. Tyto změny pravděpodobně souvisejí s aktivací renin–angio‑ tenzin–aldosteronového systému v luteální fázi ovariálního cyklu. Kolísání hemokoagulačních faktorů během menstruačního cyklu není výrazné, sní‑ žené hodnoty, zejména von Willebrandova faktoru, faktoru VIII a krevních destiček, byly zjištěny během menstruace a časné folikulární fáze. Premenstruální psychické změny mohou zahrnovat podrážděnost, labilitu nálady, depresivní náladu i kognitivní změny, například nesnáze se soustředěním. Na tyto psy‑ chické změny má pravděpodobně vliv dysregulace metabolitu progesteronu, allopreg‑ nanolonu v kombinaci se serotoninergními a GABAergními drahami. Během menstruačního cyklu dochází k narůstání intenzity chuťové i čichové per‑ cepce. Zároveň se směrem ke konci cyklu zvyšuje preference sladké chuti a snižuje ne‑ chuť na slané a kyselé.

2.7

Ovulace

Úspěšný proces ovulace vyžaduje, aby vývojově kompetentní oocyty byly uvolněny v pravý čas z ovariálního folikulu. Resumpci meiózy, uvolnění oocytu, strukturní re‑ modelaci a luteinizaci folikulu řídí somatické buňky folikulu, které reagují na ovulační stimulus; oocyt pak řídí diferenciaci kumulu. Kritická stadia zrání folikulu a vazba tohoto zrání na uvolnění oocytu z folikulu jsou koordinovány komplexní mezibuněč‑ nou komunikací. Řízení ovulace využívá řadu vstupů zahrnujících endokrinní, imu‑ nitní a metabolické signály a intrafolikulární parakrinní faktory z thekálních, granu‑ lózových (nástěnných) a kumulárních buněk a samotného oocytu, které konvergují do komplexu kumulus–oocyt.

2.7.1

Vznik Graafova folikulu

Asi šest dní před ovulací je vývoj folikulu značně urychlen, a můžeme jej v tomto obdo‑ bí označit jako Graafův. Graafův folikul představuje velmi speciální prostředí pro vývoj oocytu v období těsně před ovulací. Folikulární tekutina je zčásti tvořena přestupem krevní plazmy a většina obsažených látek přechází do folikulární tekutiny z krve. Další složky jsou produktem granulózových a kumulárních buněk. Preovulační folikul obsahuje oocyt ve stadiu zárodečného váčku v profázi I meiotic‑ kého dělení. Dále obsahuje tři hlavní odlišné linie somatických buněk. Thekální buňky jsou specializované ovariální stromální buňky oddělené od granulózových buněk lami‑ na basalis, dvě linie folikulárních buněk jsou navzájem oddělené folikulárním antrem. Linie folikulárních buněk se rozliší během růstu folikulu podle toho, zda jsou v kontaktu Fyziologie reprodukce ženy

53

Reprodukční medicína

s lamina basalis folikulu, pak jde o granulózové buňky (nástěnné, murální granulózové buňky), nebo v kontaktu s oocytem, pak jde o buňky kumulární. Vrstva granulózových buněk vystýlající folikul se nazývá membrana granulosa. Theca folliculi externa obsahu‑ je kromě buněk typu fibroblastů kontraktilní elementy, obsahující aktin a receptory ­endotelinů. Není jisté, zda jde o myofibroblasty nebo hladké svalové buňky (obr. 2.13).

Obr. 2.13 Vývoj preovulačního folikulu (12–34 hodin) A – Folikul 12 hodin od vzestupu koncentrace luteinizačního hormonu (asi 24 hodin před ovulací). Oocyt je na stadiu záro‑ dečného měchýřku, kumulární buňky jsou zřetelně oddělené od nástěnných granulózových buněk. Granulózové a kumulár‑ ní buňky postupně luteinizují, luteinizovaná je i část buněk theca folliculi interna. V theca folliculi externa se množí krevní kapiláry, které se objevují i v theca interna; B – Folikul 20 hodin od vzestupu luteinizačního hormonu (asi 16 hodin před ovulací). Asi 15 hodin po vzestupu luteinizačního hormonu došlo k zániku zárodečného měchýřku, chromozomy oocytu jsou v metafázovém postavení. Mezi kumulárními buňkami se začíná hromadit kumulární matrix. Krevní kapiláry v theca folliculi se dále zmnožují. Thekální buňky jsou luteinizované; C – Folikul 34 hodiny od vzestupu koncentrace luteinizačního hormonu (asi 2 hodiny před ovulací) – oblast kumulu. Oocyt prodělal první zrací dělení a vydělil 1. pólocyt, chromozomy jsou v metafá‑ zi II. zracího dělení, případně ještě v telofázi I. zracího dělení. Kumulus je plně expandovaný, prostor mezi kumulárními buň‑ kami je vyplněn hlenovitou matrix; D – Folikul 34 hodiny od vzestupu koncentrace luteinizačního hormonu (asi 2 hodiny před ovulací) – stěna folikulu. Granulózové i thekální buňky jsou luteinizované, théka je protkaná sítí krevních kapilár, které zasa‑ hují i do protruzí granulózy do antra folikulu. Ve stěně folikulu jsou leukocyty; E – Folikul 34 hodiny od vzestupu koncentrace luteinizačního hormonu (asi 2 hodiny před ovulací) – apex folikulu. Na apexu folikulu dochází k apoptóze buněk povrchového epitelu a destrukci tunica albuginea i stěny folikulu. Stěna folikulu v oblasti apexu je prostoupena leukocyty; a – cumulus oophorus; b – membrana granulosa; c – theca folliculi interna; d – theca folliculi externa; e – stroma ovarii; f – matrix kumu‑ lu; g – protruze stěny folikulu s krevní kapilárou; h – povrchový epitel ovaria; i – kumulární buňka; j – granulózová buňka; k – thekální buňka (luteinizovaná); l – kontraktilní buňka (hladká svalová nebo myofibroblast); m – krevní kapilára; n – leukocyt 54

KAPITOLA 2

Pro přípravu a průběh ovulace je nezbytná přímá komunikace a parakrinní inter‑ akce mezi oocytem a uvedenými somatickými buňkami. V odpověď na vrchol LH se struktura folikulu rychle remodeluje pomocí řady paralelních procesů. Jedná se o roz‑ puštění bazální laminy, neovaskularizaci, vznik specifické extracelulární matrix mezi kumulárními buňkami spojený s expanzí kumulu a resumpci meiózy v oocytu. Dochá‑ zí k translaci mnoha genů, jejímž produktem jsou proteiny sekundární intrafolikulární signální sítě i důležité efektorové proteiny. Před ovulací musí být splněny tři základní předpoklady: z Buněčná linie kumulárních buněk se odlišila od granulózových buněk a je nastavena oboustranná komunikace s oocytem. z Vrchol LH inicioval mnohočetné kaskády začínající v granulózových buňkách, které spustí paralelní procesy zrání oocytu a exprese ovulačních genů. z Faktory uvolňované granulózovými i kumulárními buňkami spustí procesy rozruše‑ ní apexu folikulu a uvolnění zralého kumulu s oocytem.

2.7.2

Oocyt určuje diferenciaci kumulárních buněk

Buňky přímo obklopující oocyt jsou speciální linií označovanou jako kumulární buň‑ ky. Pocházejí stejně jako nástěnné granulózové buňky ze společného předka v pre‑ antrálních folikulech folikulárních buněk. Diferencovaly se po fyzickém oddělení kompartmentů vznikem antra folikulu, jehož výsledkem je komplex kumulus–oocyt, nasedající na vrstvu nástěnných granulózových buněk a z větší části obklopený foliku‑ lární tekutinou. Komplex kumulus–oocyt představuje viditelně odlišný kompartment složený z oocytu a 3–4 koncentrických vrstev kumulárních buněk, které jej obklopují (celkem asi 2 000 buněk). Kumulární buňky reagují jinak než nástěnné buňky na endokrinní vlivy, mají jiný osud a hrají kritickou úlohu, protože vytvářejí prostředí pro vývoj oocytu a udržují zá‑ stavu meiózy. Odstranění kumulárních buněk v závěrečných hodinách maturace těžce poškozuje vývojovou kompetenci oocytu. Diferenciaci granulózových buněk na buňky kumulární přímo řídí oocyt. Přesto‑ že je na tomto stadiu vývoje transkripčně neaktivní, probíhá v něm translace řady proteinů. Dva oocytem secernované morfogeny – růstový a diferenciační faktor 9 (growth differentiation factor 9, GDF‑9) a kostní morfogenetický protein 15 (bone morphogenetic protein 15, BMP‑15) – řídí expresi genů v kumulárních buňkách. Pod jejich vlivem je v nich potlačena exprese LH‑receptoru, která je v nástěnných granulózových buňkách řádově vyšší než v kumulárních buňkách. Současně GDF‑9 a BMP‑15 aktivují expresi klíčových metabolických genů v kumulárních buňkách, například enzymy glykolýzy a biosyntézy cholesterolu, které jsou klíčovými faktory přežití a získání kompetence oocytu. Oocyt není schopen metabolizovat glukózu a energetický zdroj pyruvát dostává z kumulárních buněk prostřednictvím transzo‑ nálních výběžků. Mimoto do oocytu proudí adenosintrifosfát (adenosine triphos‑ phate, ATP), cyklický adenosinmonofosfát (cyclic adenosine monophosphate, Fyziologie reprodukce ženy

55

Reprodukční medicína

cAMP) a cyklický guanosinmonofosfát (cyclic guanosine monophosphate, cGMP), které udržují oocyt v profázi I meiózy (obr. 2.14). Vysoká koncentrace cAMP pro­ dukovaného kumulárními buňkami a transportovaného do oocytu prostřednictvím gap junctions udržuje v klidovém stavu komplex promeiotických faktorů. Kumulár‑ ními buňkami produkovaný cGMP, rovněž přenášený přes gap junctions, inaktivuje v oocytu fosfodiesterázu 3A, která by metabolizovala cAMP a eliminovala jeho vliv. Kumulární buňky tedy hrají kritickou roli v řízení meiózy v oocytu. Komunikace mezi oocytem a kumulárními buňkami prostřednictvím gap junctions je závislá na connexinu 37.

Obr. 2.14 Vztah mezi oocytem a kumulárními buňkami Kumulární buňky předávají do oocytu cestou transzonálních výběžků a gap junctions zdroj energie pyruvát a regulační molekuly cAMP a cGMP, které udržují oocyt na stadiu zárodečného měchýřku. Přerušení gap junctions zastaví proud těchto molekul, a to umožní zánik zárodečného měchýřku a pokračování meiózy. Oocyt parakrinním způsobem pomocí molekul GDF‑6 a BMP‑15 řídí transformaci folikulárních buněk na kumulární. a – kumulární buňky (corona radiata); b – transzonální výběžky folikulárních buněk; c – gap junction; d – zárodečný měchýřek (germinal vesicle, jádro) cAMP – cyklický adenosinmonofosfát, cyclic adenosine monophosphate; cGMP – cyklický guanosinmonofosfát, cyclic guanosine monophosphate; GDF‑6 – růstový diferenciační faktor 6, growth differentiation factor 6; BMP‑15 – kostní morfogenetický protein 15, bone morphogenetic protein 15 56

KAPITOLA 2

2.7.3

Mechanismy spuštění ovulace

Ovulační signál, vrchol LH, je vyvolán pozitivní zpětnou vazbou estradiolu v gonado‑ tropních buňkách adenohypofýzy. Aby mohl vyvolat pozitivní zpětnou vazbu, musí být vedoucí folikul velký alespoň 15 mm. Bezprostředně před vrcholem LH koncentrace estradiolu dramaticky klesá. Přitom hraje úlohu potlačení receptorů a přímá inhibice syntézy estrogenů progesteronem. Postovulační pokles koncentrace LH je pravděpo‑ dobně způsoben ztrátou pozitivní zpětné vazby estradiolu, vzestupnou zpětnou vazbou progesteronu a down regulací receptorů GnRH. Začátek vzestupu LH nastává asi 34 až 36 hodin před ovulací, ovulace nastává při‑ bližně 10–12 hodin po vrcholu LH. Vrchol LH stimuluje pokračování meiózy a do­ končení prvního meiotického dělení s vyloučením prvního pólocytu. Stimuluje také luteinizaci granulózových buněk a syntézu progesteronu, během prvních 12 hodin od začátku vzestupu LH se zastavuje proliferační aktivita granulózových buněk, probí‑ há jejich luteinizace a začínají syntetizovat progesteron (obr. 2.15).

A

B

C

D

EF

b

a 0

4

8

12 16 20 24 28 32 36 40 44 h

Obr. 2.15 Časový průběh periovulačního období. Na vodorovné ose je čas v hodinách, svislá osa vyjadřuje relativní koncentraci hormonů. Časové údaje jsou průměrné, platí pro typický cyklus. A – začátek vzestupu koncentrace LH; B – 15 hodin po začátku vzestupu LH dochází k zániku zárodečného měchýřku; C – 20 hodin po začátku vzestupu LH vstupuje oocyt do metafáze II; D – 24 hodin po začátku vzestupu LH dosahuje koncentrace LH vrcholu; E – 35 hodin po začátku vzestupu LH dojde k 1. zracímu dělení a oocyt vstupuje do metafáze II; F – 36 hodin po začátku vzestupu koncentrace LH nastává ovulace; a – křivka koncentrace LH; b – křivka koncentrace progesteronu LH – luteinizační hormon Fyziologie reprodukce ženy

57

Reprodukční medicína

Vrchol LH je iniciátorem procesů vedoucích ke spuštění a koordinaci konečných stadií zrání oocytu a ruptury folikulu. Cirkulující LH se váže na LH‑receptory, přítom‑ né v nástěnných granulózových buňkách. Vazba LH na LH‑receptory vede k aktivaci mnoha signálních drah, včetně dráhy proteinkinázy A, ERK1/2 (extracellular signal‑regulated kinases 1/2), proteinkinázy C a Ras, které jsou efektorem specifických dějů zrání folikulu i ruptury folikulu. Aktivace adenylátcyklázy účinkem LH‑receptorů uzavře gap junctions, což vede ke ztrátě přímé transzonální komunikace mezi oocytem a kumulárními buňkami. Zamezí tak transferu cAMP a cGMP z kumulárních buněk do oocytu. Koncentrace cAMP v oocytu se pak dále snižuje účinkem fosfodiesterázy 3A, neinhibované cGMP, což vede k resumpci meiózy. Pro rupturu folikulu je nezbytná aktivace dráhy ERK1/2. Po vrcholu LH je rychle in‑ dukována produkce progesteronového receptoru cestou proteinkinázy A/cAMP a dále cestou ERK1/2. Na progesteronový receptor se váže progesteron přítomný ve vysoké koncentraci a vyvolá transkripci proteinů důležitých pro rupturu folikulu. Pro indukci ruptury folikulu a angiogenezi jsou nezbytné prostaglandiny syntetizo‑ vané ve folikulárních buňkách. Farmakologická inhibice syntézy prostaglandinů vede k oddálení ovulace.

2.7.4

Matrix kumulu

Objem matrix kumulu mnohonásobně expanduje (obr. 2.16) v důsledku aktivace genů kódujících proteiny, proteoglykany a glykosaminoglukan syntetizující enzymy. Protože kumulární buňky přímo neodpovídají na LH, je tato reakce aktivována se‑ kundárními parakrinními mechanismy, zejména ligandy podobnými EGF a pro‑ staglandiny z nástěnných granulózových buněk. Expanze kumulu není možná bez předchozí oocytem indukované transformace buněk na kumulární. Hlavní složkou matrix expandovaného kumulu je hyaluronan. Současně se do matrix dostává in‑ ter‑α inhibitor trypsinu (IαI), secernovaný v játrech a přicházející cestou krve a foli‑ kulární tekutiny. Ten se kovalentně váže na hyaluronan. Součástí kumulu se stávají i další látky syntetizované kumulárními nebo nástěnnými folikulárními buňkami nebo transportované krví. Matrix expandovaného kumulu má důležitou úlohu bezprostředně po ovulaci, pro‑ tože umožňuje adhezi kumulu k řasinkovému epitelu vejcovodu a jeho další transport. Hraje úlohu i při selekci a kapacitaci spermií a jejich vazbě na zonu.

2.7.5

Rekonstrukce folikulu

Kromě expanze kumulu dochází před ovulací k rekonstrukci celého folikulu, včetně proteolytické degradace jeho složek, zánětlivých projevů a angiogeneze. Na tyto změny struktury folikulu plynule navazuje jeho přeměna na corpus luteum. 58

KAPITOLA 2

Obr. 2.16 Vývoj oocytu v periovulačním období A – oocyt 12 hodin od začátku vzestupu luteinizačního hormonu; B – oocyt 20 hodin od začátku vzestupu luteini‑ začního hormonu; C – oocyt 34 hodin od začátku vzestupu luteinizačního hormonu; a – kumulární buňky; b – zona pellucida; c – zárodečný měchýřek (germinal vesicle, jádro); d – granulózové (nástěnné) buňky; e – tvořící se kumulární matrix; f – corona radiata složená z kumulárních buněk nasedajících na zonu; g – chromozomy v metafázi I; h – matrix expandovaného kumulu; i – 1. pólocyt v sousedství chromozomů v metafázi II

Proteolytické enzymy odbourávají při ovulaci stěnu folikulu, v období ovulace je progesteronovým receptorem ve stěně folikulu aktivován gen ADAMTS‑1, kódující jednu z metaloproteináz. Kromě úlohy při uvolňování oocytu z folikulu má vliv na kva‑ litu oocytu, snížená exprese v kumulárních a nástěnných granulózových buňkách je spojena s nižší fertilizační kapacitou oocytu. Pro ovulaci je nezbytná angiogeneze v bezprostředním okolí folikulu. Ta je indu‑ kována působením VEGF, jehož sekrece je odpovědí na vrchol LH. Dalším faktorem nezbytným pro úspěšnou ovulaci je vazokonstrikce, která ovulaci předchází. Vazokon‑ strikce je zprostředkována působením endothelinů. Důležitou roli v ovulaci hrají zá‑ nětu podobné procesy, které jsou regulovány progesteronovým receptorem (PR). Před ovulací dochází k infiltraci stěny folikulu imunitními buňkami (viz obr. 2.13).

2.7.6

Vlastní ovulace

Po snížení obsahu cAMP v oocytu, dojde k resumpci meiózy a k precizně synchroni‑ zovanému dokončení jaderného a cytoplazmatického zrání, které vede k dosažení plné kompetence oocytu. Jaderné zrání zahrnuje rozpad jaderného obalu, jehož membrány zformují anulární lamely. Poté se formuje dělící vřeténko a následuje první zrací dělení s extruzí pólocytů s polovinou chromozomů (viz obr. 2.13). V periovulačním období dochází k expresi řady dalších proteáz, včetně kolagenázy. Fyziologie reprodukce ženy

59

Reprodukční medicína

Makrofágy a neutrofilní leukocyty se hromadí okolo periovulačních folikulů. Leu‑ kocyty se hromadí zejména při apexu folikulu (viz obr. 2.13). Neutrofilní leukocyty produkují elastázu a další proteázy atakující stěnu folikulu. K zeslabení apexu folikulu přispívá apoptóza povrchových epitelových buněk. Ve folikulu vzrůstá hydrostatický tlak, který je součtem onkotického tlaku a mecha‑ nického tlaku způsobeného stahem kontraktilních elementů ve theca folliculi exter‑ na. Stěna folikulu praská, vytéká folikulární tekutina, která strhuje cumulus oophorus s oocytem. Ovulovaný cumulus oophorus je několik milimetrů veliký hlenovitý útvar, velmi tažný a průhledný. Dostává se společně s folikulární tekutinou do abdominální‑ ho ústí vejcovodu, kde se naváže na řasinky tubárního epitelu.

2.8 Cesta oocytu do vejcovodu Důležitou podmínkou úspěchu ovulace a oplození oocytu je zachycení komplexu oo‑ cyt kumulus–oocyt a jeho transport dále do vejcovodu. Má‑li tento proces být úspěšný, musí vejcovod splňovat určité anatomické a fyziologické předpoklady. Sliznice vejcovodu je pokryta jednovrstevným cylindrickým epitelem, v němž jsou zastoupeny čtyři typy buněk – řasinkové, sekreční, bazální a málo početné buňky ty‑ činkovité, které se objevují na konci cyklu. Řasinkové buňky jsou nejpočetnější na fim‑ briích, infundibulu a v ampule, v isthmu převládají buňky sekreční. Epitelové buňky prodělávají cyklické změny, sekreční buňky jsou nejnižší na začátku cyklu, nejvyšší v období ovulace, kdy dosahují výšky 30 µm. V období ovulace a krátce po ní je nejvyš‑ ší i aktivita řasinkových buněk. Pod epitelem je vazivová lamina propria prostoupená krevními a lymfatickými kapilárami, která je podkladem početných podélných řas, kte‑ ré se v ampule větví. Tyto řasy navazují na jednotlivé fimbrie.

2.8.1

Zachycení komplexu kumulus–oocyt

V zachycení komplexu kumulus–oocyt hrají úlohu fimbrie, objem folikulární tekutiny, anatomické poměry v malé pánvi, funkce řasinek a v neposlední řadě adheze komple‑ xu kumulus–oocyt k apikálním částem řasinek. V okamžiku ovulace vyprázdní folikul pozvolna během asi 15 minut svůj obsah do peritoneální dutiny, která je zcela vyplněna pánevními orgány, mezi nimiž jsou jen úzké štěrbiny. Pokud je ovarium obklopeno funkčními fimbriemi, zvyšuje se pravděpodobnost záchytu komplexu kumulus–oocyt z folikulární tekutiny a jeho transport do infundibula vejcovodu. Kontakt fimbrií s ova‑ riem může ovlivňovat hladká svalovina obsažená v mesovariu a ligamentum ovarii proprium. Folikulární tekutina může transportovat komplex kumulus–oocyt z perito‑ neální dutiny do infundibula i bez účasti fimbrií, včetně ovulace z kontralaterálního ovaria. Pravděpodobnost jeho záchytu je však snížena. 60

KAPITOLA 2

2.8.2

Interakce komplexu kumulus–oocyt s vejcovodem

První interakcí komplexu kumulus–oocyt s epitelem vejcovodu je jeho vazba na api‑ kální pro zachycení speciálně uzpůsobené části řasinek (korunka řasinek, obr. 2.17) a transport do ampuly. V ampule vejcovodu zůstává kumulus 90 % času ze svého po­ bytu ve vejcovodu.

2.8.3

Transport komplexu kumulus–oocyt

Transport kumulu s oocytem do ampuly trvá jen několik minut. Během transportu do ampuly se kumulus pohybuje kupředu a zpět v krátkých vzdálenostech. Na tubár‑ ním transportu se podílejí pohyb řasinek, fyzikální vlastnosti tubární tekutiny a kon‑ trakce hladké svaloviny.

Pohyb řasinek

Řasinky bijí neustále směrem k děložnímu ústí. Jejich aktivita je dostatečná pro posun kumulu ampulou, může však být nahrazena svalovou aktivitou, protože i ženy se syndro‑ mem nepohyblivých řasinek mohou výjimečně otěhotnět a mít intrauterinní graviditu.

A B

C

a b c

d

D

e f

Fyziologie reprodukce ženy

Obr. 2.17 Stavba řasinky epitelové buňky vejcovodu A – korunka řasinky; B – čepička řasinky se zakončením mikrotubulů; C – zúžený vrchol řasinky; D – tělo řasinky; a – spojky mikrotubulů s membránou; b – centrální dvo‑ jice mikrotubulů; c – periferní mikrotubuly; d – cytoplaz‑ matická membrána; e – radiální výběžky; f – dyneinová raménka (molekulární motory) 61

Reprodukční medicína

Frekvence pohybu řasinek se mění během ovariálního cyklu a je ovlivňována látkami pro‑ dukovanými buňkami vejcovodu i spermiemi. Jsou to například prostaglandiny, ATP, des‑ tičky aktivující faktor a agonisté α‑adrenergních receptorů, které pohyb řasinek zrychlují.

Tubární tekutina

Tubární tekutina se skládá z transsudátu krevní plazmy a sekretu tubárního epitelu a v okamžiku ovulace se její součástí stává folikulární tekutina z ovulujícího folikulu. V průběhu ovariálního cyklu se mění její složení, rheologické vlastnosti a objem. Kon‑ trakce myosalpingu způsobují přelévání tekutiny obsahující kumulus s oocytem, takže rheologické vlastnosti i objem mají vliv na polohu komplexu kumulus–oocyt.

Kontrakce hladké svaloviny

Pohyby vejcovodu jsou podmíněny svalovými kontrakcemi. Pokud jsou tyto kontrakce farmakologicky potlačeny, pokračuje pomalý plynulý posun komplexu kumulus–oocyt vpřed, který je zajištěný kinociliemi. Kontrakce hladké svaloviny jsou jednak časté krátké (epizodické) a jednak dlouho‑ dobé (tonické). Kývavý pohyb kumulu ve vejcovodu je zajištěn početnými pacemakery (jejich funkci zastávají telocyty), jejichž lokalizace aktivity se neustále mění. Svalová aktivita iniciovaná pacemakery probíhá na obě strany od místa aktivace, má krátké tr‑ vání a rychlost 1–2 mm/s. Neustálé změny lokalizace aktivity způsobují náhodný cha‑ rakter pohybu luminálního obsahu vejcovodu. Tonické kontrakce se vyskytují na obou ústích vejcovodu a odpovídají za jejich pře‑ chodný uzávěr. Když kumulus dosáhne spojení ampuly s isthmem, jeho posun se v dů‑ sledku svalové kontrakce zastaví. Tento uzávěr je potencován složením sekretu v is‑ thmu. V době ovulace je sekret v isthmu hlenovitý a isthmus je pro kumulus nebo časné embryo neprostupný, dokud nedojde ke snížení viskozity hlenu. Hormony a neurotransmitery ovlivňují oba typy kontrakcí, přičemž různé složky sva‑ loviny reagují na jejich působení odlišně. V myosalpingu jsou receptory pro estrogeny a progesteron, které ve fyziologických koncentracích pouze modulují reakci svaloviny. Noradrenalin způsobuje kontrakce svalových buněk v závislosti na segmentu vejcovodu, vrstvě svaloviny a převaze typu steroidních hormonů. Lokálně působí neuropeptid Y, va‑ zoaktivní intestinální peptid (VIP), substance P, prostaglandiny, endoteliny a oxid dusnatý.

2.9

Fyziologie oocytu

Oocyt poté, co folikul, jehož je oocyt součástí, opustí klidové stadium a přejde do stadia primárního folikulu, prodělává kromě morfologických změn významné změny meta‑ bolismu a dalších fyziologických procesů. Všechny probíhající pochody vyžadují pří‑ sun energie a metabolických substrátů. Oocyt komunikuje s prostředím a jeho zrání a růst vyžaduje složitou síť regulací. 62

KAPITOLA 2

2.9.1

Metabolismus oocytu

Procesy probíhající v rostoucím a zrajícím oocytu potřebují velké množství energie. Lidský oocyt na rozdíl od mnoha savčích druhů neobsahuje energetickou zásobu ve formě glykogenu nebo lipidových kapének, je závislý na nepřetržitém přísunu ener‑ gie z okolí a může být klasifikován jako alecitální, tedy neobsahující žloutek. Vzhledem k nepřítomnosti lipidových zásob, hraje v oocytu β‑oxidace mastných kyselin jen po‑ družnou úlohu. Oocyt sám má malou kapacitu pro metabolismus glukózy. Kumulární buňky mají schopnost aktivního transportu glukózy z prostředí do buňky a konvertují glukózu na pyruvát, laktát a nikotinamidadenindinukleotid fosfát (nicotinamide adenine di‑ nucleotide phosphate, NADPH), které transportují do oocytu, jednak cestou transzo‑ nálních výběžků, jednak difuzí přes zonu a perivitelinní prostor. V oocytu jsou pyruvát a laktát metabolizované cestou cyklu trikarbonových kyselin s následnou oxidační fos‑ forylací a produkcí ATP v mitochondriích.

2.9.2

Mitochondrie

Mitochondrie v oocytech hrají centrální roli v energetickém metabolismu buňky, po‑ dílejí se na změnách koncentrace kalciových iontů, apoptóze a dalších funkcích. Pře‑ měna energie v mitochondriích je velmi efektivní, z jedné molekuly glukózy vzniká při oxidační fosforylaci 18× více ATP než glykolýzou. Na druhé straně tvorba energie v mitochondriích je spojena se vznikem reaktivních forem kyslíku, které mohou mimo poškození jiných molekul vyvolat mutace v mitochondriální DNA. Počet mitochondrií vzrůstá během vývoje oocytu z několika tisíc v primordiálním folikulu až po asi 100 000 ve zralém oocytu. Počet kopií mitochondriální DNA vzrůstá za stejnou dobu na přibližně 200 000. Množství mitochondrií a produkce ATP pod‑ miňují vývojovou kompetenci oocytu. Adenosintrifosfát generovaný v mitochondriích hraje významnou úlohu v jaderném i cytoplazmatickém zrání oocytů. Mitochondrie v oocytu jsou v několika ohledech odlišné od mitochondrií v soma‑ tických buňkách. Obsahují menší počet kopií mitochondriální DNA (mtDNA), jednu až dvě na mitochondrii (obr. 2.18). Mitochondrie jsou kulaté a malé ve srovnání s mi‑ tochondriemi v somatických buňkách. Jejich stavba svědčí o menší efektivitě produkce ATP ve srovnání s mitochondriemi v somatických buňkách a zároveň pravděpodobně menší produkci reaktivních forem kyslíku. Kromě zajištění energie hrají mitochondrie důležitou úlohu v metabolismu vápníku, kdy změny v jeho koncentraci, respektive oscilace jeho koncentrace spouštějí některé procesy. Změny koncentrace vápníkových iontů jsou řízeny vápníkovými kanály. Malý mitochondriální genom bez intronů je náchylnější ke vzniku mutací poškozu‑ jících kódované proteiny ve srovnání s jadernou DNA. Toto riziko je dále potencováno vysokou koncentrací ROS v mitochondriích. Dělení mitochondrií, které v oocytu pro‑ bíhá, spolu s malým počtem kopií mtDNA v jednotlivých malých mitochondriích, Fyziologie reprodukce ženy

63

Reprodukční medicína

může normální a mutované kopie mtDNA navzájem oddělit do dceřiných mitochon‑ drií (viz obr. 2.18). Na základě poškozené funkce jsou pak mitochondrie s mutací od‑ straněny autofagií. Takto je snižována pravděpodobnost přenosu zděděných i získa‑ ných mitochondriálních mutací na potomka.

2.9.3

Endoplazmatické retikulum

V oocytu je přítomno prakticky jen hladké endoplazmatické retikulum. Je nejdůležitěj‑ ším rezervoárem vápníkových iontů v oocytu. Účastní se na posttranslačních úpravách proteinů. Endoplazmatické retikulum je zpočátku rovnoměrně distribuováno v cyto‑ plazmě oocytu, během dozrávání tvoří shluky a agregáty s mitochondriemi.

Obr. 2.18 Dělení mitochondrií a eliminace poškozené mitochondrie A – mitochondrie s reduplikovanou mtDNA, obsahuje dvě normální kopie DNA; B – dělící se mitochondrie (mitochon‑ drial fission) bez mutace; C – dvě dceřiné mitochondrie bez mutace; D – mitochondrie s reduplikovanou mtDNA, ob‑ sahuje mutaci v jedné kopii DNA; E – dělící se mitochondrie (mitochondrial fission) s jednou mutací; F – jedna dceřiná mitochondrie obsahuje mutaci a je rozpoznána a fagocytována; a – zevní mitochondriální membrána; b – intermem‑ bránový prostor; c – vnitřní mitochondriální membrána; d – mitochondriální matrix; e – mitochondriální kruhová DNA; f – mitochondriální krista; g – dvojice mtDNA po reduplikaci; h – místo mutace na mtDNA; i – zanikající mitochondrie s mutovanou mtDNA; j – vznikající autofagická vakuola DNA – deoxyribonukleová kyselina, deoxyribonucleic acid; mtDNA – mitochondriální DNA, mitochondrial DNA 64

KAPITOLA 2

2.9.4

Inaktivace mateřských centriolů

Centrioly jsou v oocytech přítomny do pachytenního stadia meiózy I. Mechanismus jejich inaktivace není přesně probádán. Inaktivace centriolů v oocytu by mohla mít význam pro zábranu partenogenetického dělení oocytu, případně pro zábranu zdvoj‑ násobení počtu centriolů po oplození, což by mohlo vést k multipolárnímu dělení v časném embryu.

2.9.5

Transzonální výběžky

Transzonální výběžky (transzonal projections, TZP) vycházejí z kumulárních buněk, pronikají přes zona pellucida a kontaktují membránu oocytu (oolemu). V některých případech jsou transzonální výběžky v kontaktu s mikroklky vybíhajícími z povr‑ chu oocytu, případně zasahují až do cytoplazmy oocytu. S cytoplazmou oocytu jsou spojeny pomocí gap junctions, k membráně oocytu jsou připojeny spojeními typu zonula adherens. Cytoskeletovou oporu transzonálních výběžků tvoří buď aktinové mikrofibrily nebo mikrotubuly. Transzonální výběžky podléhají dynamickým změnám, v průběhu růstu oocytu jich přibývá, po vrcholu LH dochází k jejich retrakci. Transzonálními výběžky jsou transportovány malé molekuly, například pyruvát, lak‑ tát, NADPH, aminokyseliny, nukleosidy. Byl popsán i transport nízkomolekulární ribo‑ nukleové kyseliny (ribonucleic acid, RNA). V některých transzonálních výběžcích je pře‑ nos zprostředkován pomocí extracelulárních vezikul namísto gap junctions (obr. 2.19).

2.9.6

Membránové transportéry

Membránové transportéry oocytu slouží k ingesci látek, udržování látkového složení, koncentrace vodíkových iontů a osmotické koncentrace a v souvislosti s ní osmotické‑ ho tlaku a objemu cytoplazmy. Mutace genů kódujících složky membránových transportérů vedou k některým for‑ mám neplodnosti. Sem patří například mutace genu PANX1, která vede k zániku oocytů. V oocytu se nachází řada vápníkových kanálů, jak na cytoplazmatické membráně, tak mitochondriálních a na endoplazmatickém retikulu. Změny koncentrace vápníku, resp. její oscilace hrají důležitou úlohu během vývoje oocytu i při procesu oplození.

2.9.7

Receptory oocytu

Membrána i cytoplazma oocytu obsahuje řadu receptorů, které přijímají informaci především od kumulárních buněk a mají význam při vývoji a zrání oocytů. Membrána Fyziologie reprodukce ženy

65

Reprodukční medicína

oocytu dále obsahuje také řadu receptorů, účastnících se interakce oocytu se spermií (JUNO, integriny, tetraspaniny), které budou popsány v kapitole o oplození.

2.9.8 Chromatin a transkripce Během dlouhé klidové fáze jsou chromozomy v jádře primordiálního folikulu jen čás‑ tečně dispergovány a jen tak transkripčně aktivní, aby zabezpečily nutné funkce. Po za‑ hájení růstu směřujícího k dozrání oocytu dochází k intenzivní a setrvalé transkripci. To je spojeno s maximální disperzí chromatinu odhalující mnohočetná transkripční místa. Jakmile je růst dokončen a oocyt směřuje k resumpci meiózy, dochází ke kon‑ denzaci chromatinu a ke snížení transkripce na minimum. Kondenzovaný chromatin pak vytváří lem kolem jadérka. V lidských oocytech je ve srovnání se somatickými buňkami přes 5 000 genů sig‑ nifikantně více transkribováno a přes 7 000 genů signifikantně méně transkribováno. Zcela vyvinutý lidský oocyt obsahuje asi 0,3–0,5 ng RNA. Mediátorová a ribozomál‑ ní RNA mateřského původu je částečně využita k translaci na stadiu oocytu, částečně slouží jako spící maternální RNA i po oplození až do doby aktivace embryonálního genomu. Bezprostředně po oplození je zahájeno odstraňování maternální RNA.

Obr. 2.19 Transzonální výběžky A – transzonální výběžek s gap junctions; B – transzonální výběžek s mikrovezikulami; a – cytoplazmatická membrána; b – cytoplazma; c – cytoskelet; d – zona pellucida; e – perivitelinní prostor; f – těsné spojení; g – gap junctions; h – mikro­ vezikuly; i – cytoplazma oocytu 66

KAPITOLA 2

2.9.9

Translace a sekreční aktivita

V období růstu oocytu probíhá současně s transkripcí i translace, jsou syntetizovány en‑ zymy a další proteiny nezbytné pro vývoj oocytu, v rostoucím oocytu jsou syntetizovány i regulační proteiny řídící kooperaci oocytu s kumulárními buňkami a vývoj folikulu. Část mRNA, která byla transkribována v průběhu růstu oocytu je uložena pro poz‑ dější použití v období po rozpadu jaderné membrány a během nejčasnějších období embryogeneze.

2.9.10 Cytoskelet a buněčné dělení Aktinová mikrofilamenta se podílejí na řadě buněčných procesů v oocytu. V lidských oo‑ cytech ve stadiu germinálního váčku jsou přítomna v kortikální zóně a v okolí germinál‑ ního váčku; po rozpadu germinálního váčku jsou lokalizována v okolí chromatinu. Mi­ krofilamenta v kortikální zóně zasahují do mikroklků. V čase extruze prvního pólového tělíska dochází ke zvýšení koncentrace mikrofilament v oblasti extruze. Mikrofilamenta hrají rovněž roli v migraci kortikálních granul na periferii a změnách lokalizace mito‑ chondrií. Pleteň mikrofilament v kortikální zóně udržuje kulovitý tvar oocytu (obr. 2.20).

Obr. 2.20 Cytoskelet oocytu a formování dělícího vřeténka A – oocyt v profázi meiózy I (stadium zárodečného měchýřku); B – oocyt v metafázi I; C – oocyt v anafázi I; D – oocyt v telofázi I; E – oocyt v prometafázi II; F – oocyt v metafázi II; a – jaderný obal; b – jadérko; c – perinukleolární chro‑ matin; d – perinukleární aktinová mikrofilamenta; e – kortikální aktinová síť; f, i – aktinová vlákna na pólech dělícího vřeténka; g – mikrotubuly dělícího vřeténka; h – chromozomy; j – aktinová vlákna spojující dělící vřeténko s cytoplaz‑ matickou membránou formujícího se pólocytu; k – prstenec aktinových vláken odškrcující pólocyt; l – pólocyt I Fyziologie reprodukce ženy

67

Reprodukční medicína

Mikrotubuly jsou ve zralých oocytech přítomny výlučně v dělícím vřeténku, tubulin je přítomný v kortikální oblasti. Dělící vřeténko je orientováno radiálně, má soudkovi‑ tý tvar a je velké 18–21 µm. Mikrotubuly dělícího vřeténka jsou dynamické polymery složené z α‑tubulinových a β‑tubulinových heterodimerů.

Tvorba meiotického vřeténka

Aktinová vlákna jsou nedílnou součástí meiotického dělícího vřeténka (viz obr. 2.20) a aktivně přispívají ke správnému oddělení chromozomů. Jsou důležitá během celé‑ ho procesu meiotického procesu, formování dělícího vřeténka a asymetrického dělení v meióze I a také během dekompozice a rekonstrukce dělícího vřeténka v meióze II.

2.10

Depozice spermatu v pochvě a první fáze transportu spermií

Průchod spermií ženským reprodukčním traktem je uzpůsoben maximální šanci do‑ sáhnout oplození a toho, aby byly úspěšné spermie morfologicky normální a intenziv‑ ně pohyblivé. Z milionů spermií, které se dostanou při koitu do pochvy, jen řádově ti‑ síce dosáhnou vejcovodu. Spermie jsou při ejakulaci obvykle deponovány do zadní klenby poševní a během několika minut začínají spermie z první porce ejakulátu vycestovávat do cervikální‑ ho kanálu. Většina spermií zůstává zatím zadržena v koagulovaném ejakulátu, který je udržuje v blízkosti cervikálního ústí a chrání před nepříznivým vlivem vaginál‑ ního prostředí. Před účinkem vysoce kyselého prostředí pochvě chrání spermie pufrující účinek ejakulátu. Po depozici ejakulátu vzroste poševní pH z 4,3 na 7,2. Před účinky imu‑ nitní reakce chrání spermie jednak inhibitory obsažené v ejakulátu, jednak značný nadbytek spermií. U 94 % koitů dochází v průměru kolem 30. minuty (5–120 minut) k odtoku značné části spermatu (v průměru asi 35 % spermií je ztraceno tímto způsobem). Tento odtok souvisí s kolikvací spermatu, k níž dochází právě po 30–60 minutách. První rezervoár spermií představují cervikální krypty, což jsou prstovité výchlipky cervikálního kanálu. Pokud je cervikální hlen pod účinkem estrogenů, je podíl cervi‑ kálních krypt se spermiemi a množství spermií v nich signifikantně vyšší, než když je pod účinkem gestagenů. Nejvíce spermií je deponováno ve velkých kryptách bez ohle‑ du na jejich lokalizaci podél cervikálního kanálu.

2.10.1 Časový vztah mezi koitem a otěhotněním Spermie jsou schopné pohybu i po řadu dní, oplozovací schopnost ale ztrácejí poměr‑ ně rychle. S malou pravděpodobností je otěhotnění možné už při koitu pět dní před ovulací, jen 6 % gravidit je počato při koitu tři a více dní před ovulací. Největší šance 68