Der Prozess der menschlichen Befruchtung

Beginn und Ort der Befruchtung

Der Prozess der Befruchtung beginnt mit dem Kontakt zwischen den Gameten (Spermium und Eizelle). Dieses Zusammentreffen findet nach dem Eisprung in den Eileitern des weiblichen Genitaltrakts statt, typischerweise im Bereich der Ampulle.

Spermieneindringen in die Eizelle

Zuerst durchdringt das Spermium die äußere Schicht der Eizelle, die Corona radiata. Anschließend kommt es in Kontakt mit der Zona pellucida. Dies löst die Akrosomreaktion im Spermienkopf aus, die es dem Spermium ermöglicht, die Zona pellucida zu durchdringen. Sowohl der Spermienschwanz als auch Enzyme aus der Schleimhaut des Eileiters tragen mit Hyaluronidase dazu bei, den Weg für das Spermium durch die Zona pellucida zu öffnen. Andere Enzyme aus dem Akrosom, zusätzlich zur Hyaluronidase, spielen eine durchdringende Rolle. Dazu gehören bestimmte Esterasen, die zur Zona pellucida gehören, sowie Akrosine wie Arrocina und Neuraminidase. Obwohl letztendlich nur ein Spermium die Eizelle befruchtet, ist der Beitrag vieler Spermien oft notwendig, um den Weg durch die Corona radiata und die Zona pellucida zu erleichtern. Wie bereits erwähnt, ist Hyaluronidase besonders im Akrosom der Spermien vorhanden. Dieses Enzym wird freigesetzt, wenn die Spermien die Zona pellucida erreichen. Manchmal führen Spermien die Akrosomreaktion frühzeitig durch und bauen die Hyaluronsäure ab, die die Eizelle umgibt, wodurch sie den Weg für andere Spermien freimachen. Daher sind die Beiträge verschiedener Spermien notwendig, um eine einzelne Eizelle zu befruchten. Darüber hinaus wird angenommen, dass die hyperaktive Bewegung der Spermien ebenfalls beim Eindringen in die Oozyte hilft.

Eizellaktivierung und Blockade der Polyspermie

Sobald das erste Spermium die Zona pellucida durchdringt, wird eine Reihe von Reaktionen ausgelöst, die die Oberflächeneigenschaften der Eizelle verändern und sie für weitere Spermien undurchlässig machen. Dies wird als Blockade der Polyspermie bezeichnet. Die Blockade erfolgt durch eine schnelle und vorübergehende erste Reaktion, die aus dem massiven Eintritt von Na+-Ionen in die Zelle besteht, was die Zelloberfläche depolarisiert. Zweitens werden im perivitellinen Raum Vesikel freigesetzt, die Enzyme enthalten, welche die Zona pellucida verhärten.

Abschluss der Meiose II

Es ist bemerkenswert, dass das Eindringen des Spermiums die Oozyte II dazu bringt, die 2. meiotische Teilung abzuschließen, die zuvor in der Metaphase II arretiert war. Sobald das Spermium die Zona pellucida durchdringt und Kontakt mit der Plasmamembran der Oozyte II aufnimmt, intensiviert sich der respiratorische Stoffwechsel in der Zelle. Dabei wird das zweite Polkörperchen gebildet. Dies ist eine kleinere Zelle ohne genetisches Material, die ein Endprodukt der Meiose ist.

Syngamie und Vorkerne

Der Prozess endet mit der Syngamie (Verschmelzung) der Zellmembranen und der Fusion der Vorkerne (Pronuklei) von Eizelle und Spermium.

Wiederherstellung der Chromosomenzahl und Geschlechtsbestimmung

Ab dem Zeitpunkt der Befruchtung wird die Chromosomenzahl wiederhergestellt (diploid). Das Geschlecht des Embryos wird definiert, je nachdem, ob das Spermium ein X- oder ein Y-Chromosom trägt (die Eizelle trägt immer ein X-Chromosom).

Schicksal der Spermien-Mitochondrien

Eine weitere Frage, die sich stellen könnte, ist, ob die Mitochondrien und der Schwanz des Spermiums in das Zytoplasma der Eizelle gelangen, da die Mitochondrien des erwachsenen Individuums bekanntermaßen von der Mutter stammen. Es stellt sich heraus, dass sowohl die Mitochondrien als auch der Schwanz in die Eizelle gelangen. Einmal drinnen, findet jedoch ein aktiver Abbau der väterlichen Mitochondrien und die Eliminierung des Schwanzes statt. In einigen Fällen werden Spermien-Mitochondrien nicht vollständig eliminiert und verbleiben in einigen fötalen Geweben, was zu seltenen genetischen Krankheiten führen kann.