مواضيع المحاضرة:
background image

Chapter 3 

First Week of 

Development: 

Ovulation to 

Implantation  

  


background image

OVARIAN CYCLE 

• At puberty, 
• sexual cycles  
• Hypothalamus: Gonadotropin releasing hormone (GnRH), 
• pituitary gland  

gonadotropins

,  

– (follicle-stimulating hormone (

FSH

) and 

– luteinizing hormone (

LH

)),  

– stimulate and control cyclic changes in the ovary. 

• 15 to 20 primary-stage (preantral) 

follicles are stimulated to grow 
under the influence of FSH. (FSH 
rescues 15 to 20 of these cells 
from a pool of continuously 
forming primary follicles)  

• only one of these follicles reaches 

full maturity, and only one oocyte 
is discharged;  

• the others degenerate and 

become 

atretic 

(the oocyte and 

surrounding follicular cells 
degenerate and are replaced by 
connective tissue, forming a 

corpus atreticum


background image

FSH effect on granulosa cells 

• FSH

 also stimulates maturation of follicular (

granulosa

) cells surrounding the oocyt 

• In turn, proliferation of these cells is mediated by 

growth differentiation factor 9

, a 

member of the 

transforming growth factor-β (TGFβ) family

.  

 

Formation & secretion of estrogens  

• FSH stimulates theca interna cells & granulosa cells to secrete estrogens 

during the follicular stage 

• In cooperation, 

theca interna and granulosa

 cells produce 

estrogens: 

– Theca interna cells produce androstenedione & testosterone 
– Granulosa cells convert these hormones to estrone & estradiol 

 

ESTROGEN EFFECT 

1.

The uterine endometrium enters the follicular or proliferative phase; 

2.

Thinning of the cervical mucus occurs to allow passage of sperm; and 

3.

The anterior lobe of the pituitary gland is stimulated to secrete LH. 
 


background image

LH surge 

• At midcycle, there is an LH surge that: 
• Elevates concentrations of maturation-

promoting factor, causing oocytes to 
complete meiosis I and initiate meiosis 
II; 

• Stimulates production of progesterone 

by follicular stromal cells (luteinization); 
and 

• Causes follicular rupture and ovulation. 

 

Stages of growth 

of ovarian 

follicles 


background image

Ovulation 

• Seconday follicle: diameter of 25 mm.  

• abrupt increase in LH

 that causes the primary oocyte to complete meiosis I 

and the follicle to enter the preovulatory stage.  

• Meiosis II is also initiated, but the oocyte is arrested in metaphase 

approximately 3 hours before ovulation.  

• an avascular spot, the 

stigma,

 appears.  

• LH increases 

collagenase

 activity 

• Prostaglandincause

 local muscular contractions in the ovarian wall.  

• OVULATION

: release of oocyte, which together with its surrounding 

granulosa cells from the region of the cumulus oophorus,  

• coronaradiata 

  

Clinical Correlates - Ovulation 

• Mittelschmerz  “middle pain” : mid-cycle pain 
• Rise in basal temperature with ovulation. 
• Failure of ovulation: low concentrations of gonadotropins: - administration 

of  drugs to stimulate gonadotropins 


background image

Corpus Luteum 

• LH lutein cells in corpus luteum progesterone secretory phase of endometrium 

Oocyte transport 


background image

Corpus Albicans  

• If fertilization does not occur, the corpus luteum reaches maximum development 

approximately 9 days after ovulation, then degenerates 

• forms a mass of fibrotic scar tissue, the 

corpus albicans.

  

• Simultaneously, progesterone production decreases, precipitating menstrual 

bleeding.  

• If the oocyte is fertilized, degeneration of the corpus luteum is prevented by human 

chorionic gonadotropin 

(hCG),

 a hormone secreted by the developing embryo.  

• The corpus luteum continues to grow and forms the 

corpus luteum of pregnancy

.  

• secrete progesterone until the end of the fourth month;  
• progesterone by the trophoblastic component of the placenta becomes adequate 

for maintenance of pregnancy. 

• Removal of the corpus luteum of pregnancy before the fourth month usually leads 

to abortion.  


background image

Fertilization 

• Fertilization, the 

process by which male 

and female gametes 

fuse,  

• occurs in the 

ampullary region

 of 

the uterine tube.  

• Spermatozoa may 

remain viable in the 

female reproductive 

tract 

for several days. 

• Only 1% of sperm

 

deposited in the 

vagina enter the 

cervix, where they 

may survive for many 

hours.  

• Spermatozoa 

are not

 able to fertilize the oocyte immediately upon arrival in the 

female genital tract but must undergo  

• (1) capacitation and  
• (2) acrosome reaction 


background image

Capacitation 

• is a period of conditioning 

in the female reproductive tract

 that in the 

human lasts approximately 

7 hours.

  

• During this time, a 

glycoprotein coat and seminal plasma proteins

 are 

removed from the plasma membrane that overlies the acrosomal region 
of the spermatozoa.  

• Only capacitated sperm can pass through the corona cells and undergo the 

acrosome reaction.  

The acrosome reaction 

•  which occurs after binding to the zona 

pellucida,  

• is 

induced by zona proteins.  

• This reaction culminates in the release of 

enzymes needed to penetrate the zona 
pellucida, including 

acrosin- and trypsin-

like substances

 


background image

The phases of fertilization 

 

• phase 1

, penetration of the corona radiata;  

 Capacitated sperm pass freely 
 Of the 200 to 300 million spermatozoa normally deposited in the female genital 

tract, only 300 to 500 reach the site of fertilization.  

 Only one of these fertilizes the egg.  

 

• phase 2

, penetration of the zona 

pellucida;  

Both binding and the acrosome reaction are 
mediated by the ligand 

ZP3

, a zona protein. 

zona reaction

: to prevent sperm penetration 

 

• phase 3

, fusion of the oocyte and 

sperm cell membranes 

In the human, both the head and tail of the 
spermatozoon enter the cytoplasm of the oocyte, 
but the plasma membrane is left behind on the 
oocyte surface. 


background image

As soon as the spermatozoon has entered the oocyte, the egg responds in three ways: 

• 1. Cortical and zona reactions 

 As a result of the release of cortical oocyte granules, which contain lysosomal 

enzymes,  

 (1) the oocyte membrane becomes impenetrable to other spermatozoa, and  
 (2) the zona pellucida alters its structure and composition to prevent sperm binding 

and penetration.  

 These reactions prevent 

polyspermy 

(penetration of more than one spermatozoon 

into the oocyte). 
 

• 2. Resumption of the second meiotic division. 

 

Finishing of second meiotic division 
immediately after entry of the 
spermatozoon.  
 second polar body + definitive oocyte 
Definitive oocyte chromosomes: 
(22 plus 
X)  in the  
female pronucleus  

 


background image

The spermatozoon, meanwhile, moves 
forward until it lies close to the female 
pronucleus. Its nucleus becomes 
swollen and forms the 

male 

pronucleus

 

• 3. Metabolic activation of the egg.  

 The activating factor is probably carried by the spermatozoon.  
 Activation encompasses the initial cellular and molecular events associated with early 

embryogenesis. 

Female & male pronuclei 


background image

• DNA replication in pronuclei.  
• mitotic division.  
•  sister chromatids move to opposite poles 
• Furrow dividing the cytoplasm into 2 parts 

The main results of fertilization 

• Restoration of the diploid number of chromosomes

, half from the father 

and half from the mother. Hence, the zygote contains a new combination 
of chromosomes different from both parents. 

• Determination of the sex of the new individual

. An X-carrying sperm 

produces a female (XX) embryo, and a Y-carrying sperm produces a male 
(XY) embryo. Therefore, the 

chromosomal sex of the embryo

 is 

determined at fertilization. 

• Initiation of cleavage

. Without fertilization, the oocyte usually degenerates 

24 hours after ovulation. 


background image

Clinical Correlates 

Contraceptive Methods 

 

• Barrier techniques  
• The contraceptive pill  
• Depo-Provera  
• A male “pill”  
• The intrauterine device (IUD)  
• The drug RU-486 (mifepristone) causes abortion if it is administered within 

8 weeks of the previous menses.  

• Sterilization: Vasectomy and tubal ligation 

Infertility causes  

• Male infertility

: insufficient numbers of sperm and/or poor motility.  

• Normally, the ejaculate has a volume of 2 to 6 mL, with as many as 100 million 

sperm per milliliter.  

• Men with 20 million sperm per milliliter or 50 million sperm per total ejaculate are 

usually fertile.  

• Infertility in a woman

 may be due to a number of causes, including  

– occluded uterine tubes (most commonly caused by pelvic inflammatory disease),  
– hostile cervical mucus,  
– immunity to spermatozoa,  
– absence of ovulation, and others. 


background image

Assisted Reproductive Technology (ART). 

• In vitro fertilization (IVF)  

– Follicle growth in the ovary is stimulated by administration of gonadotropins.  
– Oocytes are recovered by laparoscopy from ovarian follicles with an aspirator just 

before ovulation when the oocyte is in the late stages of the first meiotic division.  

– The egg is placed in a simple culture medium, and sperm are added immediately.  
– Fertilized eggs are monitored to the eight-cell stage and then placed in the uterus 

to develop to term. 

• To increase chances of a successful pregnancy, 4 or 5 ova are collected, fertilized, 

and placed in the uterus. This approach sometimes leads to multiple births. 

 

intracytoplasmic sperm injection (ICSI). 

• Severe male infertility, in which the ejaculate contains very few live sperm 

(oligozoospermia) or even no live sperm (azoospermia), can be overcome 
using 

intracytoplasmic sperm injection (ICSI).

  

• With this technique, a single sperm, which may be obtained from any 

point in the male reproductive tract, is injected into the cytoplasm of the 
egg to cause fertilization.  

• The technique carries an increased risk for fetuses to have Y chromosome 

deletions but no other chromosomal abnormalities. 


background image

Cleavage 

•  series of mitotic divisions, 

increasing the numbers of cells, 

blastomeres 

 

compaction 

• After the third cleavage, 
•  

blastomeres

 maximize their contact 

with each other, forming a compact 
ball of cells held together by 

tight 

junctions

  

Organization of cells in the morula 

• compacted embryo divide again to form a 16-cell morula (mulberry).  
• Inner cell mass, embryo proper 
• Outer cell mass, trophoblast (placenta).  


background image

Blastocyst formation 

 

 

• Blastocyst = blastocele,  
• Inner cell mass=embryoblast  
• Outer cell mass=trophoblast 
• The zona pellucida has 

disappeared,  

• Day 6: attachment & 

Penetration of uterine mucosa 
by trophoblastic cells  

• L-selectin on trophoblast cells 

and its carbohydrate receptors 
on the uterine epithelium 
mediate initial attachment of 
the blastocyst to the uterus.  


background image

First week of development 

• Human zygote morula  blastocyst  beginning of implantation in uterine 

mucosa 

Clinical Correlates  

• Embryonic Stem Cells 
• Adult Stem Cells  
• Abnormal Zygotes  
• 50% of pregnancies end in spontaneous abortion  


background image

Uterus at time of implantation 

• Wall of uterus: 

– Endometrium 
– Myometrium 
– Perimetrium 

• The menstrual cycle: phases of the endometriu: 

– Proliferative phase 
– Secretory phase 
– Menstrual phase 

Cyclic changes in 

endometrium 


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 131 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل