Как мы делаем это. Эволюция и будущее репродуктивного поведения человека - Роберт Мартин

В 2009 году группа ученых, которую возглавлял гинеколог Ян Бросенс, предложила интересное новое объяснение происхождения менструаций. Зная, что настоящие менструации встречаются только у обезьян, человека и немногих других млекопитающих, исследователи обратили внимание на то, что менструации, как и беременность, сопряжены с воспалительными процессами, и предположили, что менструации служат для подготовки матки к сопряженному с беременностью глубокому проникновению плаценты зародыша в материнские ткани. Одно из достоинств этого объяснения состоит в том, что оно позволяет связать сильные кровопотери, происходящие при менструациях у женщин, с исключительно глубоким проникновением плаценты человеческого зародыша в стенку матки. Возможно, что это объяснение поможет разобраться в некоторых встречающихся у людей загадочных расстройствах менструаций и беременности.

Наконец, следует рассмотреть и еще одно возможное объяснение, хотя данных, свидетельствующих в его пользу, имеется мало. У млекопитающих, которым свойственны настоящие менструации, сперматозоиды могут какое-то время храниться в некоторых участках половых путей самки. Отсюда напрашивается предположение, что отслоение тканей и потери крови, происходящие при менструациях, могут служить для того, чтобы в конце яичникового цикла удалять из женских половых путей старые сперматозоиды.

Общепризнано, что время, в течение которого сперматозоиды могут сохранять жизнеспособность в женских половых путях, ограничено, и у большинства млекопитающих, в том числе у человека, обычно не превышает двух дней. Но не так давно стало известно, что у человека сперматозоиды могут в немалых количествах храниться в особых кармашках внутри шейки матки – криптах. Эти крипты играют ключевую роль и в выработке слизи – водянистого геля, которому уделялось немало внимания в обсуждениях половых циклов и плодовитости человека. Где-то в середине цикла консистенция этой слизи становится разреженной, как у сырого яичного белка, и считается, что этот момент приблизительно соответствует времени овуляции.

Биофизик Эрик Одеблад выделил четыре основных типа слизи, вырабатываемой шейкой матки человека (G, L, P и S). Каждый из этих типов слизи выполняет свои функции. Разные типы слизи образуются в разных криптах, расположенных в определенных участках шейки матки, и в течение менструального цикла соотношение количеств разных типов слизи меняется. При подготовке к овуляции происходит накопление слизи типа L, препятствующей попаданию в матку аномальных сперматозоидов, а также слизи типа S, которая помогает нормально сформированным сперматозоидам находить дорогу в крипты в шейке матки. На какое-то время сперматозоиды оказываются закупоренными внутри крипт, отверстия которых закрывают слизевые пробки. Ко времени овуляции эти пробки растворяются под действием слизи типа P. Сперматозоиды выходят из крипт и могут начинать движение в сторону яйцевода. В начале цикла и во время лютеиновой фазы, следующей за овуляцией, слизь типа G образует в нижней части шейки матки перегородку, пройти через которую сперматозоидам не так-то просто.

Иными словами, в слизи, выделяемой шейкой матки, сперматозоиды могут в течение нескольких дней оставаться жизнеспособными. Специалист по репродуктивной биологии Джон Гулд продемонстрировал, что после осеменения сперматозоиды могут до 80 часов сохранять способность к оплодотворению яйцеклетки. Более того, подвижные сперматозоиды, плавающие с нормальной скоростью, удавалось обнаружить в женских половых путях даже через пять дней после осеменения. В ходе еще одного исследования, проведенного группой, которой руководил гинеколог Майкл Зинаман, были изучены сперматозоиды, выделенные из образцов слизи, взятых у женщин через некоторое время (до трех дней) после искусственного осеменения. Большинство сперматозоидов, обнаруженных во всех образцах, оказались жизнеспособными. Исследователи пришли к выводу, что условия шейки матки позволяют поддерживать сперматозоиды в рабочем состоянии, а значит, этот отдел женских половых путей служит для хранения сперматозоидов.

О слизи, выделяемой шейкой человеческой матки, известно многое, но лишь немногое известно о сперматозоидах, которые встречаются в этой слизи. О том, как именно осуществляется хранение сперматозоидов в криптах, мы знаем до обидного мало. Единственным источником сведений об этом остается знаменательная работа, опубликованная в 1980 году гинекологом Вацлавом Инслером и его коллегами. Ученые провели эксперименты с 25 женщинами, вызвавшимися участвовать в исследовании в качестве испытуемых. Всем этим женщинам предстояло хирургическое удаление матки (гистерэктомия), и они согласились за день до операции пройти искусственное осеменение. Испытуемых разделили на три группы. Девяти женщинам заранее вводили эстроген и осеменили их нормальной спермой, девяти вводили гормон, подобный прогестерону, и тоже осеменили их нормальной спермой, а семи вводили эстроген и осеменили их аномальной спермой. На следующий день после осеменения матки у испытуемых были удалены, и исследователи изучили на серийных срезах крипты с хранящимися в них сперматозоидами.

Обнаруженные крипты существенно различались по размеру, и сперматозоиды хранились преимущественно в более крупных из них, располагавшихся вдоль шейки матки. Было показано, что уже через два часа после осеменения сперматозоиды поселились в криптах по всей длине шейки матки. Инслер и его коллеги рассчитали долю крипт, содержавших сперматозоиды, и плотность сперматозоидов в криптах. Оказалось, что в матках, заранее обработанных эстрогеном, оба показателя были достоверно выше, чем в матках, обработанных гормоном, подобным прогестерону. В первом случае в криптах каждой матки хранилось до 200 000 сперматозоидов, а во втором их максимальное число на одну матку было в четыре раза меньше. Кроме того, исследователи установили, что для хранения сперматозоидов принципиальное значение имеет качество спермы. И доля крипт, содержащих сперматозоиды, и плотность сперматозоидов оказались намного меньше в матках испытуемых, осемененных аномальной спермой. По сути, эти данные указывают на то, что сохранение сперматозоидов в криптах человеческой матки намного вероятнее во время фолликулярной фазы, когда особенно высок уровень эстрогена, и что нормальные сперматозоиды имеют больше шансов попасть на хранение в крипты, чем аномальные. Более того, Инслер и его коллеги сообщили, что им удалось обнаружить в выделенной шейкой матки слизи живые сперматозоиды даже на девятый день после осеменения. Исходя из всех этих данных, исследователи предположили, что шейка матки служит резервуаром сперматозоидов, из которого жизнеспособные сперматозоиды постепенно выпускаются, чтобы начать движение в сторону яйцевода. Такое медленное, управляемое выпускание может обеспечивать длительное выживание сперматозоидов, способных к оплодотворению.

Имеются также некоторые данные, указывающие на то, что сперматозоиды могут некоторое время храниться не только в шейке матки, но и в яйцеводе. Известно, что у людей и многих других млекопитающих сперматозоиды могут прикрепляться к внутренней оболочке яйцевода. Специалистка по репродуктивной физиологии Джоанна Эллингтон и ее коллеги изучали подобное прикрепление сперматозоидов к извлеченным из яйцевода клеткам внутренней оболочки. Исследователи установили, что сперматозоиды, плохо прикрепляющиеся к таким клеткам, демонстрируют различные аномалии, в отличие от сперматозоидов, которые остаются прикрепленными. Таким образом, прикрепление к внутренней оболочке яйцевода может служить дополнительным механизмом отбора сперматозоидов более высокого качества.

Здесь нам стоит подробнее рассмотреть ход менструальных циклов у женщин. Первым днем цикла в медицине принято считать первый день менструального кровотечения, а последним – последний день перед следующей менструацией. В научных статьях и медицинских учебниках речь обычно идет о неком идеализированном цикле, который длится около четырех недель и в котором овуляция происходит в середине периода между двумя менструациями. Регулярные месячные циклы с овуляцией в середине считаются нормой, а значительные отклонения от этой схемы – аномалиями. Но эта стандартная модель, предполагающая, что цикл работает «как часы», не вполне соответствует действительности и может ввести в заблуждение. На самом деле женским циклам свойственна немалая изменчивость, сама по себе тоже имеющая биологический смысл.

В своей классической статье 1967 года специалист по репродуктивной биологии Алан Трелор и его коллеги оценили характер изменчивости менструаций в течение всей жизни женщины. На протяжении первых пяти лет после первого менструального кровотечения (менархе) продолжительность цикла подвержена сильной изменчивости и в среднем больше, чем в годы наибольшей плодовитости. Затем циклы становятся более упорядоченными, а их продолжительность на протяжении примерно 25 лет постепенно уменьшается с возрастом. После этого она вновь увеличивается и ближе к концу репродуктивного периода, во время перехода к менопаузе, становится намного более изменчивой. В это время средняя продолжительность цикла составляет уже не четыре, а целых восемь недель. В период наибольшей плодовитости, с 20 до 45 лет, средняя продолжительность менструального цикла за каждый год остается довольно близкой к четырем неделям. Вместе с тем среднегодовые значения этого показателя могут существенно различаться у разных женщин, варьируя от 26 дней до 31 дня. При этом у одной и той же женщины продолжительность разных циклов может, как нетрудно догадаться, варьировать еще сильнее. Обычный диапазон этих вариаций – от трех до пяти недель, но встречаются и циклы, выходящие за рамки этого диапазона.