Имплантация (человеческий эмбрион) - Implantation (human embryo)

Оплодотворение у млекопитающих. Сперматозоид и яйцеклетка соединяются посредством оплодотворения, создавая концепт, который (в течение 8–9 дней) имплантируется в стенку матки, где и будет находиться в течение девяти месяцев.

У людей имплантация - это этап воспроизводства человека, на котором эмбрион прикрепляется к стенке матки . На этом этапе внутриутробного развития , то зародыш называется бластоцистом . После успешного прикрепления самка считается беременной, и эмбрион будет получать кислород и питательные вещества от матери для своего роста.

У людей имплантация оплодотворенной яйцеклетки чаще всего происходит примерно через девять дней после овуляции ; однако это может составлять от шести до 12 дней.

Окно имплантации

Фаза готовности к приему эндометрия матки обычно называется «окном имплантации» и длится около 4 дней. Окно имплантации наступает примерно через 6 дней после пика уровня лютеинизирующего гормона . При некотором расхождении между источниками было установлено, что это происходит в период от 7 дней после овуляции до 9 дней после овуляции, или 6-10 дней после овуляции. В среднем это происходит с 20-го по 23-й день после последней менструации .

Окно имплантации характеризуется изменениями клеток эндометрия, которые способствуют абсорбции маточной жидкости. Эти изменения в совокупности известны как трансформация плазматической мембраны, они приближают бластоцисту к эндометрию и обездвиживают его. На этом этапе бластоциста все еще может быть удалена путем вымывания из матки. Ученые выдвинули гипотезу, что гормоны вызывают отек, который заполняет сплющенную полость матки непосредственно перед этой стадией, что также может способствовать прижатию бластоцисты к эндометрию. Окно имплантации также может быть инициировано другими препаратами в эндометрии матки как по структуре, так и по составу его секрета.

Адаптация матки

Чтобы сделать возможной имплантацию, матка претерпевает изменения, чтобы иметь возможность принять концепт.

Преддецидуализация

Эндометрий увеличивается в толщине, становится васкуляризованным, а его железы становятся извилистыми и выделяют повышенный уровень секрета. Эти изменения достигают максимума примерно через 7 дней после овуляции .

Кроме того, поверхность эндометрия образует своего рода округлые клетки, которые покрывают всю область по направлению к полости матки. Это происходит примерно через 9-10 дней после овуляции. Эти клетки называются децидуальными клетками , что подчеркивает, что весь их слой отделяется при каждой менструации, если не наступает беременность, как и листья лиственных деревьев . С другой стороны, маточные железы снижают активность и деградируют примерно через 8–9 дней после овуляции при отсутствии беременности.

В децидуальной клетки происходят из стромальных клеток, которые всегда присутствуют в эндометрии. Однако децидуальные клетки составляют новый слой - децидуальную оболочку . Остальной эндометрий, кроме того, выражает различия между просветной и базальной сторонами. Просветные клетки образуют компактную зону эндометрия, в отличие от базалолатеральной зоны спонгиоза , которая состоит из довольно губчатых стромальных клеток.

Децидуализация

Децидуализация преуспевает в предцидуализации, если наступает беременность. Это его расширение, дальнейшее развитие маточных желез, компактной зоны и эпителия децидуальных клеток, выстилающих ее. Децидуальные клетки заполняются липидами и гликогеном и принимают многогранную форму, характерную для децидуальных клеток.

Курок

Вероятно, что сама бластоциста вносит основной вклад в этот дополнительный рост и поддержание децидуальной оболочки. Показателем этого является то, что децидуализация происходит в большей степени в циклах зачатия, чем в циклах отсутствия зачатия. Более того, аналогичные изменения наблюдаются при подаче стимулов, имитирующих естественное вторжение эмбриона.

Эмбрион высвобождает сериновые протеазы, которые вызывают деполяризацию мембраны эпителиальных клеток и активируют эпителиальный Na + канал. Это вызывает приток Ca2 + и фосфорилирование CREB. Фосфорилирование CREB усиливает экспрессию COX-2, что приводит к высвобождению простагландина E2 (PGE2) из ​​эпителиальных клеток. PGE2 действует на клетки стромы, активируя связанные с цАМФ пути в стромальных клетках, что приводит к децидуализации.

Части децидуальной оболочки

Децидуальные оболочки можно разделить на отдельные секции, хотя они имеют одинаковый состав.

• Decidua basalis - это часть децидуальной оболочки, которая расположена базалолатерально по отношению к эмбриону после имплантации.
• Decidua capsularis - Decidua capsularis вырастает над эмбрионом на просветной стороне, заключая его в эндометрий. Он окружает зародыш вместе с decidua basalis.
• Decidua parietalis - все остальные децидуальные оболочки на поверхности матки относятся к decidua parietalis.

Децидуа на протяжении всей беременности

После имплантации децидуальная оболочка остается, по крайней мере, в течение первого триместра. Тем не менее, его наиболее заметный период приходится на ранние сроки беременности, во время имплантации. Его функция как окружающей ткани заменяется окончательной плацентой . Однако некоторые элементы децидуализации сохраняются на протяжении всей беременности.

Слои компакта и губки все еще видны под децидуальной оболочкой во время беременности. Железы слоя спонгиозы продолжают секретировать в течение первого триместра, когда они дегенерируют. Однако до этого исчезновения некоторые железы секретируют неравномерно. Это явление гиперсекреции называется феноменом Ариаса-Стеллы в честь патолога Хавьера Ариаса-Стеллы .

Пиноподы

Пиноподы - это небольшие пальцеобразные выступы эндометрия. Они появляются между 19-м и 21-м днем гестационного возраста . Это соответствует возрасту оплодотворения примерно от пяти до семи дней, что хорошо соответствует времени имплантации. Они сохраняются всего два-три дня. Их развитие усиливается прогестероном, но подавляется эстрогенами .

Функция при имплантации

Пиноподы эндоцитируют маточную жидкость и макромолекулы в ней. При этом объем матки уменьшается, и стенки становятся ближе к плавающему в ней эмбриобласту. Таким образом, период активных пиноцитов также может ограничивать окно имплантации.

Функция во время имплантации

Пиноподы продолжают поглощать жидкость и выводить ее большую часть на ранних этапах имплантации.

Адаптация выделений

Трансформируется не только слизистая оболочка матки, но, кроме того, изменяется секреция ее эпителиальных желез. Это изменение вызвано повышенным уровнем прогестерона в желтом теле . Целью выделений является эмбриобласт, который выполняет несколько функций.

Питание

Перед имплантацией эмбриобласт находится в полости матки примерно 72 часа. В это время он не может получать питание непосредственно из крови матери и должен полагаться на секретируемые в полость матки питательные вещества, например, железо и жирорастворимые витамины.

Рост и имплантация

Помимо питания, эндометрий секретирует несколько стероид- зависимых белков, важных для роста и имплантации. Также секретируются холестерин и стероиды. Имплантации дополнительно способствует синтез веществ матрицы , молекул адгезии и поверхностных рецепторов для веществ матрицы.

Механизм

Имплантация начинается, когда бластоциста соприкасается со стенкой матки.

Зона штриховки

Чтобы провести имплантацию, бластоцисте сначала необходимо избавиться от блестящей оболочки . Этот процесс можно назвать «штриховкой».

Факторы

Для этого процесса важны литические факторы в полости матки, а также факторы самой бластоцисты. На механизмы последнего указывает то, что блестящая оболочка остается неповрежденной, если неоплодотворенное яйцо помещается в матку при тех же условиях. Вероятно, это связано с плазмином . Плазминоген , предшественник плазмина, находится в полости матки, и факторы бластоцисты способствуют его превращению в активный плазмин. Эта гипотеза подтверждается литическими эффектами плазмина in vitro . Кроме того, ингибиторы плазмина также подавляют вылупление всей зоны в экспериментах на крысах.

Приложение

Самая первая неплотная связь между бластоцистой и эндометрием называется аппозицией.

Место нахождения

На эндометрии аппозиция обычно производится там, где есть небольшая крипта, возможно, потому, что она увеличивает площадь контакта с довольно сферической бластоцистой.

На бластоцисте, с другой стороны, это происходит в том месте, где был достаточный лизис блестящей оболочки, чтобы образовался разрыв, обеспечивающий прямой контакт между нижележащим трофобластом и децидуальной оболочкой эндометрия. Однако в конечном итоге внутренняя клеточная масса внутри слоя трофобласта выровнена ближе всего к децидуальной оболочке. Тем не менее, аппозиция на бластоцисте не зависит от того, находится ли она на той же стороне бластоцисты, что и внутренняя клеточная масса. Скорее, внутренняя клеточная масса вращается внутри трофобласта, чтобы соответствовать наложению. Короче говоря, вся поверхность бластоцисты может образовывать прилегание к децидуальной оболочке.

Молекулярный механизм

Идентичность молекул трофобласта и эпителия эндометрия, которые опосредуют начальное взаимодействие между ними, остается неустановленной. Тем не менее, ряд исследовательских групп предложили MUC1 , член муцина семейства гликозилированных белков, участвует. MUC1 представляет собой трансмембранный гликопротеин, экспрессируемый на апикальной поверхности эпителиальных клеток эндометрия во время периода имплантации у людей, и было показано, что в это время он по-разному экспрессируется между фертильными и бесплодными субъектами. MUC1 отображает углеводные фрагменты на своем внеклеточном домене, которые являются лигандами L-селектина , белка, экспрессируемого на поверхности клеток трофобласта. Модель имплантации in vitro, разработанная Genbacev et al., Дала доказательства, подтверждающие гипотезу о том, что L-селектин опосредует прикрепление бластоцисты к эпителию матки, взаимодействуя с его лигандами.

Адгезия

Адгезия - это гораздо более сильное прикрепление к эндометрию, чем неплотное прилегание.

Трофобласты прикрепляются, проникая в эндометрий, с выступами клеток трофобласта.

Эта адгезионная активность осуществляется микроворсинками на трофобласте. В трофобласте есть связывающие волокна, ламинин, коллаген IV типа и интегрины, которые способствуют этому процессу адгезии.

MUC16 представляет собой трансмембранный муцин, экспрессируемый на апикальной поверхности эпителия матки. Этот муцин предотвращает имплантацию бластоцисты в нежелательно расположенный на эпителии участок. Таким образом, MUC16 ингибирует клеточную адгезию. «Удаление этого муцина во время формирования утеродомов (луковичных выступов апикальной поверхности эпителия, которые часто обнаруживаются в период имплантации) способствует адгезии трофобластов in vitro».

Коммуникация

На этом этапе происходит массивное сообщение между бластоцистой и эндометрием. Бластоциста сигнализирует эндометрию о дальнейшей адаптации к его присутствию, например, посредством изменений в цитоскелете децидуальных клеток. Это, в свою очередь, вытесняет децидуальные клетки из их соединения с подлежащей базальной пластинкой , что позволяет бластоцисте выполнять последующую инвазию.

Это сообщение передается с рецептором - лиганд -взаимодействиями, как интегрин-матрицы и протеогликанов из них.

Рецепторы протеогликана

Другой лиганд-рецепторной системой, участвующей в адгезии, являются протеогликановые рецепторы, обнаруженные на поверхности децидуальной оболочки матки. Их аналоги, протеогликаны, находятся вокруг клеток трофобласта бластоцисты. Эта система лиганд-рецептор также присутствует прямо в окне имплантации.

Вторжение

Инвазия - это еще одно закрепление бластоцисты в эндометрии.

Синцитиотрофобласты

Выступы клеток трофобласта, которые прикрепляются к эндометрию, продолжают разрастаться и проникать в эндометрий. По мере того, как эти клетки трофобласта проникают, они дифференцируются, чтобы стать новым типом клеток, синцитиотрофобластом . Приставка син- относится к трансформации, которая происходит, когда границы между этими клетками исчезают, образуя единую массу из многих ядер клеток ( синцитий ). Остальные трофобласты, окружающие внутреннюю клеточную массу, в дальнейшем называются цитотрофобластами . Синцитиотрофобласт не определяется как тип клеток, а представляет собой многоядерную ткань.

Инвазия продолжается, когда синцитиотрофобласты достигают базальной мембраны под децидуальными клетками, проникая в нее и далее проникая в строму матки. Наконец, весь эмбрион внедряется в эндометрий. В конце концов, синцитиотрофобласты вступают в контакт с материнской кровью и образуют ворсинки хориона . Это начало формирования плаценты .

Проникновение трофобласта в эндометрий демонстрируется с помощью металлопротеиназы MMP-2 и MMP-9. Синцитиотрофобласты проникают в матку, пытаясь достичь материнского кровоснабжения, создавая основу для кровотока плода.

Вневорсинчатые трофобласты

Экстраворсинчатые трофобласты - это клетки вторгшихся ворсинок, которые мигрируют в миометрий матки матери. Эти клетки реконструируют спиральные артерии, чтобы улучшить и обеспечить приток материнской крови к растущему эмбриону. Есть также свидетельства того, что этот процесс происходит с маточными венами, стабилизируя их, улучшая отток крови плода и метаболических шлаков. Также было зарегистрировано, что трофобласты мигрируют в организм матери и были обнаружены в различных тканях. Из-за этого трофобласты вовлечены в явление, известное как «микохимеризм плода», когда клетки плода создают клеточные линии в тканях матери.

Выделения

Бластоциста секретирует факторы для множества целей во время вторжения. Он секретирует несколько аутокринных факторов, воздействуя на себя и стимулируя его дальнейшее проникновение в эндометрий. Кроме того, выделения отделяют децидуальные клетки друг от друга, предотвращают отторжение эмбриона матерью, вызывают окончательную децидуализацию и предотвращают менструацию.

Автокрин

Хорионический гонадотропин человека является аутокринным фактором роста бластоцисты. С другой стороны, инсулиноподобный фактор роста 2 стимулирует его инвазивность.

Смещение

Синцитиотрофобласты по своему пути вытесняют децидуальные клетки как за счет деградации молекул клеточной адгезии, связывающих децидуальные клетки вместе, так и за счет деградации межклеточного матрикса между ними.

Молекулы клеточной адгезии разрушаются секрецией синцитиотрофобластов фактора некроза опухоли альфа . Это подавляет экспрессию кадгеринов и бета-катенина . Кадгерины - это молекулы клеточной адгезии, а бета-катенин помогает закрепить их на клеточной мембране. Таким образом, подавленная экспрессия этих молекул ослабляет связь между децидуальными клетками, позволяя синцитотрофобластам и целому эмбриону с ними проникать в эндометрий.

Внеклеточный матрикс разрушается сериновыми эндопептидазами и металлопротеиназами . Примерами таких металлопротеиназ являются коллагеназы , желатиназы и стромелизины . Эти коллагеназы переваривать типа I коллагена , типа II коллагена , типа III коллагена , тип VII-коллагена и типа Х коллагена. Желатиназы существуют в двух формах; один переваривающий коллаген IV типа и один переваривающий желатин .

Иммунодепрессивный

Эмбрион отличается от клеток матери и будет отвергнут иммунной системой матери как паразит, если он не будет секретировать иммунодепрессанты . Такие агенты включают фактор активации тромбоцитов , хорионический гонадотропин человека , фактор ранней беременности , простагландин E 2, интерлейкин 1- альфа, интерлейкин 6 , интерферон- альфа, фактор ингибирования лейкемии и колониестимулирующий фактор .

Децидуализация

Факторы из бластоцисты также запускают окончательное формирование децидуальных клеток в их надлежащую форму. Напротив, некоторые децидуальные клетки в непосредственной близости от бластоцисты дегенерируют, обеспечивая ее питательными веществами.

Профилактика менструации

Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) не только действует как иммунодепрессант, но и «уведомляет» организм матери о том, что она беременна , предотвращая менструацию, поддерживая функцию желтого тела .

Прочие факторы

Другие факторы, секретируемые бластоцистой:

• Гистамин -рилизинг-фактор эмбриона
• Активатор тканевого плазминогена, а также его ингибиторы
• Эстрадиол
• β1- интегрины
• Фактор роста фибробластов
• CYTL1
• Преобразование фактора роста альфа
• ингибин
• Фактор доимплантации

Отказ

Считается, что неудача имплантации в двух третях случаев вызвана недостаточной восприимчивостью матки, а в другой трети - проблемами с самим эмбрионом.

Неадекватная восприимчивость матки может быть вызвана аномальными цитокиновыми и гормональными сигналами, а также эпигенетическими изменениями . Рецидивирующая неудача имплантации - причина женского бесплодия . Следовательно, частота наступления беременности может быть улучшена за счет оптимизации восприимчивости эндометрия к имплантации. Оценка маркеров имплантации может помочь предсказать исход беременности и выявить скрытый дефицит имплантации.

Лютеиновая поддержка - это введение лекарств, обычно прогестинов , с целью повышения успешности имплантации и раннего эмбриогенеза , тем самым дополняя функцию желтого тела .

В обзоре нескольких небольших рандомизированных контролируемых исследований у женщин с более чем 3 неудачными имплантациями при вспомогательной репродукции установлено , что использование дополнительного низкомолекулярного гепарина (НМГ) увеличивает частоту живорождений примерно на 80%.

Смотрите также

• Эмбриональная диапауза
• Бластоциста

использованная литература

дальнейшее чтение

• «Имплантация бластоцисты ...»
• «Имплантация»