Tehotenstvo a oplodnenie

Väčšina lekárov považuje prvý deň vašej poslednej menštruácie za začiatok tehotenstva. Toto obdobie sa nazýva „menštruačný vek“ a začína približne dva týždne pred oplodnením. Tu sú niektoré základné informácie o oplodnení:

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Ovulácia

Každý mesiac sa v jednom z vaječníkov ženy začne vyvíjať určitý počet nezrelých vajíčok v malom vaku naplnenom tekutinou. Jeden z vakov dokončí dozrievanie. Tento „dominantný folikul“ potláča rast ostatných folikulov, ktoré prestanú rásť a degenerujú. Zrelý folikul praskne a uvoľní vajíčka z vaječníka (ovulácia). Ovulácia zvyčajne nastáva dva týždne pred ďalšou menštruáciou ženy.

Vývoj žltého telieska

Po ovulácii sa z prasknutého folikulu vyvinie útvar nazývaný žlté teliesko (corpus luteum), ktoré vylučuje dva typy hormónov – progesterón a estrogén. Progesterón pomáha pripraviť endometrium (výstelku maternice) na implantáciu embrya tým, že ho zahusťuje.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Uvoľnenie vajíčka

Vajíčko sa uvoľní a putuje do vajíčkovodu, kde zostáva, kým doň počas oplodnenia nevstúpi aspoň jedna spermia (vajíčko a spermia, pozri nižšie). Vajíčko sa môže oplodniť do 24 hodín od ovulácie. K ovulácii a oplodneniu dochádza v priemere dva týždne po poslednej menštruácii.

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Menštruačný cyklus

Ak spermia neoplodní vajíčko, vajíčko aj žlté teliesko degenerujú; zvýšené hladiny hormónov tiež miznú. Funkčná vrstva endometria sa potom odlupuje, čo vedie k menštruačnému krvácaniu. Cyklus sa opakuje.

Hnojenie

Ak spermia dosiahne zrelé vajíčko, oplodní ho. Keď spermia dosiahne vajíčko, v proteínovom obale vajíčka dôjde k zmene, ktorá už spermiám neumožní vstup. V tomto bode sa uloží genetická informácia o dieťati vrátane jeho pohlavia. Matka odovzdá iba chromozómy X (matka = XX); ak vajíčko oplodní spermia Y, dieťa bude mužského pohlavia (XY); ak sa oplodní spermia X, dieťa bude ženského pohlavia (XX).

Oplodnenie nie je len súhrnom jadrového materiálu vajíčka a spermie – je to komplexný súbor biologických procesov. Oocyt je obklopený granulóznymi bunkami nazývanými corona radiata. Medzi corona radiata a oocytom sa tvorí zona pellucida, ktorá obsahuje špecifické receptory pre spermie, čím zabraňuje polyspermii a zabezpečuje pohyb oplodneného vajíčka pozdĺž vajíčkovodu do maternice. Zona pellucida pozostáva z glykoproteínov vylučovaných rastúcim oocytom.

Meióza sa obnovuje počas ovulácie. Obnovenie meiózy sa pozoruje po predovulačnom vrchole LH. Meióza v zrelom oocyte je spojená so stratou jadrovej membrány, bivalentným zostavením chromatínu a oddelením chromozómov. Meióza končí uvoľnením polárneho telieska počas oplodnenia. Vysoká koncentrácia estradiolu vo folikulárnej tekutine je nevyhnutná pre normálny proces meiózy.

Samčie zárodočné bunky v semenných kanálikoch v dôsledku mitotického delenia tvoria spermatocyty prvého rádu, ktoré prechádzajú niekoľkými štádiami dozrievania podobne ako ženské vajíčko. V dôsledku meiotického delenia sa tvoria spermatocyty druhého rádu, ktoré obsahujú polovičný počet chromozómov (23). Spermatocyty druhého rádu dozrievajú na spermatidy a po tom, čo sa už nedelia, sa menia na spermie. Súbor postupných štádií dozrievania sa nazýva spermatogénny cyklus. U ľudí je tento cyklus ukončený za 74 dní a nediferencované spermatogónium sa mení na vysoko špecializovanú spermiu, schopnú samostatného pohybu a majúcu sadu enzýmov potrebných na preniknutie do vajíčka. Energiu pre pohyb poskytuje množstvo faktorov, vrátane cAMP, Ca2 ⁺, katecholamínov, proteínového faktora motility, proteínovej karboxymetylázy. Spermie prítomné v čerstvých spermiách nie sú schopné oplodnenia. Túto schopnosť získavajú, keď vstúpia do ženského genitálneho traktu, kde strácajú membránový antigén - dochádza ku kapacitácii. Vaječná bunka následne vylučuje produkt, ktorý rozpúšťa akrozomálne vezikuly pokrývajúce hlavičku spermie, kde sa nachádza genetický fond otcovského pôvodu. Predpokladá sa, že proces oplodnenia prebieha v ampulárnej časti vajíčkovodu. Lievik vajíčkovodu sa aktívne podieľa na tomto procese, tesne prilieha k časti vaječníka s folikulom vyčnievajúcim na jeho povrchu a akoby nasáva vajíčko. Pod vplyvom enzýmov vylučovaných epitelom vajíčkovodov sa vajíčko uvoľňuje z buniek corona radiata. Podstata procesu oplodnenia spočíva v zjednotení, fúzii samičích a samčích reprodukčných buniek, oddelených od organizmov rodičovskej generácie, do jednej novej bunky - zygoty, ktorá nie je len bunkou, ale aj organizmom novej generácie.

Spermia vnáša do vajíčka prevažne svoj jadrový materiál, ktorý sa s jadrovým materiálom vajíčka spája do jedného jadra zygoty.

Proces dozrievania a oplodnenia vajíčka je zabezpečený zložitými endokrinnými a imunologickými procesmi. Z etických dôvodov neboli tieto procesy u ľudí dostatočne preskúmané. Naše poznatky získavame najmä z experimentov na zvieratách, ktoré majú veľa spoločného s týmito procesmi u ľudí. Vďaka rozvoju nových reprodukčných technológií v programoch oplodnenia in vitro boli študované štádiá vývoja ľudského embrya až po štádium blastocysty in vitro. Vďaka týmto štúdiám sa nahromadilo veľké množstvo materiálu o štúdiu mechanizmov raného vývoja embrya, jeho pohybu cez vaječník a implantácie.

Po oplodnení sa zygota pohybuje pozdĺž vajíčkovodu a prechádza zložitým vývojovým procesom. Prvé delenie (štádium dvoch blastomér) nastáva až druhý deň po oplodnení. Počas pohybu pozdĺž vajíčkovodu zygota prechádza úplným asynchrónnym štiepením, ktoré vedie k tvorbe moruly. V tomto čase sa embryo zbaví vitelovej a priehľadnej membrány a v štádiu moruly vstupuje embryo do maternice, čo predstavuje voľný komplex blastomér. Prechod vajíčkovodom je jedným z kritických momentov tehotenstva. Bolo zistené, že vzťah medzi hometou/skorým embryom a epitelom vajíčkovodu je regulovaný autokrinnou a parakrinnou cestou, ktorá embryu poskytuje prostredie, ktoré podporuje procesy oplodnenia a skorého embryonálneho vývoja. Predpokladá sa, že regulátorom týchto procesov je gonadotropný uvoľňujúci hormón, ktorý produkuje preimplantačné embryo aj epitel vajíčkovodov.

Epitel vajíčkovodov exprimuje GnRH a GnRH receptory ako posly ribonukleovej kyseliny (mRNA) a proteínov. Ukázalo sa, že táto expresia je závislá od cyklu a objavuje sa hlavne počas luteálnej fázy cyklu. Na základe týchto údajov sa skupina výskumníkov domnieva, že tubálny GnRH hrá významnú úlohu v regulácii autokrinno-parakrinnej dráhy pri oplodnení, skorom vývoji embrya a implantácii, pretože v epiteli maternice sa počas obdobia maximálneho vývoja „implantačného okna“ nachádza významné množstvo GnRH receptorov.

Bolo preukázané, že v embryu sa pozoruje expresia GnRH, mRNA a proteínov, ktorá sa zvyšuje s premenou moruly na blastocystu. Predpokladá sa, že interakcia embrya s epitelom vajíčkovodu a endometria sa uskutočňuje prostredníctvom systému GnRH, ktorý zabezpečuje vývoj embrya a receptivitu endometria. A opäť mnohí výskumníci zdôrazňujú potrebu synchrónneho vývoja embrya a všetkých mechanizmov interakcie. Ak sa transport embrya z nejakého dôvodu môže oneskoriť, trofoblast môže prejaviť svoje invazívne vlastnosti ešte pred vstupom do maternice. V tomto prípade môže dôjsť k tubárnemu tehotenstvu. Pri rýchlom pohybe sa embryo dostane do maternice, kde nie je receptivita endometria a k implantácii nemusí dôjsť, alebo sa embryo zadrží v dolných častiach maternice, teda na mieste menej vhodnom pre ďalší vývoj vajíčka.

[ 12 ], [ 13 ]

Implantácia vajíčka

Do 24 hodín od oplodnenia sa vajíčko začne aktívne deliť na bunky. Vo vajíčkovode zostáva približne tri dni. Zygota (oplodnené vajíčko) sa ďalej delí a pomaly sa pohybuje vajíčkovodom do maternice, kde sa prichytí k endometriu (implantácia). Zygota sa najprv zmení na zhluk buniek, potom na dutú guľu buniek alebo blastocystu (embryonálny vak). Pred implantáciou sa blastocysta uvoľní zo svojho ochranného obalu. Ako sa blastocysta približuje k endometriu, hormonálna výmena podporuje jej prichytenie. Niektoré ženy počas implantácie pociťujú špinenie alebo slabé krvácanie niekoľko dní. Endometrium sa zhrubne a krčok maternice je utesnený hlienom.

V priebehu troch týždňov bunky blastocysty narastú do zhluku buniek, čím sa vytvoria prvé nervové bunky dieťaťa. Dieťa sa od okamihu oplodnenia až do ôsmeho týždňa tehotenstva nazýva embryo, potom sa až do narodenia nazýva plod.

Proces implantácie môže nastať iba vtedy, ak embryo vstupujúce do maternice dosiahlo štádium blastocysty. Blastocysta sa skladá z vnútornej časti buniek - endodermu, z ktorého sa tvorí samotné embryo, a vonkajšej vrstvy buniek - trofektodermu - prekurzora placenty. Predpokladá sa, že v štádiu preimplantácie blastocysta exprimuje preimplantačný faktor (PIF), vaskulárny endotelový rastový faktor (VEGF), ako aj mRNA a proteín pre VEGF, čo umožňuje embryu veľmi rýchlo vykonať angiogenézu pre úspešnú placentáciu a vytvára potrebné podmienky pre jeho ďalší vývoj.

Pre úspešnú implantáciu je nevyhnutné, aby sa v endometriu objavili všetky potrebné zmeny v diferenciácii endometriálnych buniek pre vznik „implantačného okna“, ktoré sa normálne pozoruje 6. – 7. deň po ovulácii, a aby blastocysta dosiahla určitý stupeň zrelosti a aktivovali sa proteázy, čo uľahčí postup blastocysty do endometria. „Endometriálna receptivita je vyvrcholením komplexu časových a priestorových zmien v endometriu, regulovaných steroidnými hormónmi.“ Procesy vzniku „implantačného okna“ a dozrievania blastocysty musia byť synchrónne. Ak sa tak nestane, k implantácii nedôjde alebo sa tehotenstvo preruší v počiatočných štádiách.

Pred implantáciou je povrchový epitel endometria pokrytý mucínom, ktorý zabraňuje predčasnej implantácii blastocysty a chráni pred infekciou, najmä Muc1 - episialínom, ktorý zohráva akúsi bariérovú úlohu v rôznych aspektoch fyziológie ženského reprodukčného traktu. V čase, keď sa otvorí „implantačné okno“, je množstvo mucínu zničené proteázami produkovanými embryom.

Implantácia blastocysty do endometria zahŕňa dve fázy: fázu 1 - adhéziu dvoch bunkových štruktúr a fázu 2 - decidualizáciu endometriálnej strómy. Mimoriadne zaujímavou otázkou je, ako embryo identifikuje miesto implantácie, ktoré stále zostáva otvorené. Od okamihu vstupu blastocysty do maternice až po začiatok implantácie uplynú 2-3 dni. Hypoteticky sa predpokladá, že embryo vylučuje rozpustné faktory/molekuly, ktoré pôsobením na endometrium ho pripravujú na implantáciu. Adhézia hrá kľúčovú úlohu v procese implantácie, ale tento proces, ktorý umožňuje udržať pohromade dve rôzne bunkové hmoty, je mimoriadne zložitý. Je doň zapojených obrovské množstvo faktorov. Predpokladá sa, že integríny hrajú vedúcu úlohu v adhézii v čase implantácie. Integrín-01 je obzvlášť významný; jeho expresia sa v čase implantácie zvyšuje. Samotné integríny však nemajú enzymatickú aktivitu a musia byť asociované s proteínmi, aby generovali cytoplazmatický signál. Výskum skupiny japonských výskumníkov ukázal, že malé proteíny RhoA viažuce guanozíntrifosfát premieňajú integríny na aktívny integrín, ktorý je schopný podieľať sa na bunkovej adhézii.

Okrem integrínov zahŕňajú adhézne molekuly aj proteíny, ako je trofinín, bustin a tastín.

Trofinín je membránový proteín exprimovaný na povrchu endometriálneho epitelu v mieste implantácie a na apikálnom povrchu trofektodermu blastocysty. Bustín a tustin sú cytoplazmatické proteíny, ktoré v spojení s trofinínom tvoria aktívny adhezívny komplex. Tieto molekuly sa podieľajú nielen na implantácii, ale aj na ďalšom vývoji placenty. Molekuly extracelulárnej matrice, osteokantín a laminín, sa podieľajú na adhézii.

Mimoriadne dôležitá úloha sa pripisuje rôznym rastovým faktorom. Výskumníci venujú osobitnú pozornosť úlohe inzulínu podobných rastových faktorov a proteínov, ktoré sa na ne viažu, najmä IGFBP, pri implantácii. Tieto proteíny hrajú úlohu nielen v procese implantácie, ale aj pri modelovaní cievnych reakcií a regulácii rastu myometria. Podľa Paria a kol. (2001) zohráva heparín viažuci epidermálny rastový faktor (HB-EGF), ktorý je exprimovaný v endometriu aj v embryu, ako aj fibroblastový rastový faktor (FGF), kostný morfogénny proteín (BMP) atď., významné miesto v procesoch implantácie. Po adhézii dvoch bunkových systémov endometria a trofoblastu začína fáza invázie trofoblastu. Bunky trofoblastu vylučujú proteázové enzýmy, ktoré umožňujú trofoblastu „vtesnať sa“ medzi bunky do strómy a lýzovať extracelulárnu matricu enzýmom metaloproteinázou (MMP). Inzulínu podobný rastový faktor II trofoblastu je najdôležitejším rastovým faktorom trofoblastu.

V čase implantácie je celé endometrium presiaknuté imunokompetentnými bunkami, ktoré sú jednou z najdôležitejších zložiek interakcie trofoblastu a endometria. Imunologický vzťah medzi embryom a matkou počas tehotenstva je podobný vzťahu pozorovanému pri reakciách štepu a príjemcu. Predpokladalo sa, že implantácia v maternici je riadená podobným spôsobom, prostredníctvom T buniek rozpoznávajúcich fetálne aloantigény exprimované placentou. Nedávne štúdie však ukázali, že implantácia môže zahŕňať novú alogénnu rozpoznávaciu dráhu založenú na NK bunkách, a nie na T bunkách. Trofoblast neexprimuje HLAI ani antigény triedy II, ale exprimuje polymorfný antigén HLA-G. Tento antigén odvodený od otca slúži ako adhézna molekula pre CD8 antigény veľkých granulárnych leukocytov, ktorých počet sa v endometriu zvyšuje v strednej luteínovej fáze. Tieto NK bunky s markermi CD3-CD8+ CD56+ sú funkčne inertnejšie pri produkcii cytokínov asociovaných s Th1, ako sú TNFcc, IFN-γ, v porovnaní s deciduálnymi granulárnymi leukocytmi CD8-CD56+. Okrem toho trofoblast exprimuje receptory s nízkou väzbovou kapacitou (afinitou) pre cytokíny TNFa, IFN-y a GM-CSF. V dôsledku toho bude dominantná odpoveď na fetálne antigény spôsobená odpoveďou prostredníctvom Th2, t. j. bude prevažne produkovať nie prozápalové cytokíny, ale naopak regulačné (il-4, il-10, il-13 atď.). Normálna rovnováha medzi Th1 a Th2 podporuje úspešnejšiu inváziu trofoblastov. Nadmerná produkcia prozápalových cytokínov obmedzuje inváziu trofoblastov a oneskoruje normálny vývoj placenty, v dôsledku čoho sa znižuje produkcia hormónov a proteínov. Okrem toho T cytokíny zvyšujú aktivitu protrombínkinázy a aktivujú koagulačné mechanizmy, čo spôsobuje trombózu a odlúčenie trofoblastov.

Okrem toho je imunosupresívny stav ovplyvnený molekulami produkovanými plodom a amnionom – fetuínom a spermínom. Tieto molekuly potláčajú produkciu TNF. Expresia HU-G na trofoblastových bunkách inhibuje receptory NK buniek a tým tiež znižuje imunologickú agresiu proti invadujúcemu trofoblastu.

Deciduálne stromálne bunky a NK bunky produkujú cytokíny GM-CSF, CSF-1, aINF, TGFbeta, ktoré sú nevyhnutné pre rast a vývoj, proliferáciu a diferenciáciu trofoblastov.

V dôsledku rastu a vývoja trofoblastu sa zvyšuje produkcia hormónov. Progesterón je obzvlášť dôležitý pre imunitné vzťahy. Progesterón lokálne stimuluje produkciu placentárnych bielkovín, najmä proteínu TJ6, viaže deciduálne leukocyty CD56+16+, čím spôsobuje ich apoptózu (prirodzenú bunkovú smrť).

V reakcii na rast trofoblastu a inváziu špirálových arteriol maternice matka produkuje protilátky (blokujúce), ktoré majú imunotropnú funkciu a blokujú lokálnu imunitnú odpoveď. Placenta sa stáva imunologicky privilegovaným orgánom. V normálne sa vyvíjajúcom tehotenstve sa táto imunitná rovnováha vytvorí do 10. – 12. týždňa tehotenstva.

Tehotenstvo a hormóny

Ľudský choriový gonadotropín je hormón, ktorý sa objavuje v krvi matky od okamihu oplodnenia. Produkujú ho bunky placenty. Je to hormón, ktorý sa zisťuje tehotenským testom, jeho hladina sa však dostatočne zvýši na to, aby sa dala zistiť až 3-4 týždne po prvom dni poslednej menštruácie.

Fázy vývoja tehotenstva sa nazývajú trimestre alebo trojmesačné obdobia kvôli významným zmenám, ku ktorým dochádza počas každej fázy.