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.

В людях, имплантация стадия беременность при котором эмбрион прилипает к стенке матка. На этом этапе пренатальное развитие, то концептус называется бластоциста. Именно благодаря этой адгезии эмбрион получает от матери кислород и питательные вещества, чтобы иметь возможность расти.

У людей имплантация удобренный яйцеклетка наиболее вероятно произойдет примерно через девять дней после овуляция; однако это может составлять от шести до 12 дней.[1]

Окно имплантации

Фаза приема эндометрий матки обычно называют «окном имплантации» и длится около 4 дней. Окно имплантации наступает примерно через 6 дней после пика лютеинизирующий гормон уровни. При некотором расхождении между источниками было установлено, что это происходит от 7 дней после овуляции до 9 дней после овуляции,[2] или 6-10 дней постовуляции.[3] В среднем это происходит с 20-го по 23-й день после последний менструальный период.[4]

Окно имплантации характеризуется изменениями клеток эндометрия, которые способствуют всасыванию маточной жидкости. Эти изменения известны как трансформация плазматической мембраны и принести бластоциста приблизить к эндометрию и обездвижить его. На этом этапе бластоциста все еще может быть удалена путем вымывания из матки. Ученые предположили, что гормоны вызывают отек, который заполняет сплющенную полость матки непосредственно перед этой стадией, что также может помочь прижать бластоцисту к эндометрию.[5] Окно имплантации также может быть инициировано другими препаратами в эндометрии матки как по структуре, так и по составу его секрета.

Адаптация матки

Чтобы сделать возможным имплантацию, матка претерпевает изменения, чтобы иметь возможность получить концепт.

Предецидуализация

Эндометрий увеличивается в толщине, становится васкуляризированный и его железы становятся извилистыми и увеличивают выделение. Эти изменения достигают максимума примерно через 7 дней после овуляция.

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.[6] Эти клетки называются децидуальные клетки, что подчеркивает, что весь их слой сбрасывается в каждом менструация если не наступает беременность, как листья лиственные деревья. С другой стороны, маточные железы снижают активность и дегенерируют примерно через 8-9 дней.[6] после овуляции при отсутствии беременности.

В децидуальные клетки происходят из стромальных клеток, которые всегда присутствуют в эндометрии. Однако децидуальные клетки образуют новый слой, децидуальный. Остальная часть эндометрия, кроме того, выражает различия между просветной и базальной сторонами. Люминальные клетки образуют Zona Compacta эндометрия, в отличие от базалолатерального zona spongiosa, состоящий из довольно губчатых стромальных клеток.[6]

Децидуализация

Децидуализация преуспевает в прецидуализации, 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.

Спусковой крючок

Вероятно, что сама бластоциста вносит основной вклад в этот дополнительный рост и поддержание децидуальной оболочки. Признаком этого является то, что децидуализация происходит в большей степени в циклах зачатия, чем в циклах отсутствия зачатия.[6] Более того, аналогичные изменения наблюдаются при подаче стимулов, имитирующих естественное вторжение эмбриона.[6]

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. [7]

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 беременности

После имплантации децидуальная оболочка остается, по крайней мере, в течение первого триместра.[6] Тем не менее, его наиболее заметный период приходится на ранние сроки беременности, во время имплантации. Его функция как окружающей ткани заменяется окончательной плацента. Однако некоторые элементы децидуализации сохраняются на протяжении всей беременности.[6]

Слои компакта и губки все еще видны под децидуальной оболочкой во время беременности. Железы спонгиозного слоя продолжают секретировать в течение первого триместра, когда они дегенерируют. Однако до этого исчезновения некоторые железы секретируют неравномерно. Это явление гиперсекреции называется Феномен Ариаса-Стеллы,[6] после патологоанатома Хавьер Ариас-Стелла.

Пиноподы

Пиноподы - это небольшие пальцеобразные выступы эндометрия. Они появляются между 19 и 21 днями.[6] из гестационный возраст. Это соответствует возраст оплодотворения примерно от пяти до семи дней, что хорошо соответствует времени имплантации. Они сохраняются всего два-три дня.[6] Их развитию способствует прогестерон но сдерживается эстрогены.

Функция при имплантации

Пиноподы эндоцитоз маточная жидкость и макромолекулы в ней. При этом объем матки уменьшается, и стенки становятся ближе к плавающему в ней эмбриобласту. Таким образом, период активности пиноцитов также может ограничивать окно имплантации.[6]

Функция во время имплантации

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

Адаптация выделений

белки, гликопротеины и пептиды

секретируется железами эндометрия[6]

Матрица -ассоциированные:
Фибронектин
Ламинин
Энтактин
Коллаген IV типа
гепарансульфат
Протеогликан
Интегрины
-
Другие:
Муцины
Пролактин
IGFBP -1
Плацентарный белок 14 (PP14) или гликоделин
Эндометрий, связанный с беременностью

альфа-2-глобулин (альфа-2-ПЭГ )

белок эндометрия 15
Альбумин
Бета-липопротеин
Релаксин
Фактор роста фибробластов 1
Фактор роста фибробластов 2
Связанный с беременностью белок плазмы А

(ПАПП-А)

Белок стрессовой реакции 27 (СРП-27)
CA-125
Бета-эндорфин
Лея-энкефалин
Диаминоксидаза
Активатор тканевого плазминогена
Ренин
Прогестерон-зависимый карбоангидраза
Лактоферрин

Трансформируется не только слизистая оболочка матки, но, кроме того, изменяется секреция ее эпителиальных желез. Это изменение вызвано повышенным уровнем прогестерон от желтое тело. Целью выделений является эмбриобласт, который выполняет несколько функций.

Питание

Эмбриобласт проводит около 72 часов[6] в полости матки перед имплантацией. В это время он не может получать питание непосредственно из крови матери и должен полагаться на питательные вещества, выделяемые в полость матки, например утюг[6] и жирорастворимые витамины.[6]

Рост и имплантация

Помимо питания, эндометрий выделяет несколько стероидный препарат -зависимые белки,[6] важен для роста и имплантации. Холестерин[6] и стероиды[6] также секретируются. Имплантации дополнительно способствует синтез матрица вещества, молекулы адгезии и поверхность рецепторы для матричных веществ.

Механизм

Имплантация начинается, когда бластоциста соприкасается со стенкой матки.

Зона штриховки

Для имплантации бластоциста сначала необходимо избавиться от zona pellucida. 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.[6] Вероятно, это связано с плазмин. Плазминоген предшественник плазмина находится в полости матки, и факторы бластоцисты способствуют его превращению в активный плазмин. Эта гипотеза подтверждается литическими эффектами. in vitro плазмином.[6] Кроме того, ингибиторы плазмина также подавляют вылупление всей зоны в экспериментах на крысах.[6]

Приложение

Самая первая неплотная связь между бластоцистой и эндометрием называется аппозицией.[6]

Место расположения

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, чтобы обеспечить прямой контакт между нижележащими слоями. трофобласт и децидуальная оболочка эндометрия.[6] Однако в конечном итоге внутренняя клеточная масса, внутри трофобласт слой, располагается 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 выровняться с наложением.[6] Короче говоря, вся поверхность бластоцисты потенциально может образовывать прилегание к децидуальной оболочке.

Молекулярный механизм

Идентичность молекул трофобласта и эпителия эндометрия, которые опосредуют начальное взаимодействие между ними, остается неустановленной. Однако ряд исследовательских групп предположили, что MUC1, член Муцин семейство гликозилированных белков.[8] MUC1 - трансмембранный гликопротеин экспрессируется на апикальной поверхности эпителиальных клеток эндометрия во время окна имплантации у людей и, как было показано, по-разному экспрессируется между фертильными и бесплодными субъектами в это время.[8] MUC1 отображает углеводные фрагменты на своем внеклеточном домене, которые являются лигандами L-селектин, белок, экспрессируемый на поверхности клеток трофобласта.[9] Модель имплантации in vitro, разработанная Генбацевым и другие., предоставили доказательства в поддержку гипотезы о том, что L-селектин опосредует присоединение бластоцисты к эпителию матки, взаимодействуя с его лигандами.[10]

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. [11]

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 межклеточную адгезию. «Удаление этого муцина во время формирования утеродомов (луковичных выступов апикальной поверхности эпителия, которые часто обнаруживаются в период имплантации) способствует адгезии трофобластов in vitro». [12]

Коммуникация

На этом этапе происходит массивное сообщение между бластоцистой и эндометрием. Бластоциста сигнализирует эндометрию о дальнейшей адаптации к его присутствию, например изменениями в цитоскелет децидуальных клеток. Это, в свою очередь, лишает децидуальные клетки их связи с нижележащими клетками. базальная пластинка, что позволяет бластоцисте выполнить последующую инвазию.[6]

Это сообщение передается рецептор -лиганд -взаимодействия, как интегрин-матричные, так и протеогликановые.

Протеогликановые рецепторы

Другая система лиганд-рецептор, участвующая в адгезии, - это рецепторы протеогликана, обнаруженные на поверхности децидуальной оболочки матки. Их аналоги, протеогликаны, находятся вокруг клеток трофобласта бластоцисты. Эта система лиганд-рецептор также присутствует прямо в окне имплантации.[6]

Вторжение

Инвазия - это еще одно закрепление бластоцисты в эндометрии.

Синцитиотрофобласты

Выступы клеток трофобласта, прикрепляющиеся к эндометрию, продолжают разрастаться и проникать в эндометрий. По мере того, как эти клетки трофобласта проникают, они дифференцируются, чтобы стать клетками нового типа, синцитиотрофобласт. Префикс син- относится к преобразованию, которое происходит, когда границы между этими ячейками исчезают, чтобы сформировать единую массу из многих ядра клеток (синцитий ). Остальные трофобласты, окружающие внутреннюю клеточную массу, в дальнейшем называются цитотрофобласты. Синцитиотрофобласт не определяется как тип клеток, а представляет собой многоядерную ткань. [13]

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 плацента.

Проникновение трофобласта в эндометрий демонстрируется с помощью металлопротеиназы MMP-2 и MMP-9. [14] Синцитиотрофобласт проникает в матку, пытаясь достичь кровоснабжения матери, создавая основу для кровотока плода. [15]

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, чтобы улучшить отток крови плода и метаболических отходов. [16] Также документально подтверждено, 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. [17]

Выделения

Во время вторжения бластоциста выделяет факторы для множества целей. Он выделяет несколько автокринный факторы, нацеленные на себя и стимулирующие его дальнейшее вторжение в эндометрий.[6] Кроме того, секреция отделяет децидуальные клетки друг от друга, предотвращает отторжение эмбриона матерью, вызывает окончательную децидуализацию и предотвращает менструацию.

Автокрин

Хорионический гонадотропин человека является аутокринным фактором роста бластоцисты.[6] Инсулиноподобный фактор роста 2,[6] с другой стороны, стимулирует его агрессивность.

Смещение

Синцитиотрофобласты на своем пути вытесняют децидуальные клетки за счет деградации молекулы клеточной адгезии связывание децидуальных клеток вместе, а также деградация внеклеточного матрикса между ними.

Молекулы клеточной адгезии разрушаются секрецией синцитиотрофобластов Фактор некроза опухоли альфа. Это подавляет выражение кадгерины и бета-катенин.[6] 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 сериновые эндопептидазы и металлопротеиназы. Примеры таких металлопротеиназ: коллагеназы, желатиназы и стромелизины.[6] Эти коллагеназы переваривают Коллаген I типа, Коллаген II типа, Коллаген III типа, Коллаген типа VII и коллаген типа X.[6] Желатиназы существуют в двух формах; одно переваривание Коллаген IV типа и одно переваривание желатин.[6]

Иммунодепрессивный

Эмбрион отличается от клеток матери и будет отвергнут как паразит иммунная система матери, если она не выделяла иммунодепрессивный агенты. Такие агенты Фактор активации тромбоцитов, хорионический гонадотропин человека, фактор ранней беременности, иммуносупрессивный фактор, 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.[6]

Предотвращение менструации

Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) не только действует как иммунодепрессант,[6] но также "уведомляет" тело матери, что она беременная, предотвращая менструацию, поддерживая функцию желтое тело.

Прочие факторы

Другие факторы, секретируемые бластоцистой:

Отказ

Неудача имплантации считается, что это вызвано недостаточной восприимчивостью матки в двух третях случаев и проблемами с самим эмбрионом в другой трети.[19]

Неадекватная восприимчивость матки может быть вызвана аномальным цитокин и гормональные сигналы, а также эпигенетические изменения.[20] Рецидивирующая неудача имплантации является причиной женское бесплодие. Следовательно, показатели беременности можно улучшить за счет оптимизации восприимчивости эндометрия к имплантации.[20] Оценка маркеров имплантации может помочь предсказать исход беременности и выявить скрытый дефицит имплантации.[20]

Лютеиновая поддержка прием лекарства, как правило прогестины, с целью повышения успешности имплантации и раннего эмбриогенез, дополняя тем самым функцию желтое тело.

У женщин с более чем 3 неудачами имплантации в вспомогательная репродукция, обзор нескольких небольших рандомизированные контролируемые исследования подсчитали, что использование адъюнкта низкомолекулярный гепарин (LMWH) улучшает коэффициент рождаемости примерно на 80%.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уилкокс AJ, Бэрд Д.Д., Вайнберг CR (1999). «Время имплантации концептуса и прерывание беременности». Медицинский журнал Новой Англии. 340 (23): 1796–1799. Дои:10.1056 / NEJM199906103402304. PMID  10362823.
  2. ^ Xiao, Y .; Солнце, X .; Ян, X .; Zhang, J .; Сюэ, Q .; Cai, B .; Чжоу, Ю. (2010). «Фактор ингибирования лейкемии не регулируется в эндометрии и промывочной жидкости матки у пациенток с аденомиозом во время окна имплантации». Фертильность и бесплодие. 94 (1): 85–89. Дои:10.1016 / j.fertnstert.2009.03.012. PMID  19361790.
  3. ^ Абубакр М. Эльнашар, Гамаль И. Абул-Энейн. Восприимчивость эндометрия. Журнал Ближневосточного общества фертильности, Vol. 9, No. 1, 2004, pp. 10-24
  4. ^ 6.2 Этапы имплантации из embryology.ch в университетах Фрибурга, Лозанны и Берна (Швейцария). Проверено май 2012 г.
  5. ^ «Этапы имплантации». Эмбриология человека. Онлайн-курс по эмбриологии для студентов-медиков, разработанный университетами Фрибурга, Лозанны и Берна (Швейцария) при поддержке Swiss Virtual Campus. Получено 6 декабря 2011.
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab ac объявление ае аф аг ах ай Борон, Вальтер; Эмиль Булпаэп (2004). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход. Оксфорд: Эльзевир. ISBN  1-4160-2328-3. OCLC  61527528.[страница нужна ]
  7. ^ Жуань, Ю.С., Го, Дж. Х., Лю, Х., Чжан, Р., Цанг, Л. Л., Донг, Дж. Д., Чан, Х. С. (2012). Активация эпителиального Na-канала запускает высвобождение и продукцию простагландина E2, необходимого для имплантации эмбриона. Природная медицина, 18 (7), 1112–1117. DOI: 10,1038 / нм.2771
  8. ^ а б Маргарит, Л .; Тейлор, А .; Робертс, М. Х .; Hopkins, L .; Дэвис, С .; Brenton, A.G .; Конлан, Р. С .; Bunkheila, A .; Joels, L .; White, J. O .; Гонсалес, Д. (2010). «MUC1 как дискриминатор между эндометрием от фертильных и бесплодных пациентов с СПКЯ и эндометриозом». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 95 (12): 5320–5329. Дои:10.1210 / jc.2010-0603. ISSN  0021-972X.
  9. ^ Carson, D. D .; и др., (2006). «MUC1 - это каркас для лигандов селектина в матке человека». Передний. Biosci. 11 (1): 2903. Дои:10.2741/2018.CS1 maint: лишняя пунктуация (связь)
  10. ^ Генбацев, О.Д .; и др., (2003). «Трофобластная L-селектин-опосредованная адгезия на границе раздела матери и плода». Наука. 299 (5605): 405–8. Дои:10.1126 / science.1079546. PMID  12532021. S2CID  15462671.CS1 maint: лишняя пунктуация (связь)
  11. ^ Сингх, Х. и Аплин, Дж. Д. (2009). Молекулы адгезии в эпителии эндометрия: целостность ткани и имплантация эмбриона. Журнал анатомии, 215 (1), 3–13. DOI: 10.1111 / j.1469-7580.2008.01034.x
  12. ^ Гипсон И.К., Блэлок Т., Тисдейл А. и др. (2008) MUC16 теряется с поверхности uterodome (pinopode) рецептивного эндометрия человека: доказательства in vitro, что MUC16 является барьером для прилипания трофобластов. Биол Репрод 78, 134–142.
  13. ^ Гардинер, К., Таннетта, Д., Симмс, К., Харрисон, П., Редман, К., Сарджент, И., и Милстон, Д. (2011). Микровезикулы синцитиотрофобласта, высвобождаемые из преэклампсической плаценты, демонстрируют повышенную активность тканевого фактора (тканевый фактор при преэклампсии). PLoS ONE, 6 (10), e26313. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026313
  14. ^ Чжу, Дж. Й., Панг, З. Дж., И Ю, Ю. Х. (2012). Регуляция инвазии трофобластов: роль матриксных металлопротеиназ. Обзоры по акушерству и гинекологии, 5 (3-4), e137 – e143.
  15. ^ Картер А.М., Эндерс А.С. и Пийненборг Р. (2015). Роль инвазивного трофобласта в имплантации и плацентации приматов. Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки, 370 (1663), 20140070. doi: 10.1098 / rstb.2014.0070
  16. ^ Мозер, Г., Вайс, Г., Сундл, М., Гаустер, М., Сивец, М., Ланг-Олип, И., и Хуппертц, Б. (2016). Экстраворсинчатые трофобласты проникают не только в маточные артерии: свидетельство вторжения в маточные вены. Гистохимия и клеточная биология, 147 (3), 353–366. DOI: 10.1007 / s00418-016-1509-5
  17. ^ Доу, Г. С., Тан, X. W., & Сяо, З.-К. (2007). Миграция клеток от младенца к матери. Клеточная адгезия и миграция, 1 (1), 19–27. DOI: 10.4161 / cam.1.1.4082
  18. ^ Ай З., Цзин В., Фанг Л. (2015). «Цитокиноподобный белок 1 (Cytl1) - потенциальный молекулярный медиатор при имплантации эмбриона». PLOS ONE. 11 (1): e0147424. Дои:10.1371 / journal.pone.0147424. ЧВК  4723121. PMID  26800213.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  19. ^ Melford, S.E .; Тейлор, А. Х .; Конье, Дж. К. (2013). «О мышах и (женщинах): факторы, влияющие на успешную имплантацию, включая эндоканнабиноиды». Обновление репродукции человека. 20 (3): 415–428. Дои:10.1093 / humupd / dmt060. ISSN  1355-4786. PMID  24306146.
  20. ^ а б c Cakmak, H .; Тейлор, Х.С. (2010). «Несостоятельность имплантации: молекулярные механизмы и клиническое лечение». Обновление репродукции человека. 17 (2): 242–253. Дои:10.1093 / humupd / dmq037. ЧВК  3039220. PMID  20729534.
  21. ^ Potdar, N .; Гелбая, Т. А .; Konje, J.C .; Нардо, Л. Г. (2013). «Добавка низкомолекулярного гепарина для улучшения рождаемости после повторной неудачной имплантации: систематический обзор и метаанализ». Обновление репродукции человека. 19 (6): 674–684. Дои:10.1093 / humupd / dmt032. PMID  23912476.

дальнейшее чтение