Nosečnost in oploditev

Večina zdravnikov meni, da je prvi dan vaše zadnje menstruacije začetek nosečnosti. To obdobje se imenuje "menstrualna doba" in se začne približno dva tedna pred oploditvijo. Tukaj je nekaj osnovnih informacij o oploditvi:

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Ovulacija

Vsak mesec eden od ženskih jajčnikov začne razvijati določeno število nezrelih jajčec v majhni vrečki, napolnjeni s tekočino. Ena od vrečk dokonča zorenje. Ta "prevladujoči folikel" zavira rast drugih foliklov, ki prenehajo rasti in degenerirajo. Zrel folikel poči in sprosti jajčeca iz jajčnika (ovulacija). Ovulacija se običajno pojavi dva tedna pred naslednjo menstruacijo ženske.

Razvoj rumenega telesa

Po ovulaciji se počen folikel razvije v tvorbo, imenovano rumeno telo, ki izloča dve vrsti hormonov – progesteron in estrogen. Progesteron pomaga pripraviti endometrij (sluznico maternice) za vgnezditev zarodka tako, da ga odebeli.

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

Izpust jajčeca

Jajčece se sprosti in potuje v jajcevod, kjer ostane, dokler vanj med oploditvijo ne vstopi vsaj en spermij (jajčece in spermij, glejte spodaj). Jajčece se lahko oplodi v 24 urah po ovulaciji. V povprečju se ovulacija in oploditev pojavita dva tedna po zadnji menstruaciji.

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

Menstrualni cikel

Če sperma ne oplodi jajčeca, se jajčece skupaj z rumenim telescem degenerira; povišane ravni hormonov prav tako izginejo. Funkcionalna plast endometrija se nato odlušči, kar povzroči menstrualno krvavitev. Cikel se ponovi.

Gnojenje

Če spermij doseže zrelo jajčece, ga oplodi. Ko spermij doseže jajčece, se v beljakovinski ovojnici jajčeca pojavi sprememba, ki spermijem ne dovoli več vstopa. Na tej točki se odložijo genetske informacije o otroku, vključno z njegovim spolom. Mati da samo kromosome X (mati = XX); če jajčece oplodi spermij Y, bo otrok moški (XY); če oplodi spermij X, bo otrok ženskega spola (XX).

Oploditev ni le seštevanje jedrnega materiala jajčeca in sperme – gre za kompleksen sklop bioloških procesov. Oocit obdajajo granulozne celice, imenovane corona radiata. Med corona radiata in oocitom se tvori zona pellucida, ki vsebuje specifične receptorje za spermije, kar preprečuje polispermijo in zagotavlja gibanje oplojenega jajčeca po jajcevodu v maternico. Zona pellucida je sestavljena iz glikoproteinov, ki jih izloča rastoči oocit.

Mejoza se nadaljuje med ovulacijo. Nadaljevanje mejoze opazimo po predovulatornem vrhu LH. Mejoza v zreli oociti je povezana z izgubo jedrne membrane, dvovalentno sestavo kromatina in ločitvijo kromosomov. Mejoza se konča s sprostitvijo polarnega telesa med oploditvijo. Visoka koncentracija estradiola v folikularni tekočini je potrebna za normalen proces mejoze.

Moške zarodne celice v semenskih tubulih zaradi mitotične delitve tvorijo spermatocite prvega reda, ki podobno kot žensko jajčece preidejo skozi več stopenj zorenja. Zaradi mejotske delitve nastanejo spermatociti drugega reda, ki vsebujejo polovico manj kromosomov (23). Spermatociti drugega reda dozorijo v spermatide in se, ko se ne delijo več, spremenijo v spermatozoide. Niz zaporednih stopenj zorenja imenujemo spermatogeni cikel. Pri ljudeh se ta cikel zaključi v 74 dneh in nediferencirani spermatogonij se spremeni v visoko specializiran spermatozoid, sposoben samostojnega gibanja in z naborom encimov, potrebnih za prodiranje v jajčece. Energijo za gibanje zagotavljajo številni dejavniki, vključno s cAMP, Ca2 ⁺, kateholamini, proteinskim faktorjem gibljivosti in proteinsko karboksimetilazo. Spermatozoidi, prisotni v svežem semenu, niso sposobni oploditve. To sposobnost pridobijo, ko vstopijo v ženski genitalni trakt, kjer izgubijo membranski antigen - pride do kapacitacije. Jajčna celica nato izloča produkt, ki raztopi akrosomske vezikle, ki pokrivajo glavno jedro sperme, kjer se nahaja genski sklad očetovskega izvora. Domneva se, da proces oploditve poteka v ampularnem delu jajcevoda. Lijak jajcevoda aktivno sodeluje v tem procesu, tesno se prilega delu jajčnika s foliklom, ki štrli na njegovi površini, in kot bi vsesal jajčno celico. Pod vplivom encimov, ki jih izloča epitelij jajcevodov, se jajčna celica sprosti iz celic corona radiata. Bistvo procesa oploditve je združitev, zlitje ženskih in moških reproduktivnih celic, ločenih od organizmov matične generacije, v eno novo celico - zigoto, ki ni le celica, ampak tudi organizem nove generacije.

Sperma v jajčece vnese predvsem svoje jedrno snov, ki se z jedrno snovjo jajčeca združi v eno samo jedro zigote.

Proces zorenja in oploditve jajčeca zagotavljajo kompleksni endokrini in imunološki procesi. Zaradi etičnih vprašanj ti procesi pri ljudeh niso dovolj raziskani. Naše znanje pridobivamo predvsem iz poskusov na živalih, ki imajo veliko skupnega s temi procesi pri ljudeh. Zahvaljujoč razvoju novih reproduktivnih tehnologij v programih oploditve in vitro so bile preučene faze razvoja človeškega zarodka do stopnje blastociste in vitro. Zahvaljujoč tem študijam se je nabralo veliko gradiva o preučevanju mehanizmov zgodnjega razvoja zarodka, njegovega gibanja skozi jajcevod in implantacije.

Po oploditvi se zigota premika vzdolž jajcevoda in se podvrže kompleksnemu razvojnemu procesu. Prva delitev (stadij dveh blastomerov) se zgodi šele drugi dan po oploditvi. Med gibanjem vzdolž jajcevoda se zigota popolnoma asinhrono cepi, kar vodi do nastanka morule. Do takrat se zarodek osvobodi vitelinske in prozorne membrane, v fazi morule pa vstopi v maternico, kjer predstavlja ohlapen kompleks blastomerov. Prehod skozi jajcevod je eden od kritičnih trenutkov nosečnosti. Ugotovljeno je bilo, da odnos med hometo/zgodnjim zarodkom in epitelijem jajcevoda uravnava avtokrina in parakrina pot, ki zarodku zagotavljata okolje, ki pospešuje procese oploditve in zgodnjega embrionalnega razvoja. Domneva se, da je regulator teh procesov gonadotropni sproščujoči hormon, ki ga proizvajata tako predimplantacijski zarodek kot epitelij jajcevodov.

Epitel jajcevodov izraža GnRH in receptorje GnRH kot prenašalce ribonukleinske kisline (mRNA) in beljakovin. Izkazalo se je, da je ta ekspresija odvisna od cikla in se pojavlja predvsem v lutealni fazi cikla. Na podlagi teh podatkov skupina raziskovalcev meni, da ima tubalni GnRH pomembno vlogo pri regulaciji avtokrino-parakrine poti pri oploditvi, zgodnjem razvoju zarodka in implantaciji, saj so v epiteliju maternice v obdobju največjega razvoja "implantacijskega okna" prisotne znatne količine receptorjev GnRH.

Dokazano je, da se v zarodku opazi izražanje GnRH, mRNA in beljakovin, ki se povečuje, ko se morula spremeni v blastocisto. Domneva se, da interakcija zarodka z epitelijem jajcevoda in endometrija poteka preko sistema GnRH, ki zagotavlja razvoj zarodka in receptivnost endometrija. In spet mnogi raziskovalci poudarjajo potrebo po sinhronem razvoju zarodka in vseh mehanizmih interakcije. Če se transport zarodka iz nekega razloga lahko zavleče, lahko trofoblast pokaže svoje invazivne lastnosti, še preden vstopi v maternico. V tem primeru lahko pride do jajcevodne nosečnosti. S hitrim gibanjem zarodek vstopi v maternico, kjer ni receptivnosti endometrija in do implantacije morda ne pride ali pa se zarodek zadrži v spodnjih delih maternice, torej na mestu, ki je manj primerno za nadaljnji razvoj jajčeca.

[ 12 ], [ 13 ]

Vgnezditev jajčeca

V 24 urah po oploditvi se jajčece začne aktivno deliti na celice. V jajcevodu ostane približno tri dni. Zigota (oplojeno jajčece) se še naprej deli in se počasi premika po jajcevodu do maternice, kjer se pritrdi na endometrij (vgnezditev). Zigota najprej postane skupek celic, nato votla krogla celic ali blastocista (embrionalna vrečka). Pred vgnezditvijo se blastocista loči od svoje zaščitne ovojnice. Ko se blastocista približa endometriju, hormonske izmenjave spodbujajo njeno pritrditev. Nekatere ženske med vgnezditvijo nekaj dni občutijo pikčast izcedek ali rahlo krvavitev. Endometrij se odebeli in maternični vrat je zatesnjen s sluzjo.

V treh tednih celice blastociste zrastejo v skupek celic in tvorijo prve živčne celice otroka. Otrok se od trenutka oploditve do osmega tedna nosečnosti imenuje zarodek, nato pa se do rojstva imenuje plod.

Proces implantacije se lahko zgodi le, če je zarodek, ki vstopi v maternico, dosegel stopnjo blastociste. Blastocista je sestavljena iz notranjega dela celic - endoderma, iz katerega se oblikuje sam zarodek, in zunanje plasti celic - trofektoderma - predhodnika posteljice. Domneva se, da blastocista v fazi predimplantacije izraža predimplantacijski faktor (PIF), vaskularni endotelijski rastni faktor (VEGF), pa tudi mRNA in protein VEGF, kar omogoča zarodku zelo hitro izvedbo angiogeneze za uspešno placentacijo in ustvarja potrebne pogoje za njegov nadaljnji razvoj.

Za uspešno implantacijo je potrebno, da se v endometriju pojavijo vse potrebne spremembe v diferenciaciji endometrijskih celic za pojav "implantacijskega okna", ki se običajno pojavi 6.-7. dan po ovulaciji, in da blastocista doseže določeno stopnjo zrelosti in se aktivirajo proteaze, kar bo olajšalo napredovanje blastociste v endometrij. "Receptivnost endometrija je vrhunec kompleksa časovnih in prostorskih sprememb v endometriju, ki jih uravnavajo steroidni hormoni." Procesa pojava "implantacijskega okna" in zorenja blastociste morata biti sočasna. Če se to ne zgodi, do implantacije ne bo prišlo ali pa bo nosečnost prekinjena v zgodnjih fazah.

Pred implantacijo je površinski epitelij endometrija prekrit z mucinom, ki preprečuje prezgodnjo implantacijo blastociste in ščiti pred okužbo, zlasti z Muc1 - episialinom, ki igra nekakšno pregradno vlogo v različnih vidikih fiziologije ženskega reproduktivnega trakta. Do trenutka, ko se odpre "implantacijsko okno", količino mucina uničijo proteaze, ki jih proizvaja zarodek.

Implantacija blastociste v endometrij vključuje dve fazi: 1. fazo - adhezijo dveh celičnih struktur in 2. fazo - decidualizacijo endometrijske strome. Izjemno zanimivo vprašanje je, kako zarodek prepozna mesto implantacije, ki še vedno ostane odprto. Od trenutka, ko blastocista vstopi v maternico, do začetka implantacije minejo 2-3 dni. Hipotetično se domneva, da zarodek izloča topne faktorje/molekule, ki z delovanjem na endometrij pripravijo na implantacijo. Adhezija ima ključno vlogo v procesu implantacije, vendar je ta proces, ki omogoča, da se dve različni celični masi držita skupaj, izjemno zapleten. Vanj je vključenih ogromno število dejavnikov. Verjame se, da imajo integrini vodilno vlogo pri adheziji v času implantacije. Integrin-01 je še posebej pomemben; njegova ekspresija se poveča v času implantacije. Vendar pa sami integrini nimajo encimske aktivnosti in morajo biti povezani z beljakovinami, da ustvarijo citoplazemski signal. Raziskava, ki jo je izvedla skupina raziskovalcev iz Japonske, je pokazala, da majhni proteini RhoA, ki vežejo gvanozin trifosfat, pretvarjajo integrine v aktivni integrin, ki lahko sodeluje pri celični adheziji.

Poleg integrinov adhezijske molekule vključujejo tudi beljakovine, kot so trofinin, bustin in tastin.

Trofinin je membranski protein, ki se izraža na površini endometrijskega epitelija na mestu implantacije in na apikalni površini trofektoderma blastociste. Bustin in tustin sta citoplazmatska proteina, ki v povezavi s trofininom tvorita aktivni adhezivni kompleks. Ti molekuli ne sodelujeta le pri implantaciji, temveč tudi pri nadaljnjem razvoju posteljice. Molekule zunajceličnega matriksa, osteokantin in laminin, sodelujejo pri adheziji.

Izjemno pomembno vlogo imajo različni rastni faktorji. Raziskovalci posebno pozornost namenjajo vlogi inzulinu podobnih rastnih faktorjev in beljakovin, ki se nanje vežejo, zlasti IGFBP, pri implantaciji. Te beljakovine igrajo vlogo ne le v procesu implantacije, temveč tudi pri modeliranju žilnih reakcij in uravnavanju rasti miometrija. Po Paria et al. (2001) imajo pomembno vlogo v procesih implantacije epidermalni rastni faktor, ki se veže na heparin (HB-EGF), ki se izraža tako v endometriju kot v zarodku, pa tudi rastni faktor fibroblastov (FGF), kostni morfogenetični protein (BMP) itd. Po adheziji obeh celičnih sistemov endometrija in trofoblasta se začne faza invazije trofoblasta. Celice trofoblasta izločajo proteazne encime, ki omogočajo trofoblastu, da se "stisne" med celice v stromo in lizira zunajcelični matriks z encimom metaloproteazo (MMP). Inzulinu podoben rastni faktor II trofoblasta je najpomembnejši rastni faktor trofoblasta.

V času implantacije je celoten endometrij prežet z imunokompetentnimi celicami, ki so ena najpomembnejših komponent interakcije med trofoblastom in endometrijem. Imunološki odnos med zarodkom in materjo med nosečnostjo je podoben tistemu, ki ga opazimo pri reakcijah presadka in prejemnice. Menili so, da je implantacija v maternici nadzorovana na podoben način, preko celic T, ki prepoznavajo fetalne aloantigene, ki jih izraža posteljica. Vendar pa so nedavne študije pokazale, da lahko implantacija vključuje novo alogensko pot prepoznavanja, ki temelji na celicah NK in ne na celicah T. Trofoblast ne izraža antigenov HLAI ali razreda II, izraža pa polimorfni antigen HLA-G. Ta antigen, pridobljen od očeta, služi kot adhezijska molekula za antigene CD8 velikih granularnih levkocitov, katerih število se v endometriju poveča v srednji luteinski fazi. Te celice NK z markerji CD3-CD8+ CD56+ so funkcionalno bolj inertne pri proizvodnji citokinov, povezanih s Th1, kot sta TNFcc in IFN-γ, v primerjavi z decidualnimi granularnimi levkociti CD8-CD56+. Poleg tega trofoblast izraža receptorje z nizko vezavno kapaciteto (afiniteto) za citokine TNFa, IFN-γ in GM-CSF. Posledično bo prevladujoč odziv na fetalne antigene, ki ga bo povzročil odziv prek Th2, tj. pretežno bo prišlo do proizvodnje ne provnetnih citokinov, temveč nasprotno, regulatornih (il-4, il-10, il-13 itd.). Normalno ravnovesje med Th1 in Th2 spodbuja uspešnejšo invazijo trofoblasta. Prekomerna proizvodnja provnetnih citokinov omejuje invazijo trofoblasta in zavira normalen razvoj posteljice, zaradi česar se zmanjša proizvodnja hormonov in beljakovin. Poleg tega citokini T povečajo aktivnost protrombin kinaze in aktivirajo mehanizme koagulacije, kar povzroča trombozo in odstop trofoblasta.

Poleg tega na imunosupresivno stanje vplivajo molekule, ki jih proizvajata plod in amnion – fetuin in spermin. Ti molekuli zavirata nastajanje TNF. Ekspresija HU-G na trofoblastnih celicah zavira receptorje NK celic in s tem tudi zmanjša imunološko agresijo proti invazivnemu trofoblastu.

Decidualne stromalne celice in NK celice proizvajajo citokine GM-CSF, CSF-1, aINF, TGFbeta, ki so potrebni za rast in razvoj, proliferacijo in diferenciacijo trofoblastov.

Zaradi rasti in razvoja trofoblasta se poveča proizvodnja hormonov. Progesteron je še posebej pomemben za imunske odnose. Progesteron lokalno spodbuja proizvodnjo placentnih beljakovin, zlasti beljakovine TJ6, in se veže na decidualne levkocite CD56+16+, kar povzroči njihovo apoptozo (naravno celično smrt).

Kot odgovor na rast trofoblasta in invazijo maternice na spiralne arteriole mati proizvaja protitelesa (blokiranje), ki imajo imunotrofično funkcijo in blokirajo lokalni imunski odziv. Posteljica postane imunološko privilegiran organ. V normalno razvijajoči se nosečnosti se to imunsko ravnovesje vzpostavi do 10.–12. tedna nosečnosti.

Nosečnost in hormoni

Človeški horionski gonadotropin je hormon, ki se pojavi v materini krvi od trenutka oploditve. Proizvajajo ga celice posteljice. Gre za hormon, ki ga zazna test nosečnosti, vendar njegova raven postane dovolj visoka, da jo je mogoče zaznati šele 3-4 tedne po prvem dnevu zadnje menstruacije.

Faze razvoja nosečnosti se imenujejo trimesečja ali 3-mesečna obdobja zaradi pomembnih sprememb, ki se zgodijo v vsaki fazi.