Вагітність і запліднення

Більшість лікарів вважають перший день вашої останньої менструації початком вагітності. Цей період називається «менструальним віком» і починається приблизно за два тижні до запліднення. Ось деяка основна інформація про запліднення:

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Овуляція

Щомісяця один із яєчників жінки починає розвивати певну кількість незрілих яйцеклітин у невеликому мішечку, заповненому рідиною. Один із мішечків завершує дозрівання. Цей «домінантний фолікул» пригнічує ріст інших фолікулів, які перестають рости та дегенерують. Зрілий фолікул розривається та вивільняє яйцеклітини з яєчника (овуляція). Овуляція зазвичай відбувається за два тижні до наступної менструації жінки.

Розвиток жовтого тіла

Після овуляції фолікул, що розірвався, розвивається в утворення, яке називається жовтим тілом, яке виділяє два типи гормонів – прогестерон та естроген. Прогестерон допомагає підготувати ендометрій (слизу матки) до імплантації ембріона, потовщуючи його.

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

Вивільнення яйцеклітини

Яйцеклітина вивільняється та потрапляє у фаллопієву трубу, де залишається, доки принаймні один сперматозоїд не потрапить до неї під час запліднення (яйцеклітина та сперматозоїд див. нижче). Яйцеклітина може бути запліднена протягом 24 годин після овуляції. У середньому овуляція та запліднення відбуваються через два тижні після останньої менструації.

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

Менструальний цикл

Якщо сперматозоїд не запліднює яйцеклітину, вона та жовте тіло дегенерують; підвищений рівень гормонів також зникає. Функціональний шар ендометрію потім відшаровується, що призводить до менструальної кровотечі. Цикл повторюється.

Запліднення

Якщо сперматозоїд досягає зрілої яйцеклітини, він її запліднює. Коли сперматозоїд досягає яйцеклітини, в білковій оболонці яйцеклітини відбуваються зміни, які більше не дозволяють сперматозоїдам проникнути всередину. На цьому етапі закладається генетична інформація про дитину, включаючи її стать. Мати передає лише Х-хромосоми (мати=XX); якщо Y-сперматозоїд запліднює яйцеклітину, дитина буде чоловічої статі (XY); якщо X-сперматозоїд запліднює, дитина буде жіночої статі (XX).

Запліднення — це не просто підсумовування ядерного матеріалу яйцеклітини та сперматозоїда — це складний комплекс біологічних процесів. Ооцит оточений гранульозними клітинами, які називаються променевим короною. Між променевим короною та ооцитом утворюється прозора оболонка (zona pellucida), яка містить специфічні рецептори для сперматозоїдів, що запобігають поліспермії та забезпечують рух заплідненої яйцеклітини по трубі до матки. Прозора оболонка складається з глікопротеїнів, що виділяються зростаючим ооцитом.

Мейоз відновлюється під час овуляції. Відновлення мейозу спостерігається після преовуляторного піку ЛГ. Мейоз у зрілому ооциті пов'язаний з втратою ядерної мембрани, двовалентним складанням хроматину та розділенням хромосом. Мейоз завершується вивільненням полярного тільця під час запліднення. Висока концентрація естрадіолу у фолікулярній рідині необхідна для нормального процесу мейозу.

Чоловічі статеві клітини в сім'яних канальцях в результаті мітотичного поділу утворюють сперматоцити першого порядку, які проходять кілька стадій дозрівання, подібно до жіночої яйцеклітини. В результаті мейотичного поділу утворюються сперматоцити другого порядку, що містять вдвічі меншу кількість хромосом (23). Сперматоцити другого порядку дозрівають у сперматиди та, більше не зазнаючи поділу, перетворюються на сперматозоїди. Сукупність послідовних стадій дозрівання називається сперматогенним циклом. У людини цей цикл завершується за 74 дні, і недиференційована сперматогонія перетворюється на високоспеціалізований сперматозоїд, здатний до самостійного руху, і має набір ферментів, необхідних для проникнення в яйцеклітину. Енергія для руху забезпечується низкою факторів, включаючи цАМФ, Ca2 ⁺, катехоламіни, фактор рухливості білків, протеїн карбоксиметилазу. Сперматозоїди, присутні у свіжій спермі, не здатні до запліднення. Вони набувають цієї здатності, потрапляючи в жіночі статеві шляхи, де втрачають мембранний антиген - відбувається капацитація. У свою чергу, яйцеклітина виділяє продукт, який розчиняє акросомальні везикули, що покривають головне ядро сперматозоїда, де знаходиться генетичний фонд батьківського походження. Вважається, що процес запліднення відбувається в ампулярному відділі труби. Лійка труби бере активну участь у цьому процесі, щільно прилягаючи до відділу яєчника з фолікулом, що виступає на його поверхні, і як би всмоктує яйцеклітину. Під впливом ферментів, що виділяються епітелієм маткових труб, яйцеклітина вивільняється з клітин променевого венеця. Суть процесу запліднення полягає в об'єднанні, злитті жіночих і чоловічих статевих клітин, що відокремилися від організмів батьківського покоління, в одну нову клітину - зиготу, яка є не тільки клітиною, але й організмом нового покоління.

Сперматозоїд вносить у яйцеклітину переважно свій ядерний матеріал, який поєднується з ядерним матеріалом яйцеклітини в одне ядро зиготи.

Процес дозрівання та запліднення яйцеклітини забезпечується складними ендокринними та імунологічними процесами. Через етичні проблеми ці процеси у людини недостатньо вивчені. Наші знання в основному отримані з експериментів на тваринах, які мають багато спільного з цими процесами у людей. Завдяки розвитку нових репродуктивних технологій у програмах екстракорпорального запліднення були вивчені стадії розвитку ембріона людини аж до стадії бластоцисти in vitro. Завдяки цим дослідженням накопичено велику кількість матеріалу щодо вивчення механізмів раннього розвитку ембріона, його руху по трубі та імплантації.

Після запліднення зигота рухається по трубі, проходячи складний процес розвитку. Перший поділ (стадія двох бластомерів) відбувається лише на 2-й день після запліднення. У міру руху по трубі зигота зазнає повного асинхронного дроблення, що призводить до утворення морули. До цього часу ембріон звільняється від жовткової та прозорої оболонок, і на стадії морули ембріон потрапляє в матку, представляючи собою пухкий комплекс бластомерів. Проходження по трубі є одним із критичних моментів вагітності. Встановлено, що взаємозв'язок між гометою/раннім ембріоном та епітелієм маткової труби регулюється аутокринним та паракринним шляхом, забезпечуючи ембріону середовище, яке посилює процеси запліднення та раннього ембріонального розвитку. Вважається, що регулятором цих процесів є гонадотропний рилізинг-гормон, що виробляється як преімплантаційним ембріоном, так і епітелієм маткових труб.

Епітелій фаллопієвих труб експресує ГнРГ та рецептори ГнРГ як месенджери рибонуклеїнової кислоти (мРНК) та білків. Виявилося, що ця експресія залежить від циклу та переважно проявляється під час лютеїнової фази циклу. На основі цих даних група дослідників вважає, що трубний ГнРГ відіграє значну роль у регуляції аутокринно-паракринного шляху при заплідненні, ранньому розвитку ембріона та імплантації, оскільки в епітелії матки в період максимального розвитку «імплантаційного вікна» присутня значна кількість рецепторів ГнРГ.

Було показано, що в ембріоні спостерігається експресія ГнРГ, мРНК та білка, і вона зростає по мірі перетворення морули на бластоцисту. Вважається, що взаємодія ембріона з епітелієм труби та ендометрієм здійснюється через систему ГнРГ, яка забезпечує розвиток ембріона та рецептивність ендометрію. І знову ж таки, багато дослідників наголошують на необхідності синхронного розвитку ембріона та всіх механізмів взаємодії. Якщо транспортування ембріона може бути затримане з якоїсь причини, трофобласт може проявити свої інвазивні властивості ще до потрапляння в матку. У цьому випадку може виникнути трубна вагітність. При швидкому русі ембріон потрапляє в матку, де немає рецептивності ендометрію та імплантація може не відбутися, або ембріон затримується в нижніх відділах матки, тобто в місці, менш придатному для подальшого розвитку плодового яйця.

[ 12 ], [ 13 ]

Імплантація яйцеклітини

Протягом 24 годин після запліднення яйцеклітина починає активно ділитися на клітини. Вона залишається в матковій трубі приблизно три дні. Зигота (запліднена яйцеклітина) продовжує ділитися, повільно рухаючись по матковій трубі до матки, де прикріплюється до ендометрію (імплантація). Зигота спочатку стає скупченням клітин, потім порожнистою кулею клітин, або бластоцистою (ембріональним мішком). Перед імплантацією бластоциста виходить зі своєї захисної оболонки. Коли бластоциста наближається до ендометрію, гормональний обмін сприяє її прикріпленню. Деякі жінки відчувають мажучі виділення або незначну кровотечу протягом кількох днів під час імплантації. Ендометрій потовщується, а шийка матки заповнюється слизом.

Протягом трьох тижнів клітини бластоцисти перетворюються на скупчення клітин, формуючи перші нервові клітини дитини. Дитина називається ембріоном з моменту запліднення до восьмого тижня вагітності, після чого її називають плодом до народження.

Процес імплантації може відбутися лише в тому випадку, якщо ембріон, що потрапляє в матку, досяг стадії бластоцисти. Бластоциста складається з внутрішньої частини клітин – ентодерми, з якої формується сам ембріон, та зовнішнього шару клітин – трофектодерми – попередника плаценти. Вважається, що на стадії передімплантації бластоциста експресує передімплантаційний фактор (PIF), фактор росту судинного ендотелію (VEGF), а також мРНК та білок до VEGF, що дає змогу ембріону дуже швидко здійснювати ангіогенез для успішної плацентації та створює необхідні умови для його подальшого розвитку.

Для успішної імплантації необхідно, щоб в ендометрії відбулися всі необхідні зміни в диференціації клітин ендометрію для появи «імплантаційного вікна», яке зазвичай спостерігається на 6-7-й день після овуляції, а також щоб бластоциста досягла певної стадії зрілості та активувалися протеази, що сприятиме просуванню бластоцисти в ендометрій. «Рецептивність ендометрію є кульмінацією комплексу часових та просторових змін в ендометрії, регульованих стероїдними гормонами». Процеси появи «імплантаційного вікна» та дозрівання бластоцисти повинні бути синхронними. Якщо цього не станеться, імплантація не відбудеться або вагітність перерветься на ранніх стадіях.

Перед імплантацією поверхневий епітелій ендометрію покритий муцином, який запобігає передчасній імплантації бластоцисти та захищає від інфекції, особливо Muc1 - епісіаліном, який відіграє своєрідну бар'єрну роль у різних аспектах фізіології жіночого репродуктивного тракту. До моменту відкриття "імплантаційного вікна" кількість муцину руйнується протеазами, що виробляються ембріоном.

Імплантація бластоцисти в ендометрій включає дві стадії: стадію 1 – адгезію двох клітинних структур та стадію 2 – децидуалізацію строми ендометрію. Надзвичайно цікавим питанням є те, як ембріон ідентифікує місце імплантації, яке все ще залишається відкритим. Від моменту потрапляння бластоцисти в матку до початку імплантації минає 2-3 дні. Гіпотетично передбачається, що ембріон виділяє розчинні фактори/молекули, які, впливаючи на ендометрій, готують його до імплантації. Адгезія відіграє ключову роль у процесі імплантації, але цей процес, який дозволяє утримувати разом дві різні клітинні маси, є надзвичайно складним. У ньому бере участь величезна кількість факторів. Вважається, що інтегрини відіграють провідну роль в адгезії під час імплантації. Особливо значущим є інтегрин-01; його експресія зростає під час імплантації. Однак самі інтегрини не мають ферментативної активності та повинні бути пов'язані з білками для генерації цитоплазматичного сигналу. Дослідження, проведене групою дослідників з Японії, показало, що малі гуанозинтрифосфатзв'язуючі білки RhoA перетворюють інтегрини на активний інтегрин, який здатний брати участь у клітинній адгезії.

Окрім інтегринів, до молекул адгезії належать такі білки, як трофінін, бустин і тастин.

Трофінін – це мембранний білок, що експресується на поверхні ендометріального епітелію в місці імплантації та на апікальній поверхні трофектодерми бластоцисти. Бустин і тустин – це цитоплазматичні білки, що утворюють активний адгезивний комплекс у зв'язку з трофініном. Ці молекули беруть участь не тільки в імплантації, але й у подальшому розвитку плаценти. Молекули позаклітинного матриксу, остеокантин і ламінін, беруть участь в адгезії.

Надзвичайно важлива роль надається різним факторам росту. Дослідники звертають особливу увагу на роль інсуліноподібних факторів росту та білків, що їх зв'язують, особливо IGFBP, в імплантації. Ці білки відіграють роль не лише в процесі імплантації, але й у моделюванні судинних реакцій та регуляції росту міометрія. За даними Paria et al. (2001), гепаринзв'язуючий епідермальний фактор росту (HB-EGF), який експресується як в ендометрії, так і в ембріоні, а також фактор росту фібробластів (FGF), кістковий морфогенетичний білок (BMP) тощо, відіграють значне місце в процесах імплантації. Після адгезії двох клітинних систем ендометрію та трофобласта починається фаза інвазії трофобласта. Клітини трофобласта секретують протеазні ферменти, які дозволяють трофобласту «протиснутися» між клітинами в строму, лізуючи позаклітинний матрикс ферментом металопротеїназою (MMP). Інсуліноподібний фактор росту II трофобласта є найважливішим фактором росту трофобласта.

Під час імплантації весь ендометрій пронизує імунокомпетентні клітини, один з найважливіших компонентів взаємодії трофобласт-ендометрій. Імунологічні взаємовідносини між ембріоном та матір'ю під час вагітності подібні до тих, що спостерігаються в реакціях трансплантат-реципієнт. Вважалося, що імплантація в матці контролюється подібним чином, через Т-клітини, які розпізнають фетальні алоантигени, що експресуються плацентою. Однак нещодавні дослідження показали, що імплантація може включати новий алогенний шлях розпізнавання, заснований на NK-клітинах, а не на Т-клітинах. Трофобласт не експресує HLAI або антигени класу II, але експресує поліморфний антиген HLA-G. Цей антиген батьківського походження служить молекулою адгезії для антигенів CD8 великих гранулярних лейкоцитів, кількість яких збільшується в ендометрії в середині лютеїнової фази. Ці NK-клітини з маркерами CD3-CD8+ CD56+ функціонально більш інертні у виробленні Th1-асоційованих цитокінів, таких як TNFcc, IFN-γ, порівняно з децидуальними гранулярними лейкоцитами CD8-CD56+. Крім того, трофобласт експресує рецептори з низькою зв'язуючою здатністю (афінністю) для цитокінів TNFa, IFN-γ та GM-CSF. В результаті спостерігатиметься переважна відповідь на фетальні антигени, викликана відповіддю через Th2, тобто переважно відбуватиметься продукція не прозапальних цитокінів, а, навпаки, регуляторних (il-4, il-10, il-13 тощо). Нормальний баланс між Th1 та Th2 сприяє більш успішній інвазії трофобласта. Надмірна продукція прозапальних цитокінів обмежує інвазію трофобласта та затримує нормальний розвиток плаценти, через що знижується продукція гормонів та білків. Крім того, Т-цитокіни посилюють активність протромбінкінази та активують механізми згортання крові, викликаючи тромбоз та відшарування трофобласта.

Крім того, на імуносупресивний стан впливають молекули, що виробляються плодом та амніоном – фетуїн та спермін. Ці молекули пригнічують вироблення TNF. Експресія HU-G на клітинах трофобласта пригнічує рецептори NK-клітин і таким чином також зменшує імунологічну агресію проти трофобласта, що вторгається.

Децидуальні стромальні клітини та NK-клітини продукують цитокіни GM-CSF, CSF-1, aINF, TGFbeta, які необхідні для росту та розвитку, проліферації та диференціації трофобластів.

В результаті росту та розвитку трофобласта збільшується вироблення гормонів. Прогестерон особливо важливий для імунних зв'язків. Прогестерон локально стимулює вироблення плацентарних білків, особливо білка TJ6, зв'язує децидуальні лейкоцити CD56+16+, викликаючи їх апоптоз (природну загибель клітин).

У відповідь на ріст трофобласта та інвазію матки до спіральних артеріол, у матері виробляються антитіла (блокуючі), які мають імунотрофічну функцію та блокують місцеву імунну відповідь. Плацента стає імунологічно привілейованим органом. При нормально розвивається вагітності цей імунний баланс встановлюється до 10-12 тижнів вагітності.

Вагітність і гормони

Хоріонічний гонадотропін людини – це гормон, який з'являється в крові матері з моменту запліднення. Він виробляється клітинами плаценти. Це гормон, який виявляється за допомогою тесту на вагітність, проте його рівень стає достатньо високим для виявлення лише через 3-4 тижні після першого дня останньої менструації.

Стадії розвитку вагітності називаються триместрами, або 3-місячними періодами, через значні зміни, що відбуваються протягом кожного етапу.