У корів такий пухирець розвивається впродовж 7-11 дів і має форму кульки. На 12-ту добу діаметр пухирця у корів становить 1 мм, а на 13-ту він видовжується і становиться веретеноподібним.
Розвиток бластули відбувається під прикриттям яскравої оболонки колишньої яйцеклітини і третинними оболонками. Після вилуплення (розрив яскравої оболонки і вихід бластули) бластула імплантується в слизову оболонку матки. Клітини трофобласту синтезують специфічні ферменти, які руйнують тканину матки і зародковий пухирець, занурюючись в них, контактує з організмом матері. У корови це відбувається на 13-15-й день, у щурів на 7-й день після заліднення [17].
2.2 Загальна схема імплантації
Імплантація ембріона у порожнину матки – складний, багатоступінчастий процес, регуляція якого здійснюється за участі великої кількості гуморальних факторів і різноманітних міжмолекулярних та міжклітинних взаємодій.
Як було зазначено вище, запліднена яйцеклітина потрапляє у порожнину матки на стадії морули. Там вона розвивається у бластоцисту. Материнській організм сприйнятливий до бластоцисти, що імплантується тільки у межах строго визначеного по часу “вікна імплантації”. Поява у ендометрії трансмембранного глікопротеїну MUC-1 обмежує часові рамки “вікна імплантації” [27].
Під час фаз опозиції (протистояння ембріона і матки) та прикріплення на зовнішній мембрані бластоцисти утворюються багаточисельні мікровип’ячування – піноподи, в результаті чого вона входить у тісний контакт з матковим епітелієм, що означає перехід в стадію адгезії. Від’ємний електричний заряд на поверхні епітеліальних клітин сприяє зближенню бластоцисти з поверхнею ендометрію [25].
2.3 Роль стероїдних гормонів в імплантаційних процесах
Основними регуляторами морфологічних змін функціонального шару ендометрію протягом статевого циклу та у доімплантаційний період є стероїди, що синтезуються яєчниками. Тільки підготовлений циклічним впливом стероїдних гормонів ендометрій буде готовим до сприйняття бластоцисти та її гуморальних сигналів [13].
Встановлено, що ембріони самі можуть впливати на функції материнського організму протягом періоду імплантації. До імплантації розвиток ембріона залежить від секретів яйцепроводів і матки, від особливостей будови і функцій статевих органів самок, в яких розвивається бластоциста. Доказом цього є те, що культивування ембріонів корів до стадії бластоцисти можливо лише у поживному середовищі, максимально наближеним за хімічним складом до середовища яйцепроводів [22].
Відомо, що материнські стероїдні гормони регулюють синтез гормонів статевого тракту і таким чином можуть впливати на розвиток ембріона. Ембріональний розвиток після стадії одношарової бластоцисти відбувається нерівномірно до тих пір, поки ембріон не звільняється від зони пеллюцида – це відбувається під дією протеолітичних ферментів, які утворюються в ендометрії. Ці ферменти контролюються стероїдами яєчників, а їх активність стимулюється самою бластоцистою та починається на початкових етапах імплантації
Для всіх видів ссавців під час статевого циклу характерні дві слідуючі закономірності:
· зростаюча секреція естрогенів у фазі селекції і розвитку фолікулів, яка у хронологічному відношенні тільки неопосередкованно впливає на імплантацію;
· синтез великих кількостей прогестинів у секреторну фазу циклу, що співпадає по часу з імплантацією.
Рахується, що на відміну від прогестерону, естрогени впливають на імплантацію опосередковано. Естрадіол виступає у ролі пермісивного агента, тоді як прямий вплив характерний для локальних факторів, яких він регулює – цитокінів, молекул адгезії і факторів росту [23]. Більше того, вирішальну роль в імплантації відіграє не абсолютний вміст стероїдних гормонів, які діють на тканини-мішені органів репродуктивної системи, а морфологічна структура ендометрію, а саме ступінь рецептивності останнього, тобто кількість функціонально повноцінних рецепторів до відповідних стероїдних гормонів. [5]
Естрогени, одночасно із стимуляцією проліферації клітин маткового епітелію, активують розвиток секреторного апарату клітин ендометрію і синтез рецепторів до естрогенів та прогестерону, за допомогою яких і здійснюється різноманітний вплив гормонів на клітини. Вся родина стероїдних рецепторів являє собою клас білків, що функціонують на ядерному рівні і по суті, регулюють транскрипційні процеси. У відсутність лігандів стероїдні рецептори знаходяться у комплексі з білками теплового шоку. При зв’язуванні з стероїдом відбувається дисоціація цього комплексу і димеризація рецептора. Димер володіє здатністю зв’язуватись з відповідними, строго специфічними для стероїдів послідовностями ядерної ДНК, що забезпечує селективність у відношенні кожного з них і впливає на транскрипцію генів-мішеней. Всі стероїдні рецептори можуть конкурувати за одні і ті ж загальні транскрипційні факторі.
Більша частина гормон-рецепторних комплексів у ядрі дисоціюється і інактивується. В цитоплазму повертаються вільний стероїд та інактивований під дією ядерних фосфатаз рецептор. Гормон ніяких змін не зазнає.
Головним фізіологічним регулятором експресії ядерних рецепторів всередині клітин-мішеней є рівень циркулюючих вільних гормонів. Естрадіол підсилює синтез власних рецепторів, рецепторів до прогестерону і рецепторів андрогенів. Прогестерон, навпаки, пригнічує синтез як власних рецепторів, так і рецепторів естрадіолу [5], [14].
.
3. Фізіологічні та молекулярні механізми імплантаційних процесів
3.1 Модель імплантації у ссавців
Багаточисельні дослідження на модельних тваринах, головним чином на мишах, виявили велику кількість молекул, які приймають участь у процесах імплантації. Генетичні дослідження за допомогою targeting-методики допомогли ідентифікувати багато факторів росту та їх рецепторів, включаючи епідермальний фактор росту (ЕФР), трансформуючі фактори росту (ТФР) та інтерлейкіни, які приймають участь у процесах імплантації ембріонів. Крім того, invitro дослідження показали, що гепарин-зв’язаний епідермальний фактор росту стимулює адгезію бластоцистів миші, а фібронектин та його рецептори задіяні у процесах утворення відростків трофобласту при адгезії бластоцист. [9]
Invitro дослідження імплантації у людини виявили наступні стадії:
1. Людська вилуплена бластоциста прикріплюється, а потім проростає у моношар внутрішньоматкової строми;
2. Трофобласт розпластовуєтьсяя по всій поверхні моношару стромальних клітин та з двох полюсів проростає в ці клітини;
Спільне культивування бластоцист та культури стромальних клітин значно стимулює синтез бластоцистами hCG. [7]
Таким чином, імплантація у всіх ссавців може бути описана як трьохстадійний процес: спочатку бластоциста активує відповідні ферментативні перетворення в ендометрію матки, які будуть сприяти процесам імплантації – це досягається двостороннім паракринним “діалогом” між матковою оболонкою і бластоцистою. Далі трофоектодерма приєднюється до люмінального епітелію оболонки матки шляхом взаємодії сигнальних молекул та їх рецепторів, і таким чином проростає через шар епітеліоцитів до базальної мембрани. І остання, третя стадія полягає у проростанні трофоектодерми в основну строму матки. Всі епітеліальні клітини синтезують інтегрини 3, 1 і 4, лептин та глікопротеїд MUC-1 – епітеліальне похідне глікокаліксу. Вважається, що саме його нестача на поверхні місця прикріплення бластоцисти і сповільнює імплантаційні процеси [20].
3.2 Функціональні зміни у тканинах матки при імплантації
Маточний ендометрій протягом доімплантаційного періоду багаторазово змінюється. Всі його компоненти - залозистий епітелій, покривний епітелій, стромальні клітини та міжклітинний матрикс зазнають морфологічних, клітинних і молекулярних змін [20], [25].
Залозистий епітелій. В період імплантації збільшується мітотична активність залоз. Секреторна активність залоз сягає максимума. Плацентарний протеїн 14 (ПП14) - головний компонент секреторного продукту залоз ендометрію протягом другою половини лютеїнової фази циклу і ранніх стадій вагітності. Це глікопротеїн з Мм 42 кД – прогестеронзалежний ендометріальний білок, який попереджує лімфопроліферацію і пригнічує активність природних клітин-кіллерів, яких є особливо багато на ранніх стадіях вагітності. Цей білок захищає ембріон, що імплантується від імунної системи матері.
Покривний епітелій. Це тканина, яка вкриває внутрішню порожнину матки. Він першим контактує з бластоцистою і саме в ньому відбуваються основні анатомічні і молекулярні зміни, які підвищують рецепторну активність ендометрію до нідації бластоцисти. У період імплантації на поверхні покривного епітелію з’вляються піноподи, цей процес інгібуться естрогеном і активуються прогестероном, їх поява співпадає з утворенням “вікна імплантації” – точки найвищої рецептивної активності ендометрію. MUC-1 – циклозалежний глікопротеїн, який був виявлений у мишей і людини. У мишей синтез мРНК MUC-1 та її білкового продукту в покривному епітелії зменшується в період діеструсу і стає майже непомітним перед адгезією бластоцисти. У людини синтез MUC-1 в ендометрії сягає максимума саме під час імплантації, що доводить двояку його роль у різних видів ссавців.
Стромальні клітини складаються, головним чином, з 2-х різних популяцій клітин: фібробластів і лейкоцитів. У другій половині секреторної фази статевого циклу фібробласти під дією прогестерону трансформуються у псевдодецидуальні клітини. У цьому процесі приймають участь такі регуляторні молекули, як гістаміни, простагландини, лейкотрієни, плацента-стимулюючий фактор, інтерлейкін-1 і ангіотензин. Ці механізми відповідають за контроль неадекватної імуносупресії, коли організм матері починає відповідати на вростання трофобласта негативною імунною реакцією.