Implantace je proces, při kterém se vyvíjející se embryo, pohybující se jako blastocysta dělohou, dostane do kontaktu s děložní stěnou a zůstane k ní připojeno až do narození. Sliznice dělohy (endometrium) se na připojení vyvíjející se blastocysty k ní připravuje prostřednictvím mnoha vnitřních změn. Bez těchto změn nedojde k implantaci a embryo se během menstruace odloučí. Taková implantace je pro savce jedinečná, ale nevykazují ji všichni savci. Navíc u těch savců, u nichž se implantace projevuje, se tento proces v mnoha ohledech liší u těch savců, u nichž mají samice říjné cykly, a u těch savců, u nichž mají samice menstruační cykly. Samice různých druhů primátů, včetně člověka, mají menstruační cykly, a tedy i podobné procesy implantace.
Před zahájením embryogeneze vaječník uvolní neoplozenou vaječnou buňku, tzv. oocyt, který pak putuje vejcovodem. Vajíčko je obaleno mimobuněčnou matrix zvanou zona pellucida. Spermie mohou oplodnit vajíčko v zona pellucida (ZP), která brání přilnutí oplodněného vajíčka, nazývaného zygota, ke stěně vejcovodu. Pokud zygota implantuje v jiné oblasti než v děloze, vzniká mimoděložní těhotenství. Tento stav brání úplnému vývoji embrya a u těhotné ženy může způsobit smrtelné krvácení.
Při pohybu zygoty vejcovodem dochází k několika kolům buněčného dělení, procesu zvanému štěpení. Při těchto buněčných děleních vzniká vnitřní buněčná hmota (ICM), ze které se stane embryo, a trofoblast, který ICM obklopuje a komunikuje s tkáněmi matky. ICM a trofoblast se společně nazývají blastocysta. Blastocysta se úspěšně implantuje v děloze, když při výstupu ZP z vejcovodu blastocysta opustí ZP a spojí se s endometriem.
Děložní sliznice je jedním z mála povrchů dělohy, na který se blastocysta nemůže vždy uhnízdit. Vlastnosti endometria se mění a pouze v krátkém okně se může blastocysta na tkáň implantovat. U člověka toto okno zahrnuje šestý až desátý den po ovulaci. Těsně před ovulací se endometrium začíná zahušťovat a rozšiřovat v reakci na uvolňování estrogenů z vaječníků. Jak se embryo pohybuje vejcovody, endometrium se zvětšuje, mění svůj tvar, stává se vnímavým pro implantaci a vytváří pro embryo příznivé prostředí. Na základě signálu uvolňování progesteronu z vaječníků dochází k sérii změn nazývaných decidualizace. Decidualizace zahrnuje shromažďování bílých krvinek kolem endometriálních arteriol neboli cév vedoucích z tepen do kapilárních lůžek. Jak se tyto cévy tvoří, hromadí se v rozšiřujících se pojivových tkáních dělohy molekula, která uchovává energii, zvaná glykogen. Kromě toho endometrium bobtná, protože se v něm hromadí intersticiální tekutina. Endometrium nabobtnalé intersticiální tekutinou, cévami a živinami poskytuje příznivé prostředí pro embryogenezi.
Při pohybu dělohou se blastocysta přestaví tak, aby vnitřní buněčná hmota přiléhala k děložní stěně a trofoblast se dotýkal endometria. Poloha ICM ve vztahu k endometriu určuje osu embrya od hlavy k ocasu neboli dorzálně-ventrální osu, přičemž dorzální strana embrya směřuje ke stěně dělohy. Jedná se o první embryonální událost, která určuje uspořádání budoucího těla.
Úspěšná implantace závisí na vazbě blastocysty na endometrium. Předpokládá se, že tuto interakci diktuje mnoho molekul, ale jako primární součást byly identifikovány integriny, typ molekul buněčné adheze. Integriny vycházejí z děložní sliznice a z povrchu blastuly. Integriny mají mnoho funkcí téměř ve všech typech tkání a hrají roli při adhezi buněk, přenosu informací o extracelulárním prostředí do jádra a modulaci místní imunitní odpovědi. Bezprostředně po implantaci pomáhají integriny regulovat expresi genů v embryu. Lékaři také hledají vysoké koncentrace integrinů, když hledají oblasti dělohy vnímavé pro implantaci při léčbě asistovanou reprodukcí (ART), a nedostatek těchto koncentrací využívají k identifikaci žen, které mohou být neplodné.
I přes kontakt mezi blastocystou a endometriem může dojít k neúspěšné implantaci. Potenciálních příčin chyb je celá řada. Pokud k implantaci nedojde, endometrium se rozpadne a vyloučí se spolu s blastocystou v rámci menstruačního cyklu. Pokud se však blastocysta implantuje, endometrium zůstává v děloze a spolu s děložní tkání se stává mateřskou částí placenty, tzv. deciduí.
Jakmile blastocysta přilne k děložní stěně, trofoblast vylučuje enzymy, které tráví extracelulární matrix endometriální tkáně. Buňky trofoblastu pak začnou pronikat mezi buňky endometria a přichytí blastocystu k povrchu dělohy. Další sekrece enzymů umožní blastocystě zahrabat se hluboko mezi děložní stromální buňky, které tvoří strukturální složky dělohy. Následně se buňky trofoblastu dále dělí a vytvářejí dvě extraembryonální membrány. Tyto membrány tvoří fetální část placenty zvanou chorion. Další enzymy a signální faktory vylučované těmito membránami přetvářejí děložní cévy tak, aby se fetální nebo embryonální cévy koupaly v mateřské krvi. Choriové klky jsou záhyby tkáně a cév, které spojují mateřské a fetální krevní rezervoáry. Mateřská krev se šíří do klků a prochází jimi do cévního řečiště plodu. Podobně se krev plodu šíří z klků do cévního řečiště matky. Za normálních okolností se fetální a mateřská krev nemísí, ale vztah mezi oběma oběhovými systémy umožňuje přenos živin a kyslíku k plodu nebo embryu a oxidu uhličitého a močoviny od plodu k matce.
Ačkoli je implantace jako reprodukční proces jedinečná pro savce, není jedinečná pro dělohu a trofoblast. V 80. letech 20. století vědci zjistili podobnost mezi invazivními schopnostmi blastocyst a nádorových buněk. Stejné enzymy trofoblastu, které tráví endometrium, používají i nádorové buňky k pronikání do tkání v celém těle. Nádorové buňky používají stejné růstové faktory jako trofoblast k přitahování mateřských cév, které pak interagují s chorií, a k zásobování expandující hmoty živinami. Kromě toho změny v endometriu během decidualizace, jako je otok, hromadění bílých krvinek a celková aktivace mateřského imunitního systému, odpovídají reakci na přítomnost patogenů nebo nádorů.
Zdroje
- Bischof, Paul a Aldo Campana. „Model implantace lidské blastocysty a rané placentace“. Human Reproduction Update 3 (1996): 262-70.
- Fukuda, Michiko, Kazuhiro Sugihara a Jun Nakayama. „Trophinin: What Embryo Implantation Teaches Us About Human Cancer“. Cancer Biology And Therapy 7:8 (2008): 1165-70.
- Gilbert, Scott F. Developmental Biology. 8. Vydání. Sunderland, MA: Sinauer, 2010.
- Lee, Kevin Y., and Francisco J. DeMayo. „Animal Models of Implantation“. Reproduction 128 (2004): 679-95.
- Lessey, Bruce A., and Arthur J. Castelbaum. „Integrins and Implantation in the Human“ (Integriny a implantace u člověka). Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders 3 (2002): 107-17 .
- Murray, Michael J. a Bruce A. Lessey. 1999. „Embryo Implantation and Tumor Metastasis (Implantace embrya a nádorové metastázy): Common Pathways of Invasion and Angiogenesis“ (Společné cesty invaze a angiogeneze). Seminars in Reproductive Endocrinology 17 (1999): 275-90.
- Qin, Li, Yan-Ling Wang, Su-Xia Bai, Zhi-Jie Xiao, Riitta Herva a Yun-Shang Piao. „Expression of Integrins and Extracellular Matrix Proteins at the Maternal-Fetal Interface During Tubal Implantation“ (Exprese integrinů a proteinů extracelulární matrix na rozhraní mezi matkou a plodem během tubární implantace). Reproduction 126 (2003): 383-91.
- Rogers, Peter A.W. „Current Studies on Human Implantation: A Brief Overview.“ Reproduction, Fertility, and Devevlopment 7 (1995): 1395-99.