The Embryo Project Encyclopedia

L’impianto è un processo in cui un embrione in via di sviluppo, che si muove come blastocisti nell’utero, entra in contatto con la parete uterina e vi rimane attaccato fino alla nascita. Il rivestimento dell’utero (endometrio) si prepara all’attacco della blastocisti in via di sviluppo attraverso molti cambiamenti interni. Senza questi cambiamenti l’impianto non avviene e l’embrione si stacca durante le mestruazioni. Tale impianto è unico per i mammiferi, ma non tutti i mammiferi lo mostrano. Inoltre, tra i mammiferi che presentano l’impianto, il processo differisce in molti aspetti tra i mammiferi in cui le femmine hanno cicli estrali e quelli in cui le femmine hanno cicli mestruali. Le femmine delle diverse specie di primati, compreso l’uomo, hanno cicli mestruali e quindi processi di impianto simili.

Prima che inizi l’embriogenesi, l’ovaio rilascia una cellula uovo non fecondata, chiamata ovocita, che poi viaggia lungo le tube di Falloppio. L’uovo è avvolto in una matrice extracellulare chiamata zona pellucida. Lo sperma può fecondare l’uovo nella zona pellucida (ZP), che impedisce all’uovo fecondato, chiamato zigote, di aderire alla parete delle tube di Falloppio. Se lo zigote si impianta in qualsiasi zona oltre all’utero, il risultato è una gravidanza ectopica. Questa condizione impedisce il completo sviluppo dell’embrione e può causare un’emorragia fatale nella donna incinta.

Quando lo zigote si muove attraverso le tube di Falloppio, subisce diversi cicli di divisione cellulare, un processo chiamato scissione. Queste divisioni cellulari producono la massa cellulare interna (ICM), che diventerà l’embrione, e il trofoblasto, che circonda l’ICM e interagisce con i tessuti materni. Insieme, l’ICM e il trofoblasto sono chiamati blastocisti. Una blastocisti si impianta con successo nell’utero quando, quando lo ZP esce dalle tube di Falloppio, la blastocisti lascia lo ZP e si lega all’endometrio.

L’endometrio è una delle poche superfici uterine su cui una blastocisti non può sempre impiantarsi. Le proprietà dell’endometrio cambiano, e solo in una breve finestra la blastocisti può impiantarsi sul tessuto. Negli esseri umani, questa finestra comprende dal sesto al decimo giorno dopo l’ovulazione. Appena prima dell’ovulazione, l’endometrio comincia ad ispessirsi e ad espandersi in risposta al rilascio di estrogeni dalle ovaie. Mentre l’embrione si muove attraverso le tube di Falloppio, l’endometrio prolifera, cambia forma, diventa ricettivo all’impianto e produce un ambiente ospitale per l’embrione. Segnalato dal rilascio di progesterone dalle ovaie, si verifica una serie di cambiamenti chiamati decidualizzazione. La decidualizzazione include la raccolta di globuli bianchi intorno alle arteriole endometriali, o vasi sanguigni che portano dalle arterie ai letti capillari. Mentre si forma questa vascolarizzazione, una molecola che immagazzina energia, chiamata glicogeno, si accumula nei tessuti connettivi in espansione dell’utero. Inoltre, l’endometrio si gonfia quando il fluido interstiziale si accumula in esso. L’endometrio, gonfio di fluido interstiziale, vascolarizzazione e nutrienti, fornisce un ambiente ospitale per l’embriogenesi.

Quando la blastocisti si muove nell’utero si riallinea in modo che la massa cellulare interna sia adiacente alla parete uterina e il trofoblasto entri in contatto con l’endometrio. La posizione dell’ICM in relazione all’endometrio stabilisce l’asse testa-coda, o dorso-ventrale, dell’embrione, con il lato dorsale dell’embrione rivolto verso la parete uterina. Questo è il primo evento embrionale che detta l’organizzazione del futuro corpo.

Il successo dell’impianto dipende dal legame della blastocisti con l’endometrio. Ci sono molte molecole che si pensa dettino questa interazione, ma le integrine, un tipo di molecola di adesione cellulare, sono state identificate come una componente primaria. Le integrine si estendono dal rivestimento dell’utero e dalla superficie della blastula. Le integrine hanno molte funzioni in quasi tutti i tipi di tessuto, e hanno un ruolo nell’adesione cellulare, trasmettendo informazioni sull’ambiente extracellulare al nucleo e modulando la risposta immunitaria locale. Subito dopo l’impianto, le integrine aiutano a regolare l’espressione genica nell’embrione. I medici cercano anche alte concentrazioni di integrine quando cercano aree di uteri ricettivi all’impianto nella terapia riproduttiva assistita (ART), e usano la mancanza di tali concentrazioni per identificare le donne che potrebbero essere sterili.

Nonostante il contatto tra la blastocisti e l’endometrio, l’impianto può fallire. Ci sono molte cause potenziali di errore. Se l’impianto non avviene, l’endometrio si rompe e cede, insieme alla blastocisti, come parte del ciclo mestruale. Tuttavia, se la blastocisti si impianta, l’endometrio rimane nell’utero e, insieme al tessuto uterino, diventa la parte materna della placenta, chiamata decidua.

Una volta che la blastocisti aderisce alla parete uterina, il trofoblasto secerne enzimi che digeriscono la matrice extracellulare del tessuto endometriale. Le cellule del trofoblasto iniziano quindi a penetrare tra le cellule endometriali, attaccando la blastocisti alla superficie uterina. Ulteriori secrezioni di enzimi permettono alla blastocisti di seppellirsi profondamente tra le cellule stromali uterine che formano i componenti strutturali dell’utero. Successivamente, le cellule del trofoblasto continuano a dividersi e formano due membrane extraembrionali. Queste membrane formano la porzione fetale della placenta chiamata corion. Ulteriori enzimi e fattori di segnalazione secreti da queste membrane rimodellano la vascolatura uterina per bagnare i vasi sanguigni fetali o embrionali con il sangue materno. I villi coriali sono le pieghe del tessuto e dei vasi sanguigni che collegano i pool di sangue materno e fetale. Il sangue materno si diffonde nei villi e viaggia attraverso di essi nella vascolarizzazione del feto. Allo stesso modo, il sangue fetale si diffonde dai villi e nella vascolarizzazione materna. Normalmente il sangue fetale e quello materno non si mescolano, ma la relazione tra i due sistemi circolatori permette il trasferimento di nutrienti e ossigeno al feto o all’embrione, e di anidride carbonica e urea dal feto alla madre.

Sebbene sia unico per i mammiferi come processo riproduttivo, l’impianto non è unico per l’utero e il trofoblasto. Negli anni ’80, i ricercatori hanno trovato delle somiglianze tra le capacità invasive delle blastocisti e quelle delle cellule tumorali. Gli stessi enzimi del trofoblasto che digeriscono l’endometrio sono anche usati dalle cellule tumorali per scavare nei tessuti di tutto il corpo. Le cellule tumorali usano gli stessi fattori di crescita del trofoblasto per attirare i vasi sanguigni materni, che poi interagiscono con il corion, e per fornire nutrimento alla massa in espansione. Inoltre, i cambiamenti nell’endometrio durante la decidualizzazione, come il gonfiore, l’accumulo di globuli bianchi e l’attivazione generale del sistema immunitario materno, sono coerenti con una risposta alla presenza di agenti patogeni o tumori.