The Embryo Project Encyclopedia

Implantation är en process där ett embryo under utveckling, som rör sig som en blastocyst genom livmodern, kommer i kontakt med livmoderväggen och förblir fäst vid den fram till födseln. Livmoderns slemhinna (endometrium) förbereder sig för att den utvecklade blastocysten ska kunna fästa vid den genom många inre förändringar. Utan dessa förändringar sker ingen implantation, och embryot slås av under menstruationen. En sådan implantation är unik för däggdjur, men inte alla däggdjur uppvisar den. Dessutom skiljer sig processen hos de däggdjur som uppvisar implantation i många avseenden mellan de däggdjur där honorna har brunstcykler och de däggdjur där honorna har menstruationscykler. Kvinnor hos de olika arterna av primater, inklusive människor, har menstruationscykler och därmed liknande processer för implantation.

Innan embryogenesen börjar släpper äggstocken ut en obefruktad äggcell, en så kallad oocyt, som sedan vandrar ner i äggledaren. Ägget är omslutet av en extracellulär matris som kallas zona pellucida. Spermier kan befrukta ägget i zona pellucida (ZP), vilket hindrar det befruktade ägget, som kallas zygot, från att fästa vid äggledarens vägg. Om zygoten implanterar sig i något annat område än livmodern är resultatet en ektopisk graviditet. Detta tillstånd förhindrar embryots fullständiga utveckling och kan orsaka dödliga blödningar hos den gravida kvinnan.

När zygoten rör sig genom äggledaren genomgår den flera omgångar av celldelning, en process som kallas klyvning. Dessa celldelningar ger upphov till den inre cellmassan (ICM), som kommer att bli embryot, och trophoblasten, som omger ICM och interagerar med moderens vävnader. Tillsammans kallas ICM och trophoblasten för blastocysten. En blastocyst lyckas implantera sig i livmodern när blastocysten, när ZP lämnar äggledaren, lämnar ZP och binder sig till livmoderslemhinnan.

Endometriet är en av de få livmoderytor som en blastocyst inte alltid kan implantera sig på. Egenskaperna hos endometriet förändras och endast i ett kort fönster kan blastocysten implantera sig på vävnaden. Hos människor omfattar detta fönster dag sex till tio efter ägglossningen. Strax före ägglossningen börjar livmoderslemhinnan tjockna och expandera som svar på frisättningen av östrogen från äggstockarna. När embryot rör sig genom äggledarna förökar sig livmoderslemhinnan, ändrar form, blir mottaglig för implantation och skapar en gästvänlig miljö för embryot. När progesteron frigörs från äggstockarna sker en serie förändringar som kallas decidualisering. Dekidualiseringen innefattar en samling av vita blodkroppar runt endometriella arterioler, eller blodkärl som leder från artärer till kapillärbäddar. När detta kärlsystem bildas ackumuleras en molekyl som lagrar energi, kallad glykogen, i livmoderns expanderande bindväv. Dessutom sväller endometriet när interstitiell vätska ansamlas i det. Livmoderslemhinnan, som svullnar upp med interstitiell vätska, blodkärl och näringsämnen, utgör en gynnsam miljö för embryogenesen.

När blastocysten rör sig genom livmodern omorienterar den sig själv så att den inre cellmassan gränsar till livmoderväggen, och trophoblasten kommer i kontakt med endometriet. ICM:s position i förhållande till livmoderslemhinnan fastställer embryots axel från huvud till svans, eller dorsal-ventrala axel, där embryots dorsala sida är vänd mot livmoderväggen. Detta är den första embryonala händelsen som dikterar den framtida kroppens organisation.

En lyckad implantation beror på att blastocysten binder sig till endometriet. Det finns många molekyler som tros diktera denna interaktion, men integriner, en typ av celladhesionsmolekyl, har identifierats som en primär komponent. Integriner sträcker sig från livmoderns slemhinna och från blastulans yta. Integriner har många funktioner i nästan alla vävnadstyper, och de har en roll i celladhesion, överföring av information om den extracellulära miljön till kärnan och modulering av det lokala immunsvaret. Omedelbart efter implantationen hjälper integrinerna till att reglera genuttrycket i embryot. Läkare letar också efter höga koncentrationer av integriner när de letar efter områden i livmodern som är mottagliga för implantation vid assisterad reproduktionsterapi (ART), och de använder avsaknaden av sådana koncentrationer för att identifiera kvinnor som kan vara infertila.

Trots kontakten mellan blastocysten och livmoderslemhinnan kan implantation misslyckas. Det finns många potentiella orsaker till felen. Om implantation inte sker bryts livmoderslemhinnan ner och avskiljs tillsammans med blastocysten som en del av menstruationscykeln. Om blastocysten däremot implanterar sig, stannar endometriet kvar i livmodern och blir tillsammans med livmodervävnad den maternella delen av moderkakan, kallad deciduas.

När blastocysten väl har fäst sig vid livmoderväggen utsöndrar trophoblasen enzymer som smälter endometrievävnadens extracellulära matris. Trophoblastcellerna börjar sedan tränga in mellan endometriecellerna och fäster blastocysten vid livmoderns yta. Ytterligare utsöndringar av enzymer gör att blastocysten kan gräva ner sig djupt bland livmoderstromacellerna som utgör livmoderns strukturella komponenter. Därefter fortsätter tropoblastcellerna att dela sig och bildar två extraembryonala membran. Dessa membran bildar den fetala delen av moderkakan som kallas chorion. Ytterligare enzymer och signalfaktorer som utsöndras av dessa membran omformar livmoderns kärlsystem så att de fetala eller embryonala blodkärlen badar i moderligt blod. Chorionvilli är de veck av vävnad och blodkärl som förbinder moderens och fostrets blodkärl. Mammablod diffunderar in i villi, och det färdas genom dem in i fostrets kärlsystem. På samma sätt diffunderar fosterblodet från villorna och in i moderns blodkärl. Normalt blandas inte fostrets och moderns blod, men förhållandet mellan de två cirkulationssystemen gör det möjligt att överföra näringsämnen och syre till fostret eller embryot och koldioxid och urea från fostret till modern.

Som unik för däggdjur som reproduktionsprocess är implantation inte unik för livmodern och trophoblasten. På 1980-talet fann forskare likheter mellan blastocysters och cancercellers invasiva förmåga. Samma trophoblastenzymer som smälter livmoderslemhinnan används också av tumörceller för att gräva sig in i vävnader i hela kroppen. Tumörcellerna använder samma tillväxtfaktorer som trofoblasten för att locka till sig mammans blodkärl, som sedan interagerar med chorion, och för att förse den expanderande massan med näringsämnen. Dessutom är förändringarna i endometriet under decidualiseringen, såsom svullnad, ansamling av vita blodkroppar och den allmänna aktiveringen av det maternella immunsystemet, förenliga med ett svar på närvaron av patogener eller tumörer.