Biologie reprodukce & Embryologie Brno, Březen 2024 Přednáška 4 • Rýhování embrya • Implantace • Přenos somatického jádra – klonování • Gastrulace • Plodové obaly • Placenta Oplození Vznik zygoty a první buněčná dělení Gap junctionsZygota Prvojádra fůzována (Syngamie) DNA syntéza Spermie • DNA • Cenriol • „Oocyte-activating factor“ Ooocyt • DNA • Mitochondrie • Cytoplasma ~6-8 h ~12-14 h ~3-4 dny~8-12 h O v i d u k t D ě l o h a Vývoj blastocysty Kompaktovaná morula „Hatched“ blastocysta „Hatching“ blastocysta Expandovaná blastocysta 220-280 mm Trofoblast Blastocoel Embryoblast Den 5 – 6 (60 až 8O buněk) Časný vývoj lidského embrya Dr. Zuzana Holubcová ÚHE LF + REPROFIT, Brno Vajíčko – výkonný regulátor exprese genů PB PN 20 44 G1 S G2/M G1 S G2/M Translace maternální mRNA Translace zygotické mRNA Zygotická transkripce Represe transkripce Význam „enhancerů“ Aktivace embryonálního genomu Aktivace embryonálního genomu Nepředstavuje jednu diskrétní událost (první známky již v zygotě, u člověka maximum ve 4až 8-buněčném embryu) Transkripty nahrazující degradované maternální mRNA Nové transkripty určující zcela nový vzor genové exprese Dva typy transkriptů Je „zodpovědný“ za ustavení stavu totipotence blastomer Představuje fenomem označovaný REPROGRAMACE genomu & Přenos jádra (klonování) - princip Vajíčko Somatická buňka Reprogramace „Normální“ vývoj Klonování má nízkou efektivitu (1-3%) Reprogramace je pomalá a nejspíš nekompletní (výsledkem je abnormální exprese genů, ) Účinnost reprogamace je závislá na mnoha faktorech (typ somatické buňky, stadium buněčného cyklu, …) Aktivace Implantace blastocysty 0 5 14 28 Menstruační fáze Proliferační fáze (estrogeny) Sekreční fáze (progesteron) Ovulace následovaná Oplozením Funkční zóna endometria kompaktní + spongiózní + bazální Stroma Syncytiotrofoblast Embryoblast Epitel Trofoblast Molekulární hráči Selektin na trofoblastu + glykoproteiny na epitelu Integriny + Laminin, Fibronektin IGF1, IGF2, VEGF Metaloproteinázy + jejich tkáňové inhibitory Progesteron hCH Prostaglandiny Implantace blastocysty http://myselfishgenes.blogspot.hu/2013/05/what-happens-to-my-embryos-if-they-do.html Implantace blastocysty – místo implantace Normální (zadní, horní a přední stěna dělohy) Abnormální (0,25 až 1% implantací) Implantace – Druhý týden (1) Ukončení implantace + Další embryonální vývoj • Pokračující invaze do endometria • Destrukce kapilár a žlázek • Pohlcování apoptotických buněk (Fas/Fas ligand) Trofoblast Cytotrofoblast • Mitoticky se dělící buňky (jedna vrstva) • Zdroj buněk syncytiotrofoblastu Syncytiotrofoblast • Fůzované buňky (nědělící se, mnohojaderné) • Produkce hCG (stimuluje CL)Lakuny trofoblastu Syncytiotrofoblast Děložní žlázka Endometriální kapilára Cytotrofoblast Amniová dutina Hypoblast Blastocoel Embryonální pól Abembryonální pól Stav ve dni 8 Epiblast Rozrůstání kapilár Diferenciace fibroblastů, akumulace glykogenu a lipidů Deciduální reakce endometria Stav ve dni 10 Stav ve dni 12 Syncytiotrofoblast Cytotrofoblast Epitelizace místa implantace 2-3 mm Houbovitá struktura Arteriální větev Venózní větev Lacuna Eroze endometr. kapilár Fůze lakun – vznik sítě dutin + Uteroplacentární cirkulace Implantace – Druhý týden (2) Lidské embryonální kmenové (hES) buňky (Thompson et al, 1998) Časné embryo ve stadiu blastocysty Izolace embryoblastu (ICM - Inner Cell Mass) Přenesení izolovaného embryoblastu do in vitro podmínek (+ podpůrné buňky + FGF-2) Propagace v kultuře mechanickou či enzymatickou disagregací (opakovaným pasážováním) Derivace postmeiotických zárodečných buněk z lidských ES buněk Prof. Harry Moore, University of Sheffield, 2009 B) C-KIT C) I-97 antigen D) Buňky s kondenzovaným chromatinem a náznakem bičíku Struktury velmi podobné komplexům oocyt-granulózní buňky (zóna pellucida nevyvinuta) Gastrulace – formování tří zárodečných vrstev Aktuální velikost Začátek 2. týdne Epiblast Hypoblast Syncytiotrofoblast Cytotrofoblast = zároděčný terčík Gastrulace – formování tří zárodečných vrstev Den 8 až 9 Hypoblast Epiblast Cytotrofoblast Primární žloutkový váček Mezoderm (extraembryonální) Amniový váček Gastrulace – formování tří zárodečných vrstev Zárodečný terčík – poprvé cca den 6 až 7 Kaudální Prechordová ploténka Primitivní proužek Primitivní uzel Kloaková membrána Hlavový výběžek Rostrální Kaudální Rostrální Pohled shora (dorzální strana) Příčný řez Specifikace Mezodermu + Endodermu (zvětšený náhled) = epithelo-mezenchymální „transformace“ Primitivní proužek (+ primitivní rýha) Ektoderm MezodermEntodermHypoblast Gastrulace – formování tří zárodečných vrstev Den 9 – primární žloutkový váček Gastrulace – formování tří zárodečných vrstev Den 12 - 13 Cytotrofoblast Sekundární žloutkový váček Extraembryonální coelom = choriová dutina Žloutková cysta Mezoderm Entoderm Ektoderm Počátek zárodečného stvolu Extraembryonální splanchnopleura (viscerální list) Extraembryonální somatopleura (parietální list) Amniový váček Extraembryonální struktury – žloutkový váček 1 Konec 2. týdne Stěna žl. váčku = entoderm + mezoderm Extraembryonální struktury – žloutkový váček 2 cca 6. týden vývoje cca 8. týden vývoje Funkce žloutkového váčku: • neobsahuje žloutek • 3. týden – hematopoéza (od. 6. týdne v játrech) • 3.- 4. týden – PGC • 4. týden – začlenění do primitivního střeva • od 6. týdne – oddělení od střeva – obliterace • abnormální perzistence - Meckelovo divertikulumZárodečný stvol Zárodečný stvol Zárodečný stvol Žloutkový váček Žloutkový váček Žloutkový váček Amniová dutina Amniová dutina Amniová dutina Ductus omphaloentericus Extraembryonální struktury – alantois Pupeční provazec Začátek 3. týdne vývoje - výchlipka kaudální stěny žloutkového váčku Funkce lantois: • u člověka rudimentární struktura • cévy alantois – umbilikální žíly a tepny • 2. měsíc – extramembryonální část degeneruje • 3. měsíc – intraembryonální část – urachus (spoj s močovým měchýřem) Extraembryonální struktury – amnion (vnitřní plodový obal) Amnion tenký, transparentní = plochý jednovrstvý ektodermový epitel + extraembryonální mezoderm (somatopleura) 4,5 týdne 3,5 týdne 2 měsíce Amnion Amnion Amnion Amniová dutina Amniová dutina (amniová tekutina = plodová voda) Amniová tekutina: • 99% voda; 800 až 1000 ml poslední měsíc gravidity • zdroj = difůze z endometria přes amniochorion • zdroj = přestup přes placentu • zdroj = přestup přes kůži plodu • zdroj = exkrece ledvinami plodu (od 11. týdne) • velmi rychlý obrat – průchod tělem plodu (trávící, dýchací) • funkce – volný pohyb bez adheze (prostor pro symetrický růst) • funkce – bariéra (teplota, mechanické poškození, infekce) • funkce – chemická homeostáza Extraembryonální struktury – chorion (zevní plodový obal) Syncytiotrofoblast invaduje do okolního stromatu Implantace Extraembryonální struktury – chorion - choriové klky Den 11 až 13 Den 16 Konec 3. týdne Extraembryonální struktury – chorion + expanze amnia Amniová dutina Amniová dutina Chorion Chorion + Amnion Extraembryonální struktury – růst amnia a choria Extraembryonální struktury – chorion – frondosum x laeve Chorion frondosum Chorion laeve Ch. frondosum – klkaté Ch. laeve - hladké Extraembryonální struktury – chorion – decidua Decidua – dle lokality • basalis • capsularis • parietalis D. basalis D. capsularis D. parietalis Chorion laeve Chorion frondosum Decidua basalis – mezi embryem a myometriem Decidua capsularis – mezi embryem a děložní dutinou (postupně se ztenčuje) Decidua cparietalis – protilelá stěna děložní dutiny Extraembryonální struktury – chorion – decidua Choriové klky – prstovité výběžky embryonální tkáně, které přicházejí do kontaktu s kravácejícím endometriem Deciduální buňky – fibroblasty endometria (velké, kubické, velmi aktivní proteosyntéza) Placenta – silný disk tvořený choriovými klky a deciduálními buňkami (vytvořena na začátku 4. měsíce) Extraembryonální struktury – chorion – placenta diskovitá 15 – 20 cm 400 – 600 g Discoidalis + Hemochorialis Bazální ploténka Placenta • pars fetalis – choriová ploténka, choriové klky (úponové, volné = terminální) • pars materna – decidua basalis • intervilózní prostory – vznikají postupnou expanzí lakun Choriová ploténkaVolné klky Úponové klky Intervilózní postory Pupečníkový provazec Pupečníkové arterie – odkysličená krev Pupečníková véna – okysličená krev Maternální arterie Maternální vény Placenta – cirkulace krve Placenta – terminální klky Terminální klky – člověk – konec gravidity Placenta - fetomaternální bariéra Kapiláry plodu Intervilózní prostor (krev matky) Trofoblast MezenchymTerminální klky – člověk – konec gravidity Bariéra = 5 vrstev • Endotel kapilár plodu • Bazální membrána endotelu • Mezenchym klku (extraembr. mezoderm) • Bazální membrána buněk trofoblastu • Buňky cyto- a syncytio-trofoblastu od 5. měsíce cytotrofoblast ztrácí souvislost Placenta - fetomaternální bariéra Bariéra = 5 vrstev • Endotel kapilár plodu • Bazální membrána endotelu • Mezenchym klku (extraembr. mezoderm) • Bazální membrána buněk trofoblastu • Buňky cyto- a syncytio-trofoblastu od 5. měsíce cytotrofoblast ztrácí souvislost Placenta - kotyledony Fetální povrch Maternální povrch Placenta - pupečník 4,5 týdne 3,5 týdne 2 měsíce Amnion Amnion Amnion Amniová dutina Amniová dutina (amniová tekutina = plodová voda) Pupečník Ektoderm amnia • průměr 1,5 až 2 cm • délka 50 až 60 cm • 1x véna + 2x arterie (spirálovitý průběh) • Whartonův rosol – řídké vazivo Pupečník - abnormality Úpon pupečníku k placentě Insertio centralis (normální) Insertio marginalis Insertio veluminosa (k chorion laeve) • Krátký pupečník < 40 cm • Dlouhý pupečník > 60 cm • Absence jedné arterie – hypotrofie plodu Pravý uzel Strangulace plodu Prolaps pupečníku Falešný uzel Pravý uzel Placenta – abnormality 1 Normální umístění Vcestné lůžko Uložení placenty (ve vztahu k myometriu) • Placenta accreta přirostlá k myometriu • Placenta increta vrostlá do myometria • Placenta percreta prorostlá skrz myometrium Placenta – abnormality 2 Tvar a organizace placenty Placenta fenestrata Placenta tripartita Placenta triplex Placenta duplex Placenta membranacea Placenta succenturiata Normální placenta Placenta – vícečetná těhotenství 1 2 oocyty + 2 spermie 2 amnia + 2 choria + 2 placenty Placenta – vícečetná těhotenství 2 1 oocyt + 1 spermie 2 amnia + 2 choria + 2 placenty rozdělení ve stádiu 2 blastomer (jako dizygotická dvojčata) Placenta – vícečetná těhotenství 2 Trofoblast společný oběma zárodkům Nejčastější dvojčata – 65 % 1 oocyt + 1 spermie 2 amnia + 1 chorion + 1 placenta rozdělení embryoblastu ve stádiu blastocysty (monochoriální, diamniotická) Placenta – vícečetná těhotenství 3 Trofoblast i amnion společné oběma zárodkům 1 oocyt + 1 spermie 1 amnion + 1 chorion + 1 placenta rozdělení embrya ve stádiu zárodečného terčíku (monochoriální, monamniotická) Děkuji za pozornost ! Otázky a komentáře na: ahampl@med.muni.cz