Biologie reprodukce & Embryologie
Brno, Březen 2019
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
= ektoderm
= entoderm
Amniový váček
Gastrulace – formování tří zárodečných vrstev
Zárodečný terčík – poprvé cca den 6 až 7
Kaudální
Prechorodová
ploténka
Primitivní proužek
Primitivní
uzel
Kloaková membrána
Hlavový výběžek
Rostrální
Kaudální
Rostrální
Pohled shora
(dorzální strana)
Příčný
řez
Tvorba a specifciace
mezodermu
(zvětšeno)
Primitivní proužek (rýha)
Ektodermové
epitelové buňky
Mezodermové
buňky
Entoderm
= epitelo-mezenchymová
„transformace“
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
(Heuserova membrána)
Extraembryonální
somatopleura
Amniový váček
Extraembryonální struktury – žloutkový váček 1
Konec 2. týdne
Stěna žl. váčku = entoderm + mezoderm
Heuserova membrána
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
• basalis
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
Placenta - pupečník
 1-Connecting stalk:
– Allantois
– Umbilical vessels (two arteries &
one vein), they all embedded in
– Wharton’s jelly (extra embryonic
mesoderm)
 2-Yolk stalk (Vitello-intestinal duct):
 (Ductus omphaloentericus)
– A narrow, elongated duct which
connects gut to yolk sac
– It contains Vitelline Vessels
– (Later on , it is obliterated and the
vitelline vessels disappear).
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