Gravidanza e fecondazione

La maggior parte dei medici considera il primo giorno dell'ultima mestruazione come l'inizio della gravidanza. Questo periodo è chiamato "età mestruale" e inizia circa due settimane prima della fecondazione. Ecco alcune informazioni di base sulla fecondazione:

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Ovulazione

Ogni mese, un'ovaia di una donna inizia a sviluppare un certo numero di ovuli immaturi in una piccola sacca piena di liquido. Una delle sacca completa la maturazione. Questo "follicolo dominante" inibisce la crescita degli altri follicoli, che smettono di crescere e degenerano. Il follicolo maturo si rompe e rilascia gli ovuli dall'ovaia (ovulazione). L'ovulazione avviene solitamente due settimane prima del successivo ciclo mestruale.

Sviluppo del corpo luteo

Dopo l'ovulazione, il follicolo rotto si sviluppa in una formazione chiamata corpo luteo, che secerne due tipi di ormoni: progesterone ed estrogeni. Il progesterone aiuta a preparare l'endometrio (il rivestimento dell'utero) per l'impianto dell'embrione, ispessendolo.

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Rilascio dell'uovo

L'ovulo viene rilasciato e viaggia nella tuba di Falloppio, dove rimane finché almeno uno spermatozoo non vi entra durante la fecondazione (ovulo e spermatozoo, vedi sotto). L'ovulo può essere fecondato entro 24 ore dall'ovulazione. In media, l'ovulazione e la fecondazione si verificano due settimane dopo l'ultima mestruazione.

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Ciclo mestruale

Se lo spermatozoo non feconda l'ovulo, quest'ultimo e il corpo luteo degenerano; anche gli elevati livelli ormonali scompaiono. Lo strato funzionale dell'endometrio si sfalda, causando il sanguinamento mestruale. Il ciclo si ripete.

Fecondazione

Se uno spermatozoo raggiunge un ovulo maturo, lo feconda. Quando uno spermatozoo raggiunge un ovulo, si verifica un cambiamento nel rivestimento proteico dell'ovulo, che non consente più agli spermatozoi di entrare. A questo punto, vengono stabilite le informazioni genetiche del bambino, incluso il suo sesso. La madre fornisce solo cromosomi X (madre=XX); se uno spermatozoo Y feconda l'ovulo, il bambino sarà maschio (XY); se uno spermatozoo X feconda, il bambino sarà femmina (XX).

La fecondazione non è solo la somma del materiale nucleare dell'ovulo e dello spermatozoo: è un complesso insieme di processi biologici. L'ovocita è circondato da cellule della granulosa chiamate corona radiata. Tra la corona radiata e l'ovocita si forma la zona pellucida, che contiene recettori specifici per gli spermatozoi, impedendo la polispermia e garantendo il movimento dell'ovulo fecondato lungo la tuba fino all'utero. La zona pellucida è costituita da glicoproteine secrete dall'ovocita in crescita.

La meiosi riprende durante l'ovulazione. La ripresa della meiosi si osserva dopo il picco preovulatorio di LH. La meiosi nell'ovocita maturo è associata alla perdita della membrana nucleare, all'assemblaggio bivalente della cromatina e alla separazione dei cromosomi. La meiosi termina con il rilascio del globulo polare durante la fecondazione. Un'elevata concentrazione di estradiolo nel fluido follicolare è necessaria per il normale processo di meiosi.

Le cellule germinali maschili nei tubuli seminiferi, in seguito alla divisione mitotica, formano spermatociti di primo ordine, che attraversano diverse fasi di maturazione simili a quelle dell'ovulo femminile. In seguito alla divisione meiotica, si formano spermatociti di secondo ordine, contenenti metà del numero di cromosomi (23). Gli spermatociti di secondo ordine maturano in spermatidi e, non più in fase di divisione, si trasformano in spermatozoi. L'insieme delle fasi successive di maturazione è chiamato ciclo spermatogenico. Nell'uomo, questo ciclo si completa in 74 giorni e lo spermatogonio indifferenziato si trasforma in uno spermatozoo altamente specializzato, capace di movimento indipendente e dotato di un insieme di enzimi necessari per la penetrazione nell'ovulo. L'energia per il movimento è fornita da una serie di fattori, tra cui cAMP, Ca ²⁺, catecolamine, fattore di motilità proteica e proteina carbossimetilasi. Gli spermatozoi presenti nel liquido seminale fresco non sono in grado di fecondare. Acquisiscono questa capacità quando entrano nel tratto genitale femminile, dove perdono l'antigene di membrana: avviene la capacitazione. A sua volta, la cellula uovo secerne un prodotto che dissolve le vescicole acrosomiali che ricoprono il nucleo cefalico dello spermatozoo, dove si trova il patrimonio genetico di origine paterna. Si ritiene che il processo di fecondazione avvenga nella sezione ampollare della tuba. L'imbuto della tuba partecipa attivamente a questo processo, aderendo strettamente alla sezione dell'ovaio con il follicolo che sporge sulla sua superficie e, per così dire, risucchiando la cellula uovo. Sotto l'influenza degli enzimi secreti dall'epitelio delle tube di Falloppio, la cellula uovo viene rilasciata dalle cellule della corona radiata. L'essenza del processo di fecondazione consiste nell'unificazione e fusione delle cellule riproduttive femminili e maschili, separate dagli organismi della generazione parentale in un'unica nuova cellula: uno zigote, che non è solo una cellula, ma anche un organismo di una nuova generazione.

Lo spermatozoo introduce nell'ovulo principalmente il suo materiale nucleare, che si combina con quello dell'ovulo formando un unico nucleo, lo zigote.

Il processo di maturazione e fecondazione dell'ovulo è regolato da complessi processi endocrini e immunologici. Per questioni etiche, questi processi nell'uomo non sono stati sufficientemente studiati. Le nostre conoscenze derivano principalmente da esperimenti su animali, che hanno molto in comune con questi processi nell'uomo. Grazie allo sviluppo di nuove tecnologie riproduttive nei programmi di fecondazione in vitro, sono state studiate le fasi dello sviluppo dell'embrione umano fino allo stadio di blastocisti in vitro. Grazie a questi studi, è stata accumulata una grande quantità di materiale sullo studio dei meccanismi dello sviluppo embrionale precoce, del suo movimento attraverso la tuba e dell'impianto.

Dopo la fecondazione, lo zigote si muove lungo la tuba, subendo un complesso processo di sviluppo. La prima divisione (lo stadio di due blastomeri) avviene solo il secondo giorno dopo la fecondazione. Durante il movimento lungo la tuba, lo zigote subisce una segmentazione asincrona completa, che porta alla formazione di una morula. A questo punto, l'embrione viene liberato dalle membrane vitellina e trasparente e, allo stadio di morula, entra nell'utero, rappresentando un complesso lasso di blastomeri. Il passaggio attraverso la tuba è uno dei momenti critici della gravidanza. È stato stabilito che la relazione tra l'ometa/embrione precoce e l'epitelio della tuba di Falloppio è regolata da una via autocrina e paracrina, che fornisce all'embrione un ambiente che favorisce i processi di fecondazione e lo sviluppo embrionale precoce. Si ritiene che il regolatore di questi processi sia l'ormone di rilascio delle gonadotropine (GHR), prodotto sia dall'embrione preimpianto che dall'epitelio delle tube di Falloppio.

L'epitelio delle tube di Falloppio esprime GnRH e recettori del GnRH come messaggeri dell'acido ribonucleico (mRNA) e delle proteine. Si è scoperto che questa espressione è ciclo-dipendente e si manifesta principalmente durante la fase luteinica del ciclo. Sulla base di questi dati, un gruppo di ricercatori ritiene che il GnRH tubarico svolga un ruolo significativo nella regolazione della via autocrina-paracrina nella fecondazione, nello sviluppo embrionale precoce e nell'impianto, poiché nell'epitelio uterino, durante il periodo di massimo sviluppo della "finestra di impianto", sono presenti quantità significative di recettori del GnRH.

È stato dimostrato che l'espressione di GnRH, mRNA e proteine è osservata nell'embrione e aumenta man mano che la morula si trasforma in blastocisti. Si ritiene che l'interazione dell'embrione con l'epitelio della tuba e l'endometrio avvenga attraverso il sistema GnRH, che garantisce lo sviluppo dell'embrione e la recettività dell'endometrio. E ancora, molti ricercatori sottolineano la necessità di uno sviluppo sincrono dell'embrione e di tutti i meccanismi di interazione. Se il trasporto dell'embrione può essere ritardato per qualche motivo, il trofoblasto può mostrare le sue proprietà invasive prima di entrare nell'utero. In questo caso, può verificarsi una gravidanza tubarica. Con un movimento rapido, l'embrione entra nell'utero, dove non c'è recettività dell'endometrio e l'impianto potrebbe non avvenire, oppure l'embrione viene trattenuto nelle parti inferiori dell'utero, cioè in una sede meno adatta all'ulteriore sviluppo dell'ovulo.

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Impianto dell'ovulo

Entro 24 ore dalla fecondazione, l'ovulo inizia a dividersi attivamente in cellule. Rimane nella tuba di Falloppio per circa tre giorni. Lo zigote (ovulo fecondato) continua a dividersi, muovendosi lentamente lungo la tuba di Falloppio fino all'utero, dove si attacca all'endometrio (impianto). Lo zigote diventa prima un ammasso di cellule, poi una sfera cava di cellule, o blastocisti (sacco embrionale). Prima dell'impianto, la blastocisti emerge dal suo involucro protettivo. Man mano che la blastocisti si avvicina all'endometrio, gli scambi ormonali ne favoriscono l'adesione. Alcune donne manifestano spotting o lievi sanguinamenti per alcuni giorni durante l'impianto. L'endometrio si ispessisce e la cervice viene sigillata con muco.

Nel corso di tre settimane, le cellule della blastocisti si sviluppano in un ammasso di cellule, formando le prime cellule nervose del bambino. Il bambino è chiamato embrione dal momento della fecondazione fino all'ottava settimana di gravidanza, dopodiché è chiamato feto fino alla nascita.

Il processo di impianto può avvenire solo se l'embrione che entra nell'utero ha raggiunto lo stadio di blastocisti. La blastocisti è composta dalla parte interna delle cellule - l'endoderma, da cui si forma l'embrione stesso, e dallo strato esterno di cellule - il trofectoderma - il precursore della placenta. Si ritiene che nella fase di preimpianto, la blastocisti esprima il fattore di preimpianto (PIF), il fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), nonché mRNA e proteine per il VEGF, che consentono all'embrione di avviare molto rapidamente l'angiogenesi per una placentazione di successo e creano le condizioni necessarie per il suo ulteriore sviluppo.

Per un impianto di successo, è necessario che tutti i cambiamenti necessari nella differenziazione delle cellule endometriali si verifichino nell'endometrio per la comparsa della "finestra di impianto", che si osserva normalmente il 6-7° giorno dopo l'ovulazione, e che la blastocisti raggiunga un certo stadio di maturità e che le proteasi vengano attivate, facilitando l'avanzamento della blastocisti nell'endometrio. "La recettività endometriale è il culmine di un complesso di cambiamenti temporali e spaziali nell'endometrio, regolati dagli ormoni steroidei". I processi di comparsa della "finestra di impianto" e di maturazione della blastocisti devono essere sincroni. In caso contrario, l'impianto non avrà luogo o la gravidanza verrà interrotta nelle sue fasi iniziali.

Prima dell'impianto, l'epitelio superficiale dell'endometrio è ricoperto di mucina, che impedisce l'impianto prematuro della blastocisti e protegge dalle infezioni, in particolare da Muc1-episialina, che svolge una sorta di ruolo di barriera in vari aspetti della fisiologia dell'apparato riproduttivo femminile. Quando si apre la "finestra di impianto", la quantità di mucina viene distrutta dalle proteasi prodotte dall'embrione.

L'impianto della blastocisti nell'endometrio comprende due fasi: fase 1 - adesione di due strutture cellulari e fase 2 - decidualizzazione dello stroma endometriale. Una questione estremamente interessante è come l'embrione identifichi il sito di impianto, che rimane ancora aperto. Dal momento in cui la blastocisti entra nell'utero fino all'inizio dell'impianto, trascorrono 2-3 giorni. Si suppone ipoteticamente che l'embrione secerna fattori/molecole solubili che, agendo sull'endometrio, lo preparano all'impianto. L'adesione svolge un ruolo chiave nel processo di impianto, ma questo processo, che consente a due diverse masse cellulari di rimanere unite, è estremamente complesso. Vi sono coinvolti numerosi fattori. Si ritiene che le integrine svolgano un ruolo fondamentale nell'adesione al momento dell'impianto. L'integrina-01 è particolarmente significativa; la sua espressione aumenta al momento dell'impianto. Tuttavia, le integrine stesse sono prive di attività enzimatica e devono essere associate a proteine per generare un segnale citoplasmatico. Una ricerca condotta da un gruppo di ricercatori giapponesi ha dimostrato che le piccole proteine leganti la guanosina trifosfato RhoA convertono le integrine in integrina attiva, in grado di partecipare all'adesione cellulare.

Oltre alle integrine, le molecole di adesione includono proteine come la trofinina, la bustina e la tastina.

La trofinina è una proteina di membrana espressa sulla superficie dell'epitelio endometriale nel sito di impianto e sulla superficie apicale del trofectoderma della blastocisti. Bustina e tustina sono proteine citoplasmatiche che formano un complesso adesivo attivo in associazione con la trofinina. Queste molecole partecipano non solo all'impianto, ma anche all'ulteriore sviluppo della placenta. Le molecole della matrice extracellulare, osteocantina e laminina, partecipano all'adesione.

Un ruolo estremamente importante è attribuito a diversi fattori di crescita. I ricercatori prestano particolare attenzione al ruolo dei fattori di crescita insulino-simili e delle proteine che li legano, in particolare l'IGFBP, durante l'impianto. Queste proteine svolgono un ruolo non solo nel processo di impianto, ma anche nella modellazione delle reazioni vascolari e nella regolazione della crescita del miometrio. Secondo Paria et al. (2001), il fattore di crescita epidermico legante l'eparina (HB-EGF), espresso sia nell'endometrio che nell'embrione, così come il fattore di crescita dei fibroblasti (FGF), la proteina morfogenica ossea (BMP), ecc., svolgono un ruolo significativo nei processi di impianto. Dopo l'adesione dei due sistemi cellulari dell'endometrio e del trofoblasto, inizia la fase di invasione del trofoblasto. Le cellule del trofoblasto secernono enzimi proteasi che consentono al trofoblasto di "spremersi" tra le cellule nello stroma, lisando la matrice extracellulare con l'enzima metalloproteasi (MMP). Il fattore di crescita insulino-simile II del trofoblasto è il fattore di crescita più importante del trofoblasto.

Al momento dell'impianto, l'intero endometrio è permeato di cellule immunocompetenti, una delle componenti più importanti dell'interazione trofoblasto-endometrio. La relazione immunologica tra l'embrione e la madre durante la gravidanza è simile a quella osservata nelle reazioni trapiantato e ricevente. Si riteneva che l'impianto in utero fosse controllato in modo simile, attraverso i linfociti T che riconoscono gli alloantigeni fetali espressi dalla placenta. Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che l'impianto potrebbe coinvolgere un nuovo percorso di riconoscimento allogenico basato sulle cellule NK piuttosto che sui linfociti T. Il trofoblasto non esprime antigeni HLAI o di classe II, ma esprime l'antigene polimorfico HLA-G. Questo antigene di origine paterna funge da molecola di adesione per gli antigeni CD8 dei leucociti granulari di grandi dimensioni, il cui numero aumenta nell'endometrio nella fase luteinica media. Queste cellule NK con marcatori CD3-CD8+CD56+ sono funzionalmente più inerti nella produzione di citochine Th1-associate come TNFcc e IFN-γ rispetto ai leucociti granulari decidui CD8-CD56+. Inoltre, il trofoblasto esprime recettori a bassa capacità di legame (affinità) per le citochine TNFa, IFN-γ e GM-CSF. Di conseguenza, si assisterà a una risposta predominante agli antigeni fetali causata dalla risposta Th2, ovvero si assisterà prevalentemente alla produzione di citochine non pro-infiammatorie, ma, al contrario, di citochine regolatorie (IL-4, IL-10, IL-13, ecc.). Il normale equilibrio tra Th1 e Th2 favorisce un'invasione trofoblastica più efficace. Un'eccessiva produzione di citochine pro-infiammatorie limita l'invasione trofoblastica e ritarda il normale sviluppo placentare, con conseguente riduzione della produzione di ormoni e proteine. Inoltre, le citochine T potenziano l'attività della protrombina chinasi e attivano i meccanismi della coagulazione, causando trombosi e distacco del trofoblasto.

Inoltre, lo stato immunosoppressivo è influenzato da molecole prodotte dal feto e dall'amnios: fetuina e spermina. Queste molecole sopprimono la produzione di TNF. L'espressione di HU-G sulle cellule del trofoblasto inibisce i recettori delle cellule NK e quindi riduce anche l'aggressione immunologica contro il trofoblasto invasore.

Le cellule stromali decidui e le cellule NK producono le citochine GM-CSF, CSF-1, aINF, TGFbeta, necessarie per la crescita e lo sviluppo del trofoblasto, la proliferazione e la differenziazione.

Grazie alla crescita e allo sviluppo del trofoblasto, aumenta la produzione di ormoni. Il progesterone è particolarmente importante per le relazioni immunitarie. Il progesterone stimola localmente la produzione di proteine placentari, in particolare la proteina TJ6, e si lega ai leucociti decidui CD56+16+, causandone l'apoptosi (morte cellulare naturale).

In risposta alla crescita del trofoblasto e all'invasione dell'utero alle arteriole spirali, la madre produce anticorpi (bloccanti), che hanno una funzione immunotrofica e bloccano la risposta immunitaria locale. La placenta diventa un organo immunologicamente privilegiato. In una gravidanza con sviluppo normale, questo equilibrio immunitario si stabilizza entro la 10a-12a settimana di gravidanza.

Gravidanza e ormoni

La gonadotropina corionica umana è un ormone presente nel sangue materno dal momento della fecondazione. È prodotto dalle cellule della placenta. È un ormone rilevabile tramite un test di gravidanza, tuttavia il suo livello diventa sufficientemente alto da essere rilevato solo 3-4 settimane dopo il primo giorno dell'ultima mestruazione.

Le fasi dello sviluppo della gravidanza sono chiamate trimestri, o periodi di 3 mesi, perché durante ciascuna fase si verificano cambiamenti significativi.