Бластоциста человека

Оплодотворение

Процесс оплодотворения начинается при встрече гамет в ампулярном отделе маточной трубы, где сперматозоид преодолевает несколько барьеров для слияния с ооцитом II порядка. После капацитации в женских половых путях, когда сперматозоид теряет гликопротеиновую оболочку и приобретает способность к оплодотворению, он проходит через лучистый венец благодаря ферменту гиалуронидазе, растворяющему матрикс фолликулярных клеток. Достигнув блестящей оболочки (zona pellucida), сперматозоид связывается с гликопротеином ZP3, что запускает акросомную реакцию – высвобождение протеаз (в первую очередь акрозина), позволяющих преодолеть этот барьер. После проникновения через блестящую оболочку происходит слияние плазматических мембран гамет, стоит отметить что, только головка сперматозоида проникает в цитоплазму ооцита, а его хвост остается снаружи.  

В ответ на проникновение сперматозоида ооцит активируется: кортикальные гранулы выделяют ферменты, модифицирующие zona pellucida (зональная реакция), что делает ее непроницаемой для других сперматозоидов, предотвращая полиспермию. Одновременно ооцит завершает второе мейотическое деление, образуя зрелую яйцеклетку с гаплоидным набором хромосом (23,X) и второе полярное тельце. Ядро сперматозоида деконденсируется, формируя мужской пронуклеус, а женский пронуклеус образуется из ядра ооцита. В течение следующих часов пронуклеусы мигрируют к центру клетки, синхронизируя свои клеточные циклы.  

В течение 18–24 часов после слияния пронуклеусы растворяют свои ядерные оболочки, и хромосомы выстраиваются на едином веретене деления, завершая истинное оплодотворение – образование диплоидной зиготы (46,XX или 46,XY). Этот момент знаменует начало эмбриогенеза, причем первые деления контролируются материнскими РНК и белками, накопленными в ооците, тогда как эмбриональный геном активируется лишь на стадии 4–8 клеток.

Динамика раннего эмбриогенеза человека 

Процесс эмбриогенеза человека на ранних стадиях включает последовательные этапы дробления, компактизации и формирования бластоцисты.

День 0–1: Зигота (2n, 4c)  

После оплодотворения ооцита сперматозоидом образуется зигота с диплоидным набором хромосом (2n) и тетраплоидным содержанием ДНК (4c). На этом этапе завершается второе мейотическое деление, что сопровождается:  

• Формированием мужского и женского пронуклеусов (видимых под микроскопом через 16–20 часов после оплодотворения).  
• Активацией материнских мРНК, контролирующих ранние стадии развития.  
• Началом синтеза белков, необходимых для последующего дробления.  

Первое митотическое деление зиготы происходит через 24–30 часов после оплодотворения, приводя к формированию 2 бластомеров. На данной стадии развития эмбриологи должны оценить:

1. Наличие и характеристика пронуклеусов (ПЯ)

• 2ПЯ (норма) - два четко видимых пронуклеуса (мужской и женский);
• 1ПЯ/3ПЯ (аномалия) - возможно генетические нарушения;
• 0ПЯ - отсутствие оплодотворения.

2. Расположение пронуклеусов

• Центральное;
• Периферическое.

3. Количество и расположение полярных телец

• 2 полярных тельца (норма);
• 1 или >2 (может указывать на аномалии).

4. Симметрия пронуклеусов

• Равные по размеру; 
• Разные по размеру (менее благоприятно).

5. Наличие вакуолей или других включений

• Отсутствуют (хорошо);
• Присутствуют (может ухудшать качество).

Данный этап характеризуется асинхронностью деления: примерно у 30% эмбрионов наблюдается неравномерное распределение цитоплазмы между бластомерами, что может быть обусловлено качеством ооцита или особенностями активации эмбрионального генома. Одновременно начинается материнско-зиготический переход (MZT, maternal-to-zygotic transition), в ходе которого происходит деградация материнских мРНК и постепенная активация транскрипции генов эмбриона, что знаменует переход контроля развития от материнских факторов к эмбриональным.

На 2-е сутки эмбрион находится на ранней стадии дробления и в норме должен состоять из 2-4 бластомеров (клеток). Оценка включает несколько ключевых параметров:

1. Количество бластомеров

• 4 клетки (хорошо);
• 3 клетки (допустимо);
• 2 клетки (небольшая задержка);
• 1 клетка или >4 клеток (отклонение от нормы).

Стоит отметить, что количество должно соответствовать сроку развития - в среднем 1 деление каждые 24 часа.

2. Размер и форма бластомеров

• A - идеальные (ровные, одинакового размера);
• B - хорошие (незначительные различия в размерах);
• C - удовлетворительные (заметная асимметрия);
• D - плохие (сильно различающиеся по размеру).

3. Степень фрагментации

• <10% (отлично);
• 10-25% (хорошо);
• 25-50% (удовлетворительно);
• >50% (плохо).

4. Наличие мультинуклеации

• 0 - отсутствует (норма);
• 1 - присутствует (негативный признак).

Лучшие эмбрионы на этой стадии имеют:

• 4 одинаковых бластомера
• Минимальную фрагментацию (<10%)
• Отсутствие мультинуклеации  

На 2–3 сутки эмбрион претерпевает 2-е и 3-е митотические деления, достигая стадии 4–8 клеток. В этот период происходит активация генома зиготы (ZGA, zygotic genome activation), при которой на стадии 4–8 бластомеров (~3-й день) начинается активная экспрессия эмбриональных генов, включая ключевые транскрипционные факторы (OCT4, NANOG), ответственные за поддержание плюрипотентности и дальнейшее развитие. Параллельно между бластомерами устанавливаются первые адгезивные взаимодействия, опосредованные белками клеточной адгезии, что способствует компактизации на последующих стадиях. 

На 3-й день эмбрион находится на стадии дробления ( 6–8 клеток). Оценка включает:  

1. Количество бластомеров (клеток). 

Идеальное развитие на D3: 8 клеток (допустимо 6–10).  

• <6 клеток – возможна задержка развития.  
• >10 клеток – ускоренное деление (может указывать на хромосомные аномалии).  

2. Степень фрагментации (%).  

• 1 (отлично): Фрагментация <10%. Высокий потенциал имплантации.
• 2 (хорошо): Фрагментация 10–25%. Умеренные шансы, зависит от других параметров.
• 3 (удовлетворительно): Фрагментация 25–50%. Низкий потенциал, возможны хромосомные аномалии.
• 4 (плохо): Фрагментация >50%. Крайне низкие шансы, обычно не переносится.

3. Размер и симметричность бластомеров.

• A (идеально) – все клетки одинакового размера, без аномалий.  
• B (хорошо) – незначительная асимметрия (разница в размерах ≤20%).  
• C (удовлетворительно) – сильная асимметрия (размеры клеток сильно различаются).  
• D (плохо) – нерегулярные, деформированные бластомеры.  

4. Наличие мультинуклеации (несколько ядер в одной клетке – плохой признак).   

• Отсутствует (лучший вариант) – каждая клетка содержит одно ядро.  
• Присутствует (плохой прогноз) – связано с повышенным риском анеуплоидии.  

К 3–4 дню эмбрион достигает стадии морулы, для которой характерно увеличение числа клеток до 16–32 за счет продолжающихся митотических делений. Важным событием этого периода является компактизация – процесс сближения бластомеров, опосредованный E-кадгерином (CDH1), что приводит к формированию плотных межклеточных контактов, необходимых для последующей кавитации. Одновременно начинается клеточная дифференцировка, проявляющаяся разделением на внутренние клетки (будущая внутренняя клеточная масса, ICM) и наружные (будущая трофэктодерма, TE). Оценка морулы или ранней бластоцисты на 4 сутки включает:  

1. Стадию развития (морула, компактная морула, ранняя бластоциста).  

• Mor (Морула некомпактная): Клетки видны отдельно, но начинают сближаться.
• cMor (Компактная морула): Клетки плотно сливаются, границы почти неразличимы.
• EB (Ранняя бластоциста): Появление небольшой полости (бластоцель <50%).

2. Качество компактизации (степень слияния клеток).  

• A (отлично) – Полная компактизация, клетки слиты равномерно.  
• B (хорошо) – Неполная компактизация, небольшие участки с различимыми клетками.  
• C (удовлетворительно) – Слабая компактизация, много отдельных клеток.  

3. Наличие фрагментации и аномалий.  

• F1 – Минимальная фрагментация (<10%).  
• F2 – Умеренная фрагментация (10–25%).  
• F3 – Выраженная фрагментация (>25%).  
• MN – Мультинуклеация (плохой прогноз).  

На 5-е сутки формируется ранняя бластоциста, характеризующаяся процессом кавитации – образованием бластоцели (полости, заполненной жидкостью) за счет активного транспорта ионов (Na+-зависимого механизма) и функционирования аквапоринов. В этот же период завершается дифференцировка клеточных линий: трофэктодерма (TE) образует наружный слой, ответственный за формирование экстраэмбриональных структур, включая плаценту, а внутренняя клеточная масса (ICM) становится источником эмбриобласта, дающего начало тканям эмбриона. Также активируются ключевые транскрипционные факторы, регулирующие дальнейшее развитие эмбриона. 

К 5–6 дню бластоциста достигает финальной стадии предимплантационного развития. Происходит расширение бластоцели и истончение трофэктодермы, что способствует последующему хетчингу. Внутренняя клеточная масса дифференцируется на две субпопуляции: эпибласт, являющийся источником тканей эмбриона, и гипобласт, предшественник внезародышевой мезодермы. Завершающим этапом является хетчинг – процесс выхода бластоцисты из блестящей оболочки (zona pellucida), необходимый для успешной имплантации в эндометрий.  

Классификация бластоцист в эмбриологии человека основана на морфологических критериях, оцениваемых по системе Gardner и Schoolcraft (1999), которая используется в репродуктивных технологиях для отбора наиболее жизнеспособных эмбрионов перед переносом в матку.  

1. Степень расширения бластоцисты (Blastocyst Expansion)  

Отражает степень развития полости (бластоцеля) и готовность к хетчингу (выходу из zona pellucida):  

• BL1 – Ранняя бластоциста: полость занимает <50% объема.  
• BL2 – Средняя бластоциста: полость >50%, но оболочка (zona pellucida) еще толстая.  
• BL3 – Полностью сформированная бластоциста: полость заполняет почти весь эмбрион, оболочка истончена.  
• BL4 – Расширенная бластоциста: максимальный объем полости, zona pellucida крайне тонкая.  
• BL5 – Хетчинг: бластоциста начинает выходить из оболочки.  
• BL6 – Полностью вылупившаяся бластоциста.  

2. Качество внутренней клеточной массы (ICM – Inner Cell Mass)  

Будущий эмбрион (а не трофэктодерма). Оценка по плотности и компактности клеток:  

• A (Excellent) – Многочисленные, плотно упакованные клетки, четкие границы.  
• B (Good) – Умеренное количество клеток, возможна небольшая фрагментация.  
• C (Poor) – Мало клеток, выраженная фрагментация или дегенерация.  

3. Качество трофэктодермы (TE – Trophectoderm)  

Будущая плацента и внезародышевые структуры. Оценивается клеточная организация:  

• A (Excellent) – Много однородных клеток, формируют четкий слой.  
• B (Good) – Небольшая неоднородность или разреженные участки.  
• C (Poor) – Клетки редкие, деформированные, с вакуолями.   

Существует также классификация бластоцист по ESHRE (European Society of Human Reproduction and Embryology). Данная классификация является современным и стандартизированным подходом в оценке качества эмбрионов на стадии бластоцисты.  

Классификация ESHRE (Istanbul Consensus, 2011) 

Система включает три основных параметра:  

1. Степень расширения бластоцисты (Expansion stage) – от 1 до 6.  
2. Качество внутренней клеточной массы (ICM – Inner Cell Mass) – A, B, C.  
3. Качество трофэктодермы (TE – Trophectoderm) – A, B, C.  

1. Степень расширения бластоцисты (Expansion Stage) отражает развитие бластоцеля и готовность к хетчингу:  

• 1 (Early blastocyst) - полость <50% объема, клетки компактные. 
• 2 (Blastocyst) - полость >50%, но zona pellucida еще толстая. 
• 3 (Full blastocyst) - полость занимает почти весь эмбрион, оболочка начинает истончаться.  
• 4 (Expanded blastocyst) - максимальное расширение, zona pellucida очень тонкая.  
• 5 (Hatching blastocyst) - бластоциста начинает выходить из оболочки.  
• 6 (Hatched blastocyst) - полностью вылупившаяся бластоциста.  
• Чем выше стадия (4–6), тем лучше потенциал имплантации.

2. Качество внутренней клеточной массы (ICM). ICM – это будущий эмбрион (зародышевые клетки).  

• A (Excellent) - много плотно упакованных клеток, четкие границы. 
• B (Good) - умеренное количество клеток, возможна небольшая фрагментация. 
• C (Poor) - мало клеток, выраженная дегенерация или вакуолизация.  
• Лучшая оценка – A, наихудшая – C.

3. Качество трофэктодермы (TE). TE формирует плаценту и внезародышевые ткани.  

• A (Excellent) - много однородных клеток, образуют четкий эпителий. 
• B (Good) - небольшая неоднородность, возможны редкие клетки.  
• C (Poor) - клетки редкие, деформированные, с вакуолями.

Основным отличием классификации ESHRE является более стандартизированный подход и такая классификация чаще используется в Европе, в отличии от классификации Gardner, которая используется в США, но принципы оценки обеих классификаций схожи.  

Имплантация

Следующим этапом является успешная имплантация бластоцисты в результате строго координированного взаимодействия между эмбриональными и материнскими системами, включающего последовательные процессы хетчинга, адгезии, инвазии и формирования первичных структур плаценты, регулируемые сложными молекулярными механизмами. Имплантация бластоцисты в эндометрий начинается на 5-7-е сутки развития эмбриона. Первоначальным этапом является хетчинг - выход бластоцисты из блестящей оболочки (zona pellucida), который обеспечивается как ферментативной активностью (секреция сериновых протеаз, включая ST6, и лизиновых ферментов - катепсинов и плазмина трофэктодермой), так и механическими факторами (сокращения бластоцисты и увеличение объема бластоцели). После освобождения от блестящей оболочки обнаженная трофэктодерма получает возможность непосредственного контакта с эндометрием.

Процесс адгезии бластоцисты к эндометрию опосредован сложными молекулярными взаимодействиями. Ключевую роль играют интегрины (αVβ3, α4β1) на поверхности трофэктодермы, которые связываются с соответствующими лигандами эндометрия, а также взаимодействие L-селектина трофобласта с олигосахаридами эндометриального эпителия. Важным аспектом является локальное снижение экспрессии муцинов (MUC1) в эндометрии, что облегчает контакт между эмбрионом и материнскими тканями.

Последующая дифференцировка трофэктодермы приводит к формированию двух функционально различных слоев: цитотрофобласта (внутреннего пролиферативного слоя, характеризующегося экспрессией маркеров Ki-67 и EGFR) и синцитиотрофобласта (наружного инвазивного слоя). Образование синцитиотрофобласта происходит путем клеточной фузии цитотрофобластов, опосредованной эндогенными ретровирусными белками Syncytin-1 и -2. Инвазивная активность синцитиотрофобласта обеспечивается секрецией матриксных металлопротеиназ (MMP-2, MMP-9), разрушающих внеклеточный матрикс, экспрессией интегринов (α1β1, α5β1), способствующих миграции в строму эндометрия, и взаимодействием с децидуальными клетками через HLA-G, что обеспечивает иммунную толерантность.

Параллельно с процессами со стороны эмбриона в эндометрии происходят существенные изменения, известные как децидуализация - трансформация стромальных клеток под действием прогестерона. Децидуализированные клетки характеризуются увеличением размеров, накоплением гликогена и липидов, а также изменением секреторного профиля (выделение IGFBP-1, PRL, IL-11). Важным аспектом является формирование иммунной толерантности, включающее подавление активности NK-клеток через HLA-E/G, регуляцию макрофагов (с преобладанием M2-фенотипа) и активацию T-регуляторных клеток (FoxP3+).

Синцитиотрофобласт начинает секретировать хорионический гонадотропин (ХГЧ) уже на 7-8-й день развития, что играет ключевую роль в поддержании беременности. ХГЧ не только стимулирует желтое тело к продолжению секреции прогестерона через связывание с рецепторами ЛГ, но и участвует в ангиогенезе (активируя VEGF в эндометрии) и модуляции иммунного ответа (сдвиг в сторону Th2-ответа).