Эмбриология: роль науки при проведении ЭКО

Эмбриология человека занимается изучением предзародышевого развития: стадий оогенеза, сперматогенеза, процесса оплодотворения, развития эмбриона и постнатального периода развития, т.е. изучает развитие зародыша от оплодотворения до рождения.

В период эмбрионального (внутриутробного) развития, который продолжается около 270 дней, происходит образование более двухсот миллионов клеток и увеличение размеров эмбриона от десятых долей миллиметра до полуметра.

Человеческий эмбрион проходит три стадии развития, имеющие определенные сроки:

• момент оплодотворения яйцеклетки клетки – конец второй недели внутриутробного периода: происходит внедрение развивающегося эмбриона в стенку матки для получения питания от материнского организма;
• третья неделя – восьмая неделя беременности: в данный период происходит формирование всех основных органов и систем, приобретение эмбрионом черт человеческого организма;
• третий месяц беременности – рождение ребенка: в начале третьей, называемой фетальной, стадии развития эмбрион называется плодом. В этот период происходит завершение специализации органов и систем и обретение плодом возможности самостоятельного существования.

Клиническая эмбриология направлена на изучение эмбрионального развития человека, возможных причин нарушений данного развития и механизмов появления уродств. Целью клинической эмбриологии является также изучение способов влияния на эмбриогенез.

Половые клетки и процесс оплодотворения

Зрелыми половыми клетками (гаметами) являются сперматозоиды (у мужчин) и яйцеклетки (у женщин). Перед тем, как гаметы сольются, и образуется зигота, половые клетки должны быть полностью сформированными и созревшими.

Структура человеческих половых клеток схожа со структурой гамет большинства представителей животного мира. Принципиально гаметы отличаются от соматических клеток содержанием хромосом: в гаметах их в два раза меньше, чем во всех остальных клетках организма – по 23 хромосомы в каждой половой клетке. Таким образом, зигота, образованная после слияния двух гамет, состоящих из 23 хромосом, содержит набор из 46 хромосом, как и все соматические клетки человеческого организма.

Оплодотворение может состояться при условии достижения яйцеклеткой и сперматозоидов зрелой стадии. Кроме того, оно должно произойти не позже, чем через 12 часов, после того, как яйцеклетка покинула яичник, иначе может произойти её гибель. Продолжительность жизни человеческого сперматозоида больше - около суток. При помощи кнутовидного хвоста сперматозоид продвигается к маточной трубе, где находится вышедшая из яичника яйцеклетка. Встреча мужской и женской гамет и процесс оплодотворения происходит, как правило, в течение после полового контакта и чаще всего в верхней трети трубы.

Дробление зиготы и имплантация эмбриона

После того, как произошло оплодотворение, зигота продвигается по фаллопиевой трубе по направлению к матке. Следующие три дня происходит клеточное деление зиготы – дробление. В процессе дробления происходит увеличение количества клеток без изменения их общего объема: размер каждой дочерней клетки меньше, чем исходной.

Первое деление клеток начинается спустя 30 часов после оплодотворения, в результате происходи образование двух абсолютно одинаковых дочерних клеток.

Второе дробление, в процессе которого образуется четырехклеточная стадия, происходит через 10 часов от момента начала первого. Спустя 50-60 часов после оплодотворения эмбрион достигает стадии морулы и представляет собой шар, состоящий из 16 и более клеток.

Дальнейшее дробление наружных клеток происходит более быстро, чем внутренних, в результате чего начинается отделение наружного клеточного слоя (трофобласта) от внутреннего и образования между ними полости, бластоцели, постепенно заполняющейся жидкостью. Эта стадия, наступающая через 3-4 дня после оплодотворения, характеризуется прекращением дробления и преобразованием эмбриона в бластоцисту. Первые дни эмбрион получает питательные вещества и кислород из секрета маточных труб.

На пятый шестой день после оплодотворения в трофобласте начинается образование пальцевидных ворсинок, которые внедряются в ткани матки. Через 9-10 дней с момента оплодотворения происходит имплантация эмбриона в стенки матки. Этот процесс можно считать прекращением менструального цикла.

Кроме того, трофобласт принимает участие в формировании хориона (первичная мембрана, которая окружает эмбрион). Хорион способствует образованию плаценты – мембраны с губчатой структурой, которая служит для питания эмбриона и выведению продуктов обмена.

Роль эмбриологии при ЭКО

Технология экстракорпорального оплодотворения и эмбриология имеют между собой тесную взаимосвязь, так как эмбриологический период является важнейшим этапом программы ЭКО.

Экстракорпоральное оплодотворение проводят врачи-эмбриологи в эмбриологической лаборатории, от качества работы которой зависит эффективность проведения процедуры.

Основной задачей эмбриолога является получение качественного эмбриона. Исход экстракорпорального оплодотворения во многом определяется знаниями и опытом эмбриологов, которые должны владеть опытом применения современных технологий, разработанных клинической эмбриологией: ИКСИ, ИМСИ, криоконсервация эмбрионов и т.д. Результат экстракорпорального оплодотворения зависит от того, насколько правильно эмбриолог оценит качество оплодотворения яйцеклетки и насколько умело он проведет её культивирование.

После пункции яичников изъятую у женщины фолликулярную жидкость, содержащую женские половые клетки, передают в эмбриологическую лабораторию для исследования и отбора яйцеклеток. Следующим этапом является промывание клеток в специальной среде, оценка их зрелости и отбор наиболее качественных гамет. Аналогичную процедуру эмбриолог проводит после сбора спермы у мужчины. Используя специальную технологию, врач отмывает мужские половые клетки от семенной жидкости и производит отбор наиболее подвижных сперматозоидов без морфологических нарушений.

Для оплодотворения используется два способа: оплодотворение в пробирке и интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов (ИКСИ).

Первый способ предполагает добавление сперматозоидов к яйцеклеткам, которые находятся в питательной среде. Второй способ подразумевает введение сперматозоида непосредственно в яйцеклетку специальным микрохирургическим инструментом.

Эмбриологический протокол

Данные эмбриологического процесса, отражающие все нюансы культивирования эмбрионов врач заносит в так называемый «эмбриологический протокол».

Через 18 часов после смешивания сперматозоидов с яйцеклетками или ИКСИ проводится оценка количества зигот (оплодотворившихся яйцеклеток). Нормально оплодотворившейся яйцеклеткой считается клетка, в которой содержатся два пронуклеуса, несущие генетический материал матери и отца. Выбраковке подлежат яйцеклетки, имеющие признаки аномального оплодотворения (при наличии в них трех нуклеусов, вместо положенных двух).

Культивирование зигот продолжается, позже начинается их дробление. Через 48 часов после изъятия яйцеклетки эмбриолог проводит оценку качества эмбрионов с учетом их внешнего вида, скорости дробления, упорядоченности расположения клеток, степени фрагментации, толщины оболочек вокруг эмбриона.

Современная эмбриология предлагает следующую классификацию эмбрионов:

• эмбрионы класса 1 (А) – отличного качества;
• эмбрионы класса 2 (В) – хорошего качества;
• эмбрионы класса 3 (С) – удовлетворительного качества;
• эмбрионы класса 4 (D) – неудовлетворительного качества.

Специалист производит отбор наиболее перспективных эмбрионов для того, чтобы перенести их в полость матки для дальнейшего развития. Как правило, для переноса отбирается от 1 до 3 эмбрионов хорошего качества. К сожалению, в центрах репродукции отсутствует единая система оценки качества эмбрионов.

При зачатии естественным способом эмбрион достигает полости матки на пятый день после оплодотворения, когда они находятся на стадии бластоцисты, поэтому при ЭКО предпочтительнее осуществлять перенос эмбриона также на пятый день.

При наличии у пациентки более трех эмбрионов отличного качества их перенос рекомендуется проводить на пятый день. При наличии менее трех эмбрионов, их перенос в полость матки осуществляется на второй-третий день после оплодотворения.

Каждый центр репродукции имеет свою тактику по переносу эмбрионов, выработанную годами, вопрос, касающийся дня переноса, решается в каждом случае индивидуально.

Эффективность процедуры экстракорпорального оплодотворения зависит от степени приближенности условий культивирования эмбрионов естественным условиям в женском организме.