Žmogaus gemalas (arba embrionas; lot. embryo) - žmogaus organizmo raidos stadija, trunkanti 8 savaites nuo apvaisinimo. Po gemalo sekanti žmogaus raidos stadija vadinama vaisiumi. 8 savaičių gemalas jau yra akivaizdžiai panašus į gimusį žmogų, tik skiriasi proporcijos ir išsivystymas. Visos pagrindinės organų sistemos jau susiformavusios, galima skirti lytį.
Ankstyvieji vystymosi etapai
Žmogaus embrionu yra vadinamas organizmas nuo apsivaisinusios kiaušialąstės iki 8 vystymosi savaitės, kuomet embrionas tampa žmogaus vaisiumi ir įgauna žmogui būdingą pavidalą. Tačiau, pagalbinio apvaisinimo procedūrų ribose embrionas yra 2 - 8 nediferencijuotų ląstelių organizmas. Tai reiškia, kad visos to embriono ląstelės yra vienodos.
Apvaisinimas ir zigotos susidarymas
Gyvybės pradžia iš tiesų atrodo magiškas momentas - kiek daug įvairių procesų turi įvykti, kad vieną dieną po pasaulį klajotų dar vienas žmogus. Turbūt daugelis žino, kad pačioje pradžioje žmogus yra tik kelios susiliejusios ląstelės, kurios pamažu virsta vis didesniu ir sudėtingesniu organizmu. Kaip priminė R. Šimkūnaitė-Rizgelienė, embrionui užsimegzti reikalingos dvi lytinės ląstelės: moteriškoji ir vyriškasis spermatozoidas (spermijas). Kai jos susilieja ir įvyksta apvaisinimas, jų branduoliai, kuriuose yra moteriškosios ir vyriškosios ląstelių genetinė medžiaga, susijungia, susiformuoja zigota. Lytinėms ląstelėms susijungus užtikrinama genetinė įvairovė, nulemiama individo lytis bei sužadinamas tolesnis zigotos rutuliojimasis. Ji pradeda dalytis į vis smulkėjančias ląsteles, tai vadinama segmentacija arba skilimu. Nuo šios akimirkos prasideda naujos gyvybės vystymasis. Apvaisinimas dažniausiai įvyksta kiaušintakyje.
Apsivaisinusi kiaušialąstė yra vadinama zigota. Netrukus zigota pradeda dalintis ir kitą dieną ji tampa dvejų, vėliau keturių ląstelių embrionu. Zigotos turi būti kruopščiai įvertinamos. Nuo apvaisinimo prasideda naujos gyvybės vystymasis.
Nuo Zigotos iki Morulės
Nuo apvaisinimo zigota pradeda kelionę kiaušintakiu link gimdos ir tuo pačiu metu ima sparčiai dalintis. Pirmasis ląstelės pasidalijimas įvyksta maždaug po 24-30 valandų. Vėliau ląstelės dalijasi vis greičiau, maždaug kas 12-15 valandų. Praėjus maždaug 3-4 dienoms po apvaisinimo, susidaro ląstelių kamuolėlis, sudarytas iš keliolikos ar keliasdešimties ląstelių, vadinamas morule. Idealiu atveju, 3 dienų embrionas turėtų būti sudarytas iš 6-8 ląstelių. Tačiau svarbu paminėti, kad tai yra tik orientacinis skaičius, ir embriono vystymosi greitis gali šiek tiek skirtis.
Iš pradžių, veikiant spermoje esančioms medžiagoms, kiaušialąstė atsiskiria nuo ją supančių folikulinio epitelio ląstelių. Po to ji skaidosi ir susidaro panašios į avietę blastodermos ląstelės. Gemalas kiaušintakiu juda gimdos gleivinės link - tai trunka 7-10 dienų.
Pirmos savaitės pabaigoje blastocista išsilaisvina iš dangalo, padidėja iki 0,1-0,2 milimetro ir pradeda skverbtis į motinos gimdos gleivinę - tai vadinama implantacija.
Baigiantis ketvirtai savaitei, mažas vieno milimetro dydžio embrionas primena buožgalvį. Jis kol kas nematomas ultragarso pagalba, bet galima pastebėti pakitimus gimdos sienelėje ir trynio maiše, kuris aprūpina embrioną deguonimi ir maistinėmis medžiagomis. Palaipsniui pradeda formuotis placenta.
Pirmos dvi savaitės po apvaisinimo yra laikotarpis, kai zigota skleidžiasi ne tik į embriono kūną, bet ir į jo priedus bei plėves (placentą ir kt.). Embriono užuomazga įsitvirtina (implantuojasi) gimdos gleivinėje.
Blastocistos formavimasis ir implantacija
Keliaudama link gimdos, morulė toliau vystosi ir virsta blastocista - pūslelės pavidalo struktūra, turinčia vidinę ląstelių masę (iš kurios vystysis embrionas) ir išorinį sluoksnį (trofoblastą, iš kurio formuosis placenta). Blastocistą sudaro jau apie 100-250 ląstelių. Maždaug 6-10 dieną po apvaisinimo, blastocista pasiekia gimdą ir pradeda įsitvirtinti jos gleivinėje. Šis procesas vadinamas implantacija.
Brendimo proceso iki blastocistos metu, embrionas yra apsaugotas spezializuotu apvalkalu. Šis apvalkalas, žinomas kaip zona pellucida, primenantis vištos kiaušinio lukštą, saugo embrioną nuo išorės pavojų. Tuo momentu blastocistą jau sudaro apie 200 ląstelių, ir dėl to jos implantacijos paviršius yra didesnis. Taip pat, dėl šios priežasties, blastocista turi didesnę galimybę implantuoti save negu mažesnis, mažiau išsivystęs embrionas.
Blastocistos laikotarpiu (7-oji vystymosi para) gemalas įsitvirtina gimdos gleivinėje, kuri jau yra prisitvirtina gemalą maitinančių medžiagų. Gemalo prisitvirtinimo prie gimdos vietoje ima formuotis placenta, per kurią vaisius maitinamas.
O’Rahilly R. 5 stadija (septintoji - dvyliktoji dienos) - baigiasi implantacija. diferencijuoja trofoblastas, susidaro dvilapė blastocista ir pirminis trynio maišas. 6 stadija (tryliktoji diena) - atsiranda pirminiai choriono gaureliai, formuojasi antrinis trynio maišas. 7 stadija (šešioliktoji - septynioliktoji dienos) - susiformuoja trilapė blastocista.
Organogenezė: organų ir sistemų formavimasis
Po sėkmingos implantacijos prasideda embriono periodas, trunkantis iki 8 savaičių po apvaisinimo. Tai itin spartaus vystymosi laikas. Trečią savaitę būsimas embriono kūnas, kol kas plokščias diskas, jau yra atsiskyręs nuo visų priedų ir jame išsisluoksniuoja trys gemaliniai lapeliai. Vyksta aktyvi organogenezė - organų formavimasis: lapeliuose diferencijuoja įvairios ląstelės, iš jų mezgasi įvairūs audiniai, iš kurių susiklosto įvairūs organai.
8 savaičių embrionas jau yra akivaizdžiai panašus į mažą žmogutį (ūgis siekia apie 3-4 cm), turi susiformavusias pagrindines organų sistemas, galima pradėti skirti lytį.
Pirmosios savaitės pokyčiai
8 stadija (aštuonioliktoji diena) - susidaro stuburo styga (notochorda), nervinė plokštelė, pirmieji somitao. 9 stadija (dvidešimt pirmoji diena) - yra nervinė vaga, formuojasi mezenchiminis širdies vamzdelis. 10 stadija (dvidešimt antroji diena) - formuojasi nevinis vamzdis, pulsuoja širdis, yra somitų. 11 stadija (dvidešimt ketvirtoji diena) - yra 13-20 somitų, susidaro galvinė ir uodeginė gemalo dalys. užanka snapinė nervinio vamzdelio anga. 12 stadija (dvidešimt penktoji - dvidešimt septintoji dienos) - yra 21-29 somitai, matomos galūnių užuomazgos, ausų vagelės, užanka uodeginė nervinio vamzdelio anga. 13 stadija (dvidešimt aštuntoji diena) - yra 30 somitų, susidarę žiaunų lankai, lęšio užuomazgos ir pirminė burna. 14 stadija (trisdešimt antroji diena) - matomos plaštakos, veido ataugos, akių taurės. 15 stadija (trisdešimt trečioji diena) - matomos pėdos, jungiasi veido ataugos, susidaręs kaklo antis. 16 stadija (trisdešimt septintoji diena) - tinklainėje jau yra pigmento, susiformavusi viršutinė lūpa ir ausies kalvelė. 17 stadija (keturiasdešimt pirmoji diena) - matomos pirštų užuomazgos, smegenų pūslelės. 18 stadija (keturiasdešimt ketvirtoji diena) - matomi kojos pirštai, yra vokai, krūtų speneliai, pradeda kaulėti kaulai (osifikacija). 19 stadija (keturiasdešimt aštuntoji diena) - atsiranda alkūnės linkis, suirsta kloakos membrana. 20 stadija (penkiasdešimt pirmoji diena) - rankos jau susiformavusios, yra bambos išvarža. 21 stadija (penkiasdešimt antroji diena) - ryškūs kojų pirštai, indiferentiški šoriniai lytiniai organai. 22 stadija (penkiasdešimt ketvirtoji diena) - kojų pirštai atsiskyrę, akys plačiai atmerktos. 23 stadija (penkiasdešimt septintoji diena) - susidariusi galvos ir kūno forma, išoriniai lytiniai organai dar nesaviti.
Trečią savaitę gemalinis diskas pasidaro cilindro formos. Jo skiriasi galvinė, uodeginė dalys ir liemuo. Gemalo ilgis - 2 mm. Jame yra apie 10 somitų. Abu nervinio vamzdžio galai yra atviri, o stuburo styga nuo endodermos dar ne visai atsiskyrusi. Iš trynio maišo susidaręs alantojis įauga į jungiamąjį stiebelį. Šiuo laikotarpiu širdis jau susitraukinėja.
Ketvirtąją savaitę, riečiantis gemalo kūnui, išryškėja pirmykštė žarna, kepenų, kasos užuomazgos. Pradeda formuotis rankos, vėliau - ir kojos, susidaro širdies pertvaros, uoslės plakodės, akių taurės ir lęšio bei ausies pūslelės. Nervinis vamzdis užanka, formuojasi galvos smegenų pūslelės. Iš nugaros smegenų išauga nervai.
Šešių savaičių gemalo galva ir uodeginė dalis pakrypusios į pilvo pusę. Uodeginė dalis yra visiškai susiformavusi. Galva didelė, nes greitai auga galvos smegenys. Būna jau penkios galvos smegenų pūslelės. Skiriasi apatinis ir viršutinis žandikauliai. Nosies šnervės susiformavusios, toliau formuojasi išorinė ausis, vidinės ausies sraigė tik pradeda formuotis. Iš ryklinių (žiaunų) maišelių susidaro užkrūčio liauka, prieskydinės liaukos ir užžiauniai kūneliai. Liežuvio užuomazgos susijungusios, vyksta raumenų histogenezė. Ji vyksta ir virškinamojo kanalo sienoje. Augant rankoms ir kojoms, ryškėja pirštų užuomazgos, be to, kartu galūnės lenkiasi į priekį (pronacija) ir antrąjį mėnesį delnai jau būna pasisukę žemyn.
Vėlesnių savaičių pokyčiai
Aštuntąją savaitę baigiasi lytinių liaukų diferenciacija: jau galima atskirti individo lytį. Aštuonių savaičių gemalo visos pagrindinės struktūros ir organų sistemos jau būna diferencijuotos. Gemalas įgyja aiškią žmogaus išvaizdą. Susidaranti vaga skiria galvą nuo liemens. Akys iš galvos šonų pasislinkusios į priekį. Atsiradę vokai yra sulipę. Galūnės pailgėjusios.
Vaisiaus laikotarpiu kai kurie organai, pavyzdžiui, nervų sistemos organai, lytiniai organai, dantys, vis dar aktyviai formuojasi, bet dauguma jau susiformavę ir šio etapo metu bręsta, auga, užima tam tikrą sau būdingą padėtį organizme: inkstai pakyla, sėklidės nusileidžia į kapšelį ir kt., ruošiasi po gimimo atlikti tam tikras būdingas funkcijas. Kai kurie iš jų pradeda funkcionuoti dar iki gimimo, pavyzdžiui, inkstai jau vaisiaus etapo pradžioje pradeda išskirti nekoncentruotą šlapimą. Atsiranda pirmieji refleksai.
Pagalbinis apvaisinimas ir embriono kokybė
Statistikos duomenimis, net kas penkta pora susiduria su nevaisingumo problema. Ir nors tokių porų vis daugėja, dažnai vis dar vengiama atvirai apie tai kalbėtis, o pagalbinio apvaisinimo procedūras gaubia paslaptis. Vaisingumo klinikos neįsivaizduojamos be pagalbinio apvaisinimo laboratorijos ir joje dirbančių embriologų. Nuo jų profesionalumo ir kruopštumo dažnai priklauso, ar moters kūne užsimegs nauja gyvybė.
Pagalbinio apvaisinimo (IVF) procedūros metu, embrionai, prieš juos patalpinant, yra auginami laboratorijos sąlygomis 2-3 paras kol išauga iki 4-8 ląstelių dydžio. Tam, kad išgyventų pirmąsias tris ar keturias savo gyvenimo dienas, embrionas privalo išaugti iki blastocistos. Tai pavyksta tik apie trečdalį embrionų.
Gana dažnai embrionai yra auginami ir ilgiau, iki blastocistos stadijos. Susiformavusi blastocista nedelsiant turi būti perkeliama į gimdą, nes kitu atveju, neturėdama kur implantuotis, ji žūsta. Jeigu ji yra gimdoje - sėkmės atveju implantuojasi. Auginant embrionus iki blastocistos stadijos yra atrenkami patys stipriausi embrionai, nes ne visi embrionai pasiekia šią vystymosi stadiją, dalis embrionų nustoja vystytis 2-3 parą.
Pagrindiniai kriterijai vertinant embrioną yra ląstelių skaičius vertinimo parą, dydžio vienodumas ir fragmentacija. Fragmentai - tai pašaliniai dariniai, susidaryti gali dėl dešimčių priežasčių, jeigu jų yra daug, tolimesnės embriono vystymosi prognozės yra nepalankios. Šie kriterijai yra įvertinami balais, nuo 1 (žemiausias balas) iki 4 (aukščiausias balas). Idealiu atveju antrą parą embrionas bus keturių ląstelių dydžio, jo ląstelės bus vienodos, o fragmentacija nebūdinga, taip embrionas bus pažymėtas 4(4/4). Gali būti, kad trečią parą embrionas bus aštuonių ląstelių dydžio, tai yra labai geras rodiklis, jo ląstelės bus lygios, tačiau būdinga nedidelė fragmentacija, tokiu atveju poros embrionas bus pažymėtas 8(4/3).
Vienas svarbiausių veiksnių įtakojančių sėkmę - kiaušialąsčių ir spermatozoidų kokybė, kurią dažnai lemia poros amžius. Taip pat svarbu tinkamai subalansuota stimuliacija moteriai, kontroliuojamas kiaušialąsčių paėmimas punkcijos metu, atsakingas ir kvalifikuotas ginekologo ir embriologo darbas bei tinkamos priemonės - aukščiausios kokybės embrionų auginimo terpės, specialios lėkštelės, kuriose auginami embrionai, naujausi inkubatoriai, palaikantys tinkamą temperatūrą ir dujų koncentraciją, naujos technologijos (pvz.: „Time-lapse“ technologija, leidžianti stebėti embriono vystymąsi 24 valandas per parą kompiuterio ekrane) ir t.t.
IVF ekspertų atsakymai: kodėl mano embrionai nesivysto?
Jautrumas ir aplinkos poveikis
Gemalas vystosi labai intensyviai, o prisitaikymo mechanizmai dar neišsivystę, todėl jis labai jautrus: jam kenkia deguonies trūkumas, perkaitimas, mikrobai, virusai, alkoholis, nikotinas ir kt. Gemalui gali pakenkti kai kurie vaistai.
Pirmasis nėštumo trimestras (ypač embriono periodas, pirmosios 8 savaitės po apvaisinimo) yra labai jautrus laikotarpis. Tuo metu formuojasi visi gyvybiškai svarbūs organai, todėl embrionas yra itin pažeidžiamas žalingų išorės veiksnių (teratogenų).
Daug žalingų aplinkos veiksnių gali pažeisti gemalo formavimąsi gimdoje. Daugumą sklaidos ydų sukelia virusai. Raudonuke sergant motinai pirmųjų trijų nėštumo mėnesių laikotarpiu yra tikimybė, kad atsiras sklaidos ydos, susijusios su akių, ausų, širdies bei smegenų formavimusi. Sklaidos ydas taip pat lemia gripo, raupų, infekcinio hepatito sukėlėjai. Jei infekcija pažeidė gemalą labai ankstyvuoju embriogenezės laikotarpiu, gali įvykti persileidimas.
Sklaidos ydas dažnai sukelia motinos vartojami vaistai nėštumo metu, ypač pirmaisiais trim mėnesiais. Labai žalingai veikia narkotikai, alkoholis, nikotinas. Vartojant alkoholį, didėja tikimybė sulaukti palikuonių, sergančių silpnaprotyste. Sklaidos ydas gali sukelti nėščiosios išgąstis, užsitęsusi nervinė (stresinė) įtampa, triukšmas, vibracija. Normaliam vaisiaus formavimuisi svarbu motinos mityba, sveikata, gyvenamoji aplinka, jos užterštumas. Įrodytas žalingas pesticidų poveikis gemalo raidai.
Teratogenai yra žalingą poveikį turintys veiksniai. Tai alkoholis, infekcinių ligų sukėlėjai, motinos vartojami vaistai, cheminiai teršalai, esantys geriamajame vandenyje ar maiste, ir kitos medžiagos, radiacija. Priklausomai nuo poveikio laiko, trukmės, dozės, kilmės ar specifiško veikimo mechanizmo, teratogenai gali lemti vystymosi sulėtėjimą, funkcinius sutrikimus, įvairių organų ar kūno dalių įgimtas raidos ydas ir net embriono žūtį.
Genetiniai ir chromosominiai veiksniai
Chromosominės kilmės raidos yrdos būna susijusios su chromosomų skaičiaus ar jų struktūros pokyčiais. Chromosomų skaičius pakinta mejozės I ar mejozės II metu, kai kuri nors chromosomų pora neišsiskiria.
Daugelis įgimtų sklaidos ydų yra paveldimos ir palikuonis persiduoda pagal Mendelio paveldimumo dėsnius. Tokiais atvejais ydas lemia neporinių genų pokyčiai, mutacijos. Kadangi genai koduoja medžiagų apykaitos fermentus, gali sutrikti tam tikrų medžiagų metabolizmas. Dėl to audiniuose gali susikaupti tarpiniai ar pakitę galutiniai medžiagų apykaitos produktai.
Sutrikus katalizinei tirozinasės funkcijai, tirozinas neverčiamas melaninu. Tokiu būdu atsiranda albinizmas. Galaktozemijos atveju (sutrikus galaktozės virtimui į gliukozę) galaktozės metabolitai kaupiasi kepenyse ir kituose audiniuose, atsiranda gelta, protinis atsilikimas. Nesant fermentų (lizosomose), skaldančių mukopolisacharidus, jungiamojo audinio ląstelių ir net neuronų lizosomose kaupiasi mukopolisacharidai. Tokiais atvejais būna graičių, kraujagyslių sklaidos ydų, taip pat protinis atsilikimas ir pan. Sunkias ir tam tikras sklaidos ydas sukelia autosominiai recesyvinių genų sutrikimai (cistinė fibrozė, glikogenozė, sfingolipidozė).
Esant autosominei monosomijai, gemalas žūva gimdoje. Autosominės trisomijos atveju formuojasi dauginės sklaidos ydos, naujagimis miršta per pirmus mėnesius po gimimo. Taip įvyksta esant 17-18 ir 13-15 chromosomų trisomijai. Ilgiau išgyvena asmenys, turintys 21 chromosomų poros trisomiją. Šiuo atvejų taip pat būna dauginių sklaidos ydų: protiškai atsilikusieji turi būdingų išorės bruožų (įstrižas akių plyšys, platus tarpuakis, epikantas, pusiau pravira burna, trumpi pirštai), raumenų hipotoniją, endokrininių liaukų funkcijų sutrikimus. Lytinių Y chromosomų monosomijos atveju gemalas žūva. X - monosomija pasireiškia simptomų deriniu ir vadinamas Ternerio sindromu. Lytinių chromosomų trisomijos galimos esant trims X chromosomoms. esant XXX - fenotipiška moteris, turi infantiliškus lytinius organus, protiškai atsilikusi. Tokia yda atsiranda apvaisinus kiaušinėlį, turintį dvi lytines chromosomas (XX), spermatozoidu, kuris taip pat turi X chromosomą.
