Von der Befruchtung zur Implantation

Die erste Woche der Embryonalentwicklung (Vorembryonalperiode) beinhaltet die Vorgänge, die von der Befruchtung der Eizelle zur Implantation führen. Dabei wird die beim Eisprung freigesetzte reife Eizelle in der Tubenampulle befruchtet und durchläuft anschließend einen Reifungsprozess, so dass sie sich in der Gebärmutterschleimhaut einnisten kann. Auch das Spermium muss zunächst weiter reifen, um sich den Weg zur Eizelle bahnen zu können. Nach der Verschmelzung von Eizelle und Spermium entsteht die nun diploide Zygote, die sofort mit der Zellteilung beginnt. Über mehrere Teilungsschritte wird aus dem Keim die Morula und letztlich die implantationsfähige Blastozyste. Nach der Differenzierung der beiden Zellschichten des Keims in Embryoblast und Trophoblast schlüpft die Blastozyste aus der Zona pellucida und es kommt etwa am 6. Tag zur Implantation des Keims in der Gebärmutterschleimhaut. Werden mehrere Eizellen befruchtet oder teilt sich eine Eizelle später in zwei Embryonalanlagen, entsteht eine Mehrlingsschwangerschaft mit ein- bzw. zweieiigen Zwillingen.

Nach dem Eisprung liegt die reife, befruchtungsfähige Eizelle in der Tuba uterina und kann dort von einem reifen Spermium befruchtet werden. In der Präimplantationsphase wandert die befruchtete Eizelle dann in das Uteruscavum, wo am 6. Entwicklungstag die Implantation erfolgt.

• Gliederung
  1. Befruchtung
  2. Präimplantationsphase
  3. Implantation
• Dauer: 0.–7. Tag nach Befruchtung (Vorembryonalperiode)
• Ziel: Differenzierung zu Trophoblast und Embryoblast als Voraussetzung für die weitere Entwicklung und Implantation des Keims in die Zona compacta des Endometriums.

Beim Geschlechtsverkehr gelangen ca. 200–600 Millionen Spermien in die Vagina, von denen die meisten innerhalb kurzer Zeit absterben. Die verbliebenen Spermien steigen bis in die Tubenampulle auf und durchlaufen währenddessen einen Reifungsprozess (Kapazitation). Zusätzlich erfolgt die sog. Akrosomenreaktion, die ermöglicht, dass das Spermium zur Eizelle vordringen kann. Durch die Anheftung des Spermiums an die Eizellmembran bekommt diese das notwendige Signal zur Beendigung der 2. Reifeteilung. Schließlich entsteht durch Verschmelzung der beiden Keimzellen die Zygote, die sofort mit der Zellteilung beginnt.

• Ort: Meist in der Ampulle der Tuba uterina
• Zeitfenster
  • Innerhalb von 24 h nach der Ovulation
  • Das Konzeptionsoptimum liegt zwei Tage vor bis einen Tag nach der Ovulation
• Ablauf
  • Kohabitation (Geschlechtsverkehr): Spermien befinden sich nach der Ejakulation im hinteren Vaginalgewölbe
  • Aszension
    • Aufstieg der Spermien durch Zervix und Uterus bis zur Tubenampulle
    • Währenddessen findet die Kapazitation statt
  • Kapazitation (funktionelle Reifung der Spermien im weiblichen Genitaltrakt)
    • Dem Spermium wird Cholesterin aus der Zellmembran entzogen, wodurch diese labiler wird
    • Dieser Schritt ist notwendig, damit die Akrosomenreaktion stattfinden kann
  • Durchdringen der Corona radiata
    • Nur funktionell gereifte Spermien können die Corona radiata durchdringen
  • Akrosomenreaktion
    • Induziert durch Kontakt mit der Zona pellucida
    • Verschmelzung der Membran des Spermiums mit der äußeren Akrosomenmembran
    • Freisetzung der hydrolytischen Enzyme (Hyaluronidasen) aus dem Akrosom
    • Äußere Hülle des Spermienkopfes besteht nun zum Großteil aus innerer Akrosomenmembran mit der Protease Akrosin
    • Durchdringen der Zona pellucida
      • Spaltung der Glykoproteine der Zona pellucida mittels Akrosin
      • Spermium gelangt in Raum zwischen Zona pellucida und Eizellmembran (perivitelliner Raum)
  • Imprägnation
    • (Rest‑)Zellmembranen von Oozyte und Spermium verschmelzen
    • Zellkern dringt mit weiteren Zellbestandteilen in die Oozyte ein
  • Kortikale Reaktion mit Polyspermieblock: Veränderung an der Eizellmembran sowie Verhärtung der Zona pellucida
  • Beendigung der 2. Reifeteilung: Bildung des weiblichen Vorkerns
  • Annäherung der beiden Vorkerne: Hierbei verdoppeln beide Vorkerne ihre DNA (1n1C → 1n2C)
  • Vorkernverschmelzung (Syngamie, Konjugation)
    • Die Kernhüllen der Vorkerne lösen sich auf → Verschmelzung
    • Die entstandene Zygote besitzt nun wieder einen diploiden Chromosomensatz (2n4C) und beginnt mit der Zellteilung

Im Gegensatz zur DNA des Zellkerns wird die mitochondriale DNA ausschließlich von der Mutter weitergegeben, da nach der Imprägnation die väterlichen Mitochondrien abgebaut werden!

Während der Wanderung durch die Tube teilt sich die befruchtete Eizelle mehrfach, um dann als Blastozyste am Implantationsort im Uterus anzukommen.

• Ort: Tuba uterina und Uterus
• Zeitfenster: 2.–5. Tag der Embryonalentwicklung
• Stadien
  • Zygote: Direkt nach der Vorkernverschmelzung vollzieht die Zygote die erste Furchungsteilung
  • Zwei-Zell-Stadium: Nach der Teilung liegen zwei gleichgroße Blastomeren vor
  • Mehrzellstadien: Durch weitere Furchungsteilungen folgen das 4-, 8- und schließlich das 16-Zell-Stadium
  • Morula
    • Bezeichnung der Keimzelle ca. ab dem 16-Zell-Stadium
    • Weiterhin von der schützenden Zona pellucida umgeben, die die vorzeitige Implantation verhindert
    • Erreicht ca. 4 Tage nach Befruchtung den Uterus → Beginn der Differenzierung zur Blastozyste
  • Blastozyste
    • Durch Flüssigkeitseinstrom von außen kommt es zwischen der äußersten Zellschicht und der inneren Zellschicht zur Entstehung einer flüssigkeitsgefüllten Höhle (Blastozystenhöhle)
    • Äußere und innere Zellschicht differenzieren sich weiter in Trophoblast und Embryoblast
      • Äußere Zellschicht (Trophoblast)
        • Schließt sich durch Zell-Zell-Verbindungen zusammen (Kompaktierung)
        • Bildet später den embryonalen Teil der Plazenta
      • Innere Zellschicht (Embryoblast)
        • Bildet später vor allem die embryonalen Körperzellen

Während die Zygote noch omnipotent war, sind die Zellen der Blastozyste lediglich noch pluripotent!

Die Größe des Embryos ändert sich von der Zygote bis zur Blastozyste nicht, da sich mit jeder Zellteilung die Größe der Blastomeren halbiert!

Die Blastozyste schlüpft etwa am 5. Tag aus der Zona pellucida und ist ab diesem Zeitpunkt implantationsfähig. Vor dem eigentlichen Implantationsvorgang differenziert sich der Trophoblast jedoch zunächst in Synzytiotrophoblast und Zytotrophoblast. Der Synzytiotrophoblast dringt in die Uterusschleimhaut ein und der Keim wird implantiert. Außerdem sorgt der Trophoblast durch Produktion von Hormonen und Signalmolekülen für die Aufrechterhaltung der Schwangerschaft.

• Ort: Meist oberer Fundusbereich der Uterushinterwand
• Zeitfenster: 6. Tag der Embryonalentwicklung
• Ablauf
  1. Andocken: Mit dem embryonalen Pol heftet sich die Blastozyste an das Endometrium an
  2. Differenzierung des Trophoblasten
     • Synzytiotrophoblast: Mehrkernige Zellschicht ohne Zellgrenzen (Synzytium)
       • Entsteht durch Fusion von Trophoblastenzellen aus den direkt ans Endometrium angrenzenden Zellen
     • Zytotrophoblast: Zellen, die während der gesamten Schwangerschaft teilungsfähig bleiben und Nachschub für den Synzytiotrophoblasten liefern
       • Unterhalb des Synzytiotrophoblasten als Grenze zum Embryoblasten gelegen
  3. Invasion in die Uterusschleimhaut
     • Eindringen des Synzytiotrophoblasten in die Zona compacta des Endometriums mittels proteolytischer Enzyme
     • Das invasive Eindringen der Blastozyste in das Stroma (Interstitium) des Endometriums wird auch als interstitielle Implantation bezeichnet
     • Gegen Ende der zweiten Woche ist der Keim vollständig von Endometrium umgeben

Der Keim bleibt während der gesamten Schwangerschaft vollständig von Endometriumgewebe umgeben!

Mehrlingsschwangerschaften sind einerseits ein besonderes Ereignis für werdende Eltern, andererseits stellen sie auch eine besondere Herausforderung für Geburtshelfer und Ärzte dar. Zu unterscheiden sind Schwangerschaften mit eineiigen Zwillingen, die durch Teilung von einer befruchteten Eizelle in zwei Embryonalanlagen entstehen, von Schwangerschaften mit zweieiigen Zwillingen, die durch die Befruchtung von 2 Eizellen durch 2 Spermien entstehen.

Eineiige vs. zweieiige Zwillinge

Die Häufigkeit einer Zwillingsgeburt beträgt 1:85, wobei zweieiige Zwillinge doppelt so häufig sind wie eineiige!

Eineiige Zwillinge haben immer das gleiche Geschlecht, nur zweieiige Zwillinge können auch verschiedengeschlechtlich sein!

Eihautverhältnisse eineiiger Zwillinge

Komplikationen und Sterblichkeit

Mehrlingsschwangerschaften haben ein erhöhtes Risiko für eine Vielzahl von Schwangerschaftskomplikationen. Beinahe jede gefürchtete Komplikation hat bei Mehrlingsschwangerschaften ein erhöhtes Risiko. Gründe dafür sind unter anderem die räumliche Enge und die vermehrte Hormonproduktion. Das Frühgeburtenrisiko ist deutlich erhöht.

• Stärkere mütterliche Belastung
  • Übermäßige Schwangerschaftsübelkeit (Hyperemesis gravidarum)
  • Häufiger Gestosen
  • Zervixinsuffizienz, vorzeitige Wehentätigkeit, vorzeitiger Blasensprung
• Versorgungsdefizit
  • Plazentainsuffizienz: Kann zu einer Hypotrophie durch intrauterine Mangelversorgung eines oder beider/aller Kinder führen
  • Fetofetales Transfusionssyndrom
    • Kurzbeschreibung: Bei monochorialen Zwillingsschwangerschaften kann es zu plazentaren Verbindungen zwischen den beiden Zwillingen kommen. Wenn das Blut in einer festen Flussrichtung von einem der Zwillinge zu dem anderen fließt, kommt es zu einer fetofetalen Transfusion vom Donor zum Akzeptor, wodurch beide Zwillinge gefährdet werden.
      • Der Akzeptor ist durch eine Polyglobulie gefährdet. Bei einer diamnioten Schwangerschaft kommt es beim Akzeptor zudem zu einem Polyhydramnion.
      • Der Donor ist durch Anämie, Dehydratation und verzögertes Wachstum gefährdet. Bei einer diamnioten Schwangerschaft kommt es beim Donor zudem zu einem Oligohydramnion
• Geburtskomplikationen bei Mutter und Kind
  • Verlängerte Eröffnungsphase/Geburtsverlauf
  • Vorzeitige Plazentalösung nach der Geburt des ersten Zwillings
  • Nabelschnurkomplikationen oder Nabelschnurumschlingung durch mehrere Nabelschnüre
  • Uterusatonie durch stärkere Vordehnung des Uterus
• Abortrisiko: Mehrlingsschwangerschaften haben ein deutlich erhöhtes Abortrisiko, so dass die Häufigkeit von Mehrlingsschwangerschaften deutlich höher liegt als die Anzahl an Mehrlingsgeburten. Es kann auch zu einem Abort von nur einem Zwilling kommen.
• Perinatale Sterblichkeit: Die perinatale Sterblichkeit von Zwillingen liegt bis zu fünf mal höher als bei Einlingen. Insbesondere der zweite Zwilling ist gefährdet.

Mehrlingsschwangerschaften erfordern aufgrund des erschwerten Geburtsvorgangs häufiger eine Entbindung mittels Sectio caesarea (Kaiserschnitt)!

Befruchtung

Wo findet die Befruchtung der Eizelle statt und in welchem Zeitfenster ist diese überhaupt möglich?

Beschreibe den Ablauf der sog. Akrosomenreaktion!

Präimplantationsphase

Wie entstehen Trophoblast und Embryoblast?

Was versteht man unter interstitieller Implantation und wann findet diese statt?

Wie differenziert sich der Trophoblast weiter und was sind die Aufgaben seiner „Abkömmlinge“?

Ab wann ist die Bestätigung der Schwangerschaft mittels β-HCG möglich?

Wie kommt es zu einer eineiigen, wie zu einer zweieiigen Zwillingsschwangerschaft? Wie ist in etwa das Verhältnis eineiig:zweieiig auf alle Zwillingsschwangerschaften bezogen?

Eineiige Zwillinge können verschiedene Eihautverhältnisse aufweisen. Welches ist das häufigste und wie ist es charakterisiert?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum

In Kooperation mit Meditricks bieten wir durchdachte Merkhilfen an, mit denen du dir relevante Fakten optimal einprägen kannst. Dabei handelt es sich um animierte Videos und Erkundungsbilder, die auf AMBOSS abgestimmt oder ergänzend sind. Die Inhalte liegen meist in Lang- und Kurzfassung vor, enthalten Basis- sowie Expertenwissen und teilweise auch ein Quiz sowie eine Kurzwiederholung. Eine Übersicht aller Inhalte findest du im Kapitel „Meditricks“. Meditricks gibt es in unterschiedlichen Paketen – für genauere Informationen empfehlen wir einen Besuch im Shop.

Embryogenese

Embryogenese – Teil 1: Befruchtung bis Implantation

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