İMPLANTASYON FİZYOLOJİSİ Doç. Dr. Muammer DOĞAN Zekai Tahir Burak Kadın Sağlığı Eğitim ve Araştırma Hastanesi

İnsanda implantasyon süreci; oosit matürasyonunun erken dönemlerinde başlayan, embryo ve endometrium arasındaki kompleks ve karmaşık bir ilişki ile kontrol edilmektedir. Emiliani , 2005.

Donasyon programlarındaki tecrübeye göre; optimal koşullarda maksimum implantasyon başarısı siklus başına % 40 olup, bu oran yaş ile azalmaktadır. Ferra, 2002; Achard, 2005.

Hayvan Modelleri ve İnsanda İn-vitro Sistemler İmplantasyon proçesi henüz insanlarda direkt in-vivo olarak incelenememiştir. Lee; DeMayo, 2004.

Hayvan Modelleri ve İnsanda İn-vitro Sistemler Endometrial gelişimin hayvanlarda gözlemlenen 3 döneminin insanlarda da olduğuna inanılmaktadır: Nötr Dönem Reseptif Dönem Refrakter Dönem Rogers, 1995.

İmplantasyon progressif ve sürekli değişen bir süreçtir İmplantasyon progressif ve sürekli değişen bir süreçtir. Uterus ‘‘implantasyon penceresi’’ olarak adlandırılan kısa bir süre için embryonun implantasyonuna uygundur. Bu dönemin dışında implantasyon olanaksızdır. Makrigiannakis A, 2007.

İmplantasyonun başarısı; blastokistin reseptif endometriumla doğru zamanda buluşmasına bağlıdır. Endometrium menstrüel siklus boyunca sürekli yeniden düzenlenir, ve sadece implantasyon penceresi döneminde reseptiftir. Diedrich K, 2007.

Embryo ovulasyondan 4 gün sonra kaviteye ulaşır (Croxatto, 1978) Embryo ovulasyondan 4 gün sonra kaviteye ulaşır (Croxatto, 1978). Endometrium blastokist implantasyonuna ovülasyondan 6-8 gün sonra reseptif olur ve bu reseptivite 4 gün sürer (D 20–24). (Bergh, Navot, 1992)

Rhesus maymunları, Enders, 1986. Apposition Attachment Invasion Rhesus maymunları, Enders, 1986.

Embryo implantation. A, The activated blastocyst sits in close proximity to the receptive endometrial epithelium; communication between maternal and fetal cells is established via secreted molecules (apposition phase). B, This communication results in the presentation of a unique repertoire of adhesive molecules on the surface of both the fetal and maternal cells, promoting the attachment of the outer layer of the blastocyst—the trophectoderm—to the endometrial epithelium (adhesion phase). C, The blastocyst penetrates the epithelium; trophoblast cells bud off and invade through the endometrial decidua (invasion phase). Precise trophoblast migration is regulated by the complex crosstalk occurring among a number of cells, including the glandular and luminal epithelium, decidual cells (D) and the resident leucocytes, macrophages (M) and uterine natural killer cells (uNK). D, A spiral artery. Invasive interstitial extravillous cytotrophoblast cells (iEVTs) are depicted breaking away from the cell column and invading through the decidua. Endovascular extravillous cytotrophoblast cells (uEVTs) aggregate in the spiral artery. ST, syncytiotrophoblast; VT, villous trophoblast.

Başarlı implantasyon trofoblast etrafındaki lokal immünosüpresyona bağlıdır. Steroid hormonların etkisi altında, HOX ve LIF gibi endometrial faktörler implantasyonu regüle ederler. Hannan NJ, 2008.

Menstrüel siklus boyunca birçok endometrial genin ekspresyonunun değiştiği gösterilmiştir. Ponnampalam , 2004; Talbi, 2006.

Örneğin endometriozis veya submüköz myoma gibi durumlarda gelişen HOX gen disregülasyonu, implantasyon defektine yol açabilir.

Endometrium Morfoloji ve Hücresel Kompozisyon Noyes method

Endometrium Modülatörler Dimitriadis, 2005

Ovaryan Hormonlar Ovaryan steroidlerin etkisi ile implantasyona olan uterin sensitivite değişimi 3 fazda incelenebilir: Prereseptif dönem Reseptif dönem (İmplantasyon dönemi) Luminal epitel hücrelerinin plazma membranlarındaki mikrovilluslar kaybolur ve pinopod (end.reseptivite markerı-P bağımlı) denilen geniş ektoplazmik projeksiyonlar gelişir. Murphy , 2000. Non-reseptif dönem

Embryo-endometrium ilişkisi pinopodların olduğu bölgede olmaktadır Embryo-endometrium ilişkisi pinopodların olduğu bölgede olmaktadır. Blastokist endometrial pinopodların en üst kısmına tutunur. (Bentin-Ley ,1999). Endometrial pinopod gelişimi; mid-luteal LIF (Aghajanova, 2003) P (Stavreus-Evers , 2001) ve integrin αVβ3 (Lessey, 1992). ekspresyonunuda artma ile birliktedir.

Ovaryan Hormonlar ( Mürin deneyi) Ma , 2003. Çok dar bir E düzeyi aralığında uterin reseptif penceresi açık kalmaktadır. ( Mürin deneyi) Ma , 2003. Bu pencere düşük doz E verilmesi ile uzun süre açık kalabilir. Ama yüksek E konsantrasyonlarında uterus hızla refrakter döneme geçer.

E, P, ER (,) Endometrial gelişimde P, E (E2; E3, estriol) ve ER nin rolü

Ovaryan Hormonlar E’ nin hazırladığı endometriuma, sonraki P etkisi ile açılan implantasyon penceresi; P üretimi veya verilmesinden 6 gün sonra açılıp, 9-10. gün kapanmaktadır. Nikas , 2000. Yani insanlardaki reseptif dönem 20-23. günlerle sınırlıdır. (28-gün siklus) Navot, 1991.

Changes in the expression of progesterone receptors (PRA, PRB) in glandular epithelial cells and stromal cells during the different phases of the menstrual cycle. Mote, 1999.

Ovaryan Hormonlar E ve P’ nun etkilerini düzenleyen moleküler mekanizma net değildir. İmplantasyonda rol alıp, E ve P ile düzenlenen moleküller: Sitokinler, growth faktörler, Matrix metalloproteinazlar (MMP), Adezyon molekülleri, extrasellüler matrix komponentleri Homeobox (HOX) element-içeren genler Dey, 2004; Minas , 2005.

Sellüler Adhezyon Molekülleri (CAM) İntegrin, Cadherin, Selectin ve Ig’ler. Yüzey ligandlarıdırlar. Glikoprotein yapıda olup, hücre-hücre adezyonuna aracı olurlar.

İNTEGRİNLER Integrinler hücre matriksine ve embryolojik gelişim dahil birçok fizyolojik olaya katılırlar. Mid-luteal ekspresyonlarındaki artış implantasyon penceresini gösterir. Lessey, 2000. α1β1, α4β1 ve αVβ3 ( D20-24 saptanır). αVβ3 integrin ve ligandı osteopontin, trofoblastın ilk temas ettiği endometrial luminal epitel yüzeyinde saptanmıştır. Apparao, 2001.

İNTEGRİNLER Proliferatif faz; E  (ER α ile) İntegrin ekspres. . Luteal faz; P  İntegrin ekspres.  Osteopontin sentezi  Lessey, 2003. Aberran αVβ3 integrin ekpresyonu; Açıklanamayan infertilite Klentzeris 1993, Lessey 1995, Tei 2003. Endometriosis Lessey 1994. Hidrosalpinx Meyer 1997. LPD Lessey 1992. PCOS Apparao 2002 ile birliktedir.

İmplantasyonda L-selectin en önemlisidir. SELEKTİNLER P-selectin, L-selectin, E-selectin İmplantasyonda L-selectin en önemlisidir. Muhtemelen erken blastokistin uterin duvar ile ilişkisinde rol almaktadırlar. Achache H 2006, Foulk RA 2007, Fukuda MN 2008.

CADHERİN’ LER Ca bağımlı hücre-hücre adezyon mekanizmasından sorumludurlar. E-, P-, ve N-cadherin sub grupları vardır. İmplantasyonda en çok E cadherin üzerinde çalışılmıştır. Intrasellüler Ca, E-cadherin regülasyonu için gereklidir. Calcitonin implantasyon regülasyonunu yapar. Ding 1994; Zhu 1998. P  muhtemelen endometrial kalsitonini arttırarak , intrasellüler Ca artışını ve E-cadherin ekspresyonunun regülasyonunu sağlar.

MUSİNLER Yüksek molekül ağırlıklı glikoproteinlerdir. 14 tip insan musin’inden sadece Mucin-1 (MUC1) ve daha az olarak da MUC6 endometriumda saptanmıştır. Hey 1994, Gipson 1997. MUC1 implantasyonu inhibe eder. Blastokist den ekspresse olan faktörler, lokal olarak MUC1’in kaybolmasını sağlamaktadır. Thathiah, Carson, 2004.

Sitokinler IL-1, IL-11, IL-6, IL-10, IL-15, IL-18 Leukaemia inhibitory Factor (LIF) Colonystimulating Factor (CSF) Tumour Necrosis Factor (TNF-α) Transforming Growth Factor- (TGF-β) Dimitriadis , 2005.

IL-1 Monosit ve makrofajlarda üretilir. Hücre proliferasyon ve differasyonunu düzenler. Endometrium ve embryoda da bulunur. Simón, 1994; De los Santos, 1996. Endometriumda birçok molekülün ekspresyonunu regüle eder. ( IL-6, IL-8, LIF, TNF-α, COX-2, PGE2, PGF2α ve reseptörleri EP1, matrix metalloproteinaz (MMP) 1,9 ve doku inhibitörleri (TIMP) 1,3) Minas , 2005; Pellicer, 2002. Sıçanlarda preimplantasyon döneminde IL-1 sisteminin blokajı, implante blastokist sayısında anlamlı azalmaya yol açmaktadır. Simón ,1994; Zheng , 1995;Abbondanzo ,1996. Gebe olmayan endometriumdaki IL-1β mRNA ekspresyonundaki azalma tekrarlayan gebelik kayıpları ile birliktedir. Laird , 2006.

IL-11 İn-vitro olarak insan stromal hücrelerinde P kaynaklı desidüalizasyonu arttırmaktadır. Dimitriadis, 2003. Tekrarlayan gebelik kayıplarında endometrium epitelinde azalmış IL-11 sentezi saptanmıştır. Linjawi, 2004.

IL-6, IL-10, IL-15 Sıçanlarda maternal-fetal yüzeydeki artmış serum IL-6 düzeyi yüksek abortus oranlarıyla birliktedir. Zenclussen, 2003. İnsanda; primer açıklanamayan infertilite ve kontrol grubu arasında endometrial IL-6 sekresyonu açısından fark yoktur. Sherwin, 2002. IL-10 sitotrofoblast aktivitesi ve invazyonunun otokrin düzenleyicisidir.

IL-18 Potent bir proinflamatuar sitokindir. İmplantasyon yetmezliği ile stromal IL-18 boyanması arasında anlamlı bir ilişki vardır. Endometrial reseptivite markeri olarak kullanılabilir. OPU sırasında uterin lümende saptanması düşük implantasyon oranlarıyla birliktedir. Ledee-Bataille, 2004.

LIF Interleukin (IL)-6 sitokin Endometrial epitel hücrelerinden ekspresse olur. Reseptörleri pre-implante embryoda bulunur. Otokrin ve parakrin etkisi vardır. Fertil kadınlarda proliferatif ve sekretuar faz arasında 2.2 kat LIF sekresyonu artışı görülmektedir. Achache H, 2006.

LIF Embryonik, hemapoetik ve endotelyal hücrelerde proliferatif ve değiştirici etkisi vardır. Blastokist implantasyonu sırasında endometrial bezlerden en yüksek konsantrasyonlarda ekspresse olmaktadır. Normal implantasyon ile çok kuvvetli ilişkisi vardır. Stewart 1992; Lavranos, 1995; Yue, 2000.

İnsanda da bu rolü gösteren gözlemsel çalışmalar vardır. LIF Fare deneylerinde implantasyonda rol oynadığı ve embryonik gelişimi desteklediği gözlemlenmiştir. İnsanda da bu rolü gösteren gözlemsel çalışmalar vardır. Robb, 2002 ; Dimitriadis, 2005.

LIF LIF ve reseptif fazda üretilen IL-11’ in disregülasyonunun infertilite ile birlikte olabileceği gözlemlenmiştir. Dimitriadis, 2006.

LIF LIF’ ün implantasyondaki önemi tartışma konusu olup, hayvan modellerindeki umut verici sonuçlar insanda hala gösterilememiştir. Kimber, 2005.

LIF Düşük LIF düzeyleri IVF/ET programlarında artan başarı oranları ile birliktedir. Ledee-Bataille , 2002. LIF düzeyi ile IVF başarısı arasında ilişki yoktur. Olivennes , 2003.

LIF LIF ekspresyonundaki defekt (ör; hidrosalpinks ve adenomyosis varlığı) implantasyonda bozukluklara neden olabilir. Seli, 2005.

CSF Blastokist trophectodermal hücre sayısını ve preimplante sıçan embryo gelişim oranlarını arttırır. Bhatnagar, 1995. Düşük CSF serum konsantrasyonları, açıklanamayan tekrarlayan gebelik kayıpları ile birliktedir. Katano, 1997. Açıklanamayan tekrarlayan gebelik kayıpları olan kadınların desidüal T hücre klonlarında azalmış CSF ve LIF üretimi saptanmıştır. Piccinni, 2001.

TNF-α Trofoblast hücresinin laminine adezyonunu etkiler, ve in-vitro trofoblast hücre motilitesini inhibe eder. Yine de TNF-α eksik sıçanlarda implantasyonun çok ciddi olarak etkilenmediği saptanmıştır. Dey , 2004.

TGF-β İmplantasyondaki maternal immün toleransı ayarladığı ve çoğu implantasyonla ilgili molekülü ( VEGF, MMP- 9, IGFBP-1 ve LIF) in-vitro düzenlediği gösterilmiştir. Herrler 2003, Dimitriadis 2005, Jones RL 2006.

Diğer Faktörler PG implantasyon için gereklidirler. İmplantasyon penceresinin zamanlamasında rolleri vardır. COX-1 ve COX-2 hCG, nöropeptitler (Ör; CRH) Androjenler (androstenedion, testosteron) Androjen reseptörleri Kodaman, Taylor, 2004.

Corticotropin-releasing hormone (CRH) İnsan invazif extravillöz trofoblast ve maternal desidüal hücrelerdeki pro-apoptotik Fas ligand (FasL) sentezini arttırır. Makrigiannakis, 2001. Trofoblast invazyonunda rolü vardır. Bamberger,2006. İn-vitro olarak insan extravillöz trofoblast invazyonunu inhibe ettiği saptanmıştır.

SONUÇ İmplantasyon hücresel, hormonal ve moleküler birçok faktörün rol aldığı kompleks ve hala tam aydınlatılamamış bir proçestir. Bilgi arttıkça; implantasyon oranlarındaki azlık, tekrarlayan gebelik kaybı ve ART başarısızlıkları gibi konular daha iyi irdelenebilecektir.