Ablauf der Befruchtung und Implantation
Die erste Woche der Entwicklung des Embryos (präembryonale Periode) umfasst die Vorgänge, die von der Befruchtung der Eizelle bis zur Einnistung des Embryos erfolgen. Beim Eisprung (Ovulation) wird die reife Eizelle in die Eileiterampulle (Ampulla tubae uterinae) freigesetzt. Dort kann sie durch Spermien befruchtet werden, die auf dem Weg zur Eizelle weiter reifen. Nach der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle entsteht eine diploide Zygote, die sofort beginnt, sich zu teilen. Nachdem die beiden Zellschichten des Keims in einen Embryoblasten und Trophoblasten differenziert vorliegen schlüpft die Blastozyste aus der Zona pellucida und die Einnistung des Keims in die Uterusschleimhaut erfolgt um den 5.- 6. Tag.
Präembryonale Periode:
Nach dem Eisprung (Ovulation) wird die reife und befruchtungsfähige Eizelle in die Ampulla Tubae uterinae (Eileiterampulle) freigesetzt. In dieser kann sie von einem reifen Spermium (Spermatozoon) befruchtet werden. In der Präimplantationsphase wandert die befruchtete Eizelle in die Gebärmutterhöhle, wo die Implantation um den 6. Entwicklungstag herum stattfindet.
Im Folgenden sind die einzelnen Schritte im Detail dargestellt:
Kohabitation: Beim Geschlechtsverkehr (Kohabitation) gelangen ca. 200-600 Millionen Spermien in die Vagina und wandern durch den Uterus in die Eileiter. Auf dem Weg sterben viele Spermien ab.
Kapazitation: Die wenigen Spermien, die überlebt haben, steigen in die Eileiterampulle auf und reifen dort. Dieser Reifungsprozess wird als Kapazitation bezeichnet und umfasst die Destabilisierung der Zellmembran über dem Akrosom. Das Spermium und die Eizelle können so besser binden. Die Kapazitation wird durch das Peptid FFP (Fertilization Promoting Peptide) ermöglicht. Dieses liegt im Sperma in hohen Konzentrationen vor. Durch die Vermischung des Ejakulats mit den Vaginalsekreten und dem sinkenden pH-Wert
Im Zeitraum von 6-24 Stunden nach dem Eisprung ist eine Eizelle befruchtungsfähig.
Konzeption: Zur Befruchtung (Konzeption) kommt es, wenn ein Spermium innerhalb der befruchtungsfähigen Zeit auf eine Eizelle trifft. Dies erfolgt in der Regel in der Ampulle der Tuba uterina. Nur funktionell reife Spermien können in die Corona radiata (Schicht aus Granulosazellen, die die Eizelle wie ein Ring umgibt) eindringen.
Akrosomreaktion (Imprägnation): Die Eizelle ist von schützenden Schichten, der Corona radiata, die aus Granulosazellen besteht und der Zona pellucida, umgeben. Da der reine Spermien-Geißelschlag nicht ausreicht, um die Schichten zu durchdringen, setzt das Spermium verschiedene Enzyme (z.B. Hyaluronidase) frei, um die Corona radiata zu durchdringen.
Sobald das Spermium die Zona pellucida der Eizelle erreicht, findet die Akrosomreaktion statt. Das Akrosom ist eine enzymhaltige Blase im Kopf des Spermiums und setzt bei Kontakt mit den Glykoproteinen der Zona pellucida Enzyme frei. Die Enzyme ermöglichen es dem Spermium, die Zona pellucida zu durchdringen und den perivitellinen Raum zu erreichen, der sich zwischen der Zona pellucida und der Eizellmembran befindet.
Das Spermium bindet an die Eizellmembran und die Membranen beider Zellen verschmelzen. Das genetische Material des Spermiums kann somit in das Zytoplasma der Eizelle eintreten.
Die Befruchtung wird vervollständigt, wenn die männlichen und weiblichen genetischen Materialien in der Eizelle verschmelzen und eine Zygote bilden.
Die Zygote (= befruchtete Eizelle) ist das Ergebnis der Befruchtung.
Reaktion der Eizelle auf die Imprägnation: Nach der Verschmelzung des ersten Spermiums mit der Eizelle werden rasche Veränderungen in der Zona pellucida ausgelöst, die das Eindringen weiterer Spermien verhindern (Polyspermie-Block). Dies stellt sicher, dass nur ein Spermium die Eizelle befruchtet. Durch die Andockung der Spermien werden Ionenkanäle aktiviert, die eine rasche Depolarisation auslösen und somit kurzfristig das Eindringen weiterer Spermien verhindern. In der kortikalen Zone der Eizelle befinden sich unter der Plasmamembran Granula. Der Inhalt der Granula wird bei der Repolarisation calcium
Verschmelzung der genetischen Materialien des Spermiums und der Eizelle: Damit die genetischen Materialien des Spermiums und der Eizelle verschmelzen können, muss zunächst die zweite Reifeteilung der Meiose der Eizelle beendet werden. Die Meiose ist eine spezielle Form der Zellteilung, die in den Keimzellen (Eizellen und Spermien) stattfindet. Ihre Hauptfunktion ist die Produktion von Gameten (Geschlechtszellen) mit einem halbierten, also haploiden Chromosomensatz. Dies ist entscheidend, da es sicherstellt, dass bei der Befruchtung, wenn sich Eizelle und Spermium vereinen, die normale diploide Chromosomenanzahl wiederhergestellt wird. Weiterhin fördert dies die genetische Vielfalt. (Für die Grundlagen der Meiose siehe Biologie) Bei der Meiose der Eizelle entstehen drei Polkörperchen. Sie sind quasi „Nebenprodukte“, die im Verlauf meistens degenerieren.