Fisiologia do Blastocisto
A transformação do oócito fertilizado em blastocisto não é caracterizada apenas por grandes eventos morfológicos mas também por mudanças dramáticas na sua fisiologia, reflectida nas alterações da actividade relativa das vias metabólicas que fornecem não só energia mas também os intermediários biossintéticos necessários para apoiar a proliferação . A capacidade do embrião em fase de clivagem para reagir no ambiente durante a clivagem precoce é limitada porque o embrião do genoma humano ainda está inactivo e o sistema que regula o equilíbrio da pressão osmótica não é totalmente funcional .
A tendência do metabolismo para produzir energia a partir de oócitos pronucleados até à fase de blastocisto pode ser avaliada a partir de formas mitocondriais. Na fase de oócitos pronucleados e na fase de clivagem, a sua forma mitocondrial é ainda imatura, e a produção de energia nos oócitos é geralmente baixa e será aumentada tremendamente desde a fase de embrião clivagem até à fase de blastocisto. Na fase de oócitos pronucleados, o tipo de metabolismo é a fosforilação oxidativa (OXPHOST); depois, na fase de clivagem embrionária, o metabolismo utiliza lactato, piruvato, aminoácidos específicos, e ácidos gordos .
Na fase de blastocisto, o metabolismo produz energia que depende principalmente do processo de glicólise, com anabolizantes predominantemente vistos nas mitocôndrias .
Na fase de clivagem do embrião, a absorção de piruvato aumenta continuamente até à fase de blastocisto. Na fase de blastocisto, a absorção de glicose é superior à de piruvato, e o consumo de O2 aumentará na fase inicial de desenvolvimento antes da compactação (pré-compactação). Na fase de pré-compactação, podemos observar baixa actividade biossintética, baixo consumo de O2, e forma ovóide de mitocôndria; a nutrição principal é piruvada, com genoma materno dominante onde as células se dividem na forma semelhante .
Na fase pós-compactação, podemos observar alta actividade biossintética, maior consumo de oxigénio, e forma alongada de mitocôndria; a nutrição principal é glicose, e com genoma embrionário humano dominante. Nesta fase, as células serão diferenciadas em tefctoderme (TE) e massa celular interna (ICM) .
Aminoácidos no metabolismo do blastocisto podem ser utilizados como fonte de energia, e alguns aminoácidos como o aspartato através do vaivém de aspartato de malato entram no ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) para produzir energia. No entanto, a glutamina também pode entrar como glutamato no ciclo do TCA para produzir energia. O aminoácido na fase blastocisto também desempenha um papel na regulação do tampão de pH intracelular, como processo de desenvolvimento de material e como antioxidantes e quelantes .
Após compactação, o embrião apresenta um aumento do consumo de O2 e da capacidade de utilização da glucose como fonte de energia. Este aumento do consumo de oxigénio mostra que a energia é necessária para a formação e manutenção do blastocoel .
O metabolismo do blastocisto ocorre devido ao aumento da libertação de blastocisto para 150-200 células com a formação e manutenção do blastocoel através da actividade da bomba Na+/K+ ATPase que produz energia. A energia é necessária para a degradação da zona pelúcida com enzima protease. O piruvato como fonte de reservas energéticas para além dos hidratos de carbono também funciona como um antioxidante .
O blastocisto humano utiliza aminoácidos como fonte de energia no processo de catabolismo e produz amónio 30 pmol/hora. O aminoácido mais utilizado é aspartato, além de consumir arginina, serina, metionina, valina, e leucina .
O metabolismo do blastocisto ocorre em dois locais diferentes: em células de tefctoderme (ET) onde ocorre o consumo de glicose e metade é convertida em lactato, enquanto o processo de glicólise ocorre na massa celular interna (MCI) (Figuras 1, 2, 3) .
Figure 1.
Ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) ou o ciclo de Krebs. O ciclo do ácido cítrico começa com uma molécula de acetil-CoA reagindo com uma molécula de H2O, libertando um grupo coenzima-A, e doando os dois átomos de carbono restantes sob a forma de um grupo acetil ao ácido oxaloacético que tem moléculas com quatro átomos de carbono, para produzir ácido cítrico com seis átomos de carbono. Os produtos resultantes da primeira volta do ciclo são um GTP (ou ATP), três NADH, um QH2, e dois CO2. Como são produzidas duas moléculas de acetil-CoA a partir de cada molécula de glucose, são necessários dois ciclos por molécula de glucose. Portanto, no final de dois ciclos, os produtos finais são dois GTP, seis NADH, dois QH2, e quatro CO2.
Figure 2.
Caminho da glicólise ou caminho Embden-Meyerhof-Parnas (EMP). (1) Na primeira fase, a glucose será convertida em glucose 6-fosfato pela enzima hexoquinase. Esta fase requer energia do trifosfato de adenosina (ATP). O ATP que libertou a energia armazenada mudará para ADP. (2) A glicose 6-fosfato será convertida em frutose 6-fosfato, que é catalisada pela enzima fosfohexose isomerase. (3) A frutose 6-fosfato será convertida em frutose 1,6-bisfosfato; esta reacção é catalisada pela enzima fosfofofructoquinase. Nesta reacção, a energia de ATP é necessária. (4) A frutose 1,6-bisfosfato (6 átomos C) será decomposta em 3-fosfato de gliceraldeído (3 átomos C) e fosfato de dihidroxi acetona (3 átomos C). A reacção é catalisada pela enzima aldolase. (5) Uma molécula de dihidroxiacetona fosfato que se forma será convertida em 3-fosfato de gluceraldeído pela enzima triose fosfato isomerase. A enzima funciona para a frente e para trás, o que significa que também pode converter o 3-fosfato de gliceraldeído em fosfato de di-hidroxi acetona. (6) O 3-fosfato de gliceraldeído será então convertido em 1,3-bisfosfoglicerato pela enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase. Nesta reacção, formar-se-á NADH. (7) 1,3 bisfosfoglicerato será convertido em 3-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicérato quinase. Estas reacções serão libertadas sob a forma de energia sob a forma de ATP. (8) O 3-fosfoglicerato será convertido em 2-fosfoglicerato pela enzima fosfoglicerato mutase. (9) O 2-fosfoglicérato será convertido em fosfoenolpiruvato pela enzima enolase. (10) Fosfenoenolpiruvato será convertido em piruvato que é catalisado pela enzima piruvato quinase. Nesta fase também produziu energia sob a forma de ATP.
Figure 3.
Metabolismo do blastocisto. Após a compactação, há um aumento do consumo de oxigénio e da utilização da glicose como fonte de energia (glicólise). O aumento do consumo de oxigénio reflecte a considerável energia necessária para a formação e manutenção do blastocoel, mas o aumento da utilização da glicose reflecte um aumento da procura do processo biossintético. Nos ciclos de TCA, produz NADH, GTP, QH, e CO2 e 34 ATP. PEP, phosphoenolpyruvate.