Fysiologie van de blastocyst

De transformatie van de bevruchte eicel tot de blastocyst wordt niet alleen gekenmerkt door belangrijke morfologische gebeurtenissen, maar ook door dramatische veranderingen in de fysiologie, weerspiegeld in veranderingen in de relatieve activiteit van de metabole routes die niet alleen energie leveren, maar ook de biosynthetische tussenproducten die nodig zijn om de proliferatie te ondersteunen. Het vermogen van het embryo in het splitsingsstadium om te reageren in de omgeving tijdens de vroege splitsing is beperkt omdat het embryo nog inactief is en het systeem dat het evenwicht van de osmotische druk regelt nog niet volledig functioneel is .

De neiging van het metabolisme om energie te produceren van pronucleate oöcyten tot het blastocyststadium kan worden beoordeeld aan de hand van mitochondriale vormen. In het stadium van pronucleate oöcyten en het splitsingsstadium is hun mitochondriale vorm nog onrijp, en de productie van energie in oöcyten is gewoonlijk laag en zal vanaf het splitsingsstadium embryo tot het blastocyststadium enorm toenemen. In het stadium van pronucleate oöcyten is het type metabolisme oxidatieve fosforylering (OXPHOST); vervolgens in het splitsingsstadium embryo, gebruikt het metabolisme lactaat, pyruvaat, specifieke aminozuren, en vetzuren .

In het blastocyst-stadium produceert het metabolisme energie die voornamelijk afhangt van het proces van glycolyse, met anabole dominant gezien in de mitochondriën .

In het klievingsstadium embryo, neemt de pyruvaat-opname voortdurend toe tot het blastocyst-stadium. In het blastocyst-stadium is de glucose-opname hoger dan de pyruvaat-opname, en neemt het O2-verbruik toe in het eerste ontwikkelingsstadium vóór de verdichting (pre-verdichting). In het pre-verdichtingsstadium kunnen we een lage biosynthetische activiteit, laag O2-verbruik, en eivormige mitochondriën waarnemen; de belangrijkste voeding is pyruvaat, met dominant maternaal genoom waar cellen delen in de vergelijkbare vorm.

In het post-verdichtingsstadium kunnen we een hoge biosynthetische activiteit, hoger zuurstofverbruik, en langwerpige vorm van mitochondriën waarnemen; de belangrijkste voeding is glucose, en met dominant menselijk embryo-genoom. In dit stadium worden de cellen gedifferentieerd in trophectoderm (TE) en binnenste celmassa (ICM).

Aminozuren in het metabolisme van blastocyst kunnen worden gebruikt als energiebron, en sommige aminozuren zoals aspartaat via malaat aspartaat shuttle gaan in de tricarbonzuurcyclus (TCA) om energie te produceren. Glutamine kan echter ook als glutamaat in de TCA-cyclus terechtkomen om energie te produceren. Aminozuur in het blastocyst stadium speelt ook een rol in de regulatie van intracellulaire pH buffer, als materiaalontwikkelingsproces en als antioxidant en chelator.

Na verdichting vertoont het embryo een verhoogd O2 verbruik en glucose gebruikscapaciteit als energiebron. Deze toename van het zuurstofverbruik toont aan dat de energie nodig is voor de vorming en het onderhoud van de blastocoel.

Het verhoogde metabolisme van de blastocyst ontstaat door de verhoogde afgifte van blastomeren tot 150-200 cellen bij de vorming en het onderhoud van de blastocoel door de activiteit van Na+/K+ ATPase pomp die energie produceert. Energie is nodig voor de afbraak van de zona pellucida met protease-enzym. Pyruvaat als bron van energiereserves anders dan koolhydraten functioneert ook als antioxidant.

De menselijke blastocyst gebruikt aminozuren als energiebron in het katabolisme proces en produceert ammonium 30 pmol/uur. Het meest gebruikte aminozuur is aspartaat, naast arginine, serine, methionine, valine en leucine.

Het metabolisme van de blastocyst vindt op twee verschillende plaatsen plaats: in de cellen van het trophectoderm (TE), waar glucose wordt verbruikt en de helft wordt omgezet in lactaat, terwijl het glycolyseproces plaatsvindt in de binnenste celmassa (ICM) (figuren 1, 2, 3).