Blastocisti

La fecondazione dell’ovocita produce una cellula diploide dotata di due serie di cromosomi aploidi che fondendosi generano una sola cellula diploide detta zigote. Lo sviluppo embrionale, dopo la fecondazione e la formazione dello zigote,  si suddivide in  tre fasi principali: la segmentazione, la

                   zigote

gastrulazione e l’organogenesi. Si conoscono due tipi principali di segmentazione: totale e parziale. La segmentazione totale, o oloblastica, coinvolge tutta la cellula dello zigote mentre la segmentazione parziale, o meroblastica, coinvolge solo una parte della cellula zigotica. Il processo oloblastico inizia, generalmente, con la divisione del nucleo (cariodieresi), al quale segue la divisione del citoplasma (citodieresi). Dopo la prima divisione si sono formate due cellule, chiamate blastomeri. I blastomeri, dopo un periodo variabile, iniziano nuovamente a dividersi con una crescita esponenziale dei blastomeri (segmentazione esponenziale) e la trasformazione in  morula (embrione a 12-16 cellule o blastomeri) al 3-5° giorno dalla fecondazione, e, successivamente, di una blastula dal 5-7° giorno dalla fecondazione. Questo processo è  sotto il controllo dell’RNA ovocitario.

La blastocisti corrisponde al periodo in cui il genoma embrionale risulta completamente attivato. Essa, dall’esterno all’interno, è costituita da trofoblasto ed embrioblasto. Il trofoblasto, responsabile della secrezione liquida interna che formerà il blastocele o cavità della blastocisti, è a sua volta suddivisibile in due strati  cellulari: esternamente il sinciziotrofoblasto  che darà origine ai villi coriali e, internamente ad esso, il citotrofoblasto che circonda il blastocele. Sotto il citotrofoblasto si ritrova l’embrioblasto (inner cell mass) collegato dal peduncolo embrionale, che successivamente diverrà il cordone ombelicale.  La blastocisti corrisponde all’epoca in cui si verifica l’annidamento dell’embrione nella mucosa dell’endometrio (1).

La blastocisti matura, completamente espansa,  “rompe”, attraverso l’azione di enzimi litici, lo strato di glicoproteine della zona pellucida che ancora la circonda e abbandona il suo involucro protettivo che aveva sinora rivestito l’embrione. Tale fenomeno, chiamato “hatching”, è indispensabile perché possano avvenire l’apposizione e l’adesione embrionale all’endometrio, il processo di impianto (6°-7° giorno). Nelle culture in vitro utilizzate nei programmi FIV/ICSI  solo 1 embrione su 5 (20%) riesce a raggiungere lo stadio di blastocisti. L’impiego delle blastocisti per embryo-transfer nelle tecniche di fecondazione in vitro sembra vantaggioso perché può garantire una migliore sincronizzazione tra lo stadio di sviluppo embrionario e l’endometrio maturato sotto l’azione del progesterone e dopo adeguato priming estrogenico. L’endometrio presenterà iperplasia delle ghiandole endometriali e dell’epitelio endometriali. Queste ultime inoltre acquistano piccole protrusioni citoplasmatiche che catturano il fluido endometriale ricco di glicidi e fattori di crescita che servirà da nutrimento per l’embrione e anche da “collante” per favorire il processo di apposizione dell’embrione.  L’aumento del fluido intracavitario contribuisce meccanicamente al processo di apposizione embrionale spingendo l’embrione contro le pareti endometriali (7,8).

La finestra temporale di impianto autolimitata (implantation window) “gold standard” è al 22-23° giorno del ciclo, 6-7 giorni dopo il picco di LH o iniezione di HCG. Gli embrioni a 2-4 cellule  nel programma FIV/ICSI invece vengono trasferiti al 16-17° giorno del ciclo e per di più in un ambiente iperestrogenico (7). A quest’epoca, in un ciclo gravidico spontaneo,   gli embrioni a 2-8 cellule (morule) si ritrovano non in utero ma ancora nel tragitto tubarico. Durante una gravidanza spontanea e gli embrioni raggiungono la cavità endometriale allo stadio di blastocisti e iniziano il processo di apposizione dopo l’hatching.    La zona pellucida possiede alcuni antigeni HLA e quindi agisce come una barriera immunologica in relazione all’organismo materno. Un altro ruolo importante della ZP è la prevenzione di una impianto prematuro dell’embrione nel tragitto tubarico.

Gli embrioni trasferiti allo stadio di blastocisti, sono di qualità superiore e con migliore outcome di impianto, in quanto sono embrioni con buone potenzialità evolutive. Il trasferimento ritardato degli embrioni riduce il rischio di una loro espulsione, subito dopo il transfer, grazie ai più elevati livelli di progesterone presenti in questo periodo della fase post-ovulatoria. Infine non meno importante è il particolare che il transfer di blastocisti riduce significativamente il rischio di gravidanze multiple ma non completamente perché nelle primissime fasi di sviluppo la blastocisti può dividersi in monozigoti gemellari identici. Ed è opinione corrente che ci sia un aumentato rischio di scissione dopo le blastocisti sottoposte a transfer. Questa scelta è possibile solo quando si ha a che fare con donne giovani (<29 anni) e si hanno un gran numero di ovociti ed embrioni per cui si può prolungare la coltura in vitro ai fini di ottenere una blastocisti bene espansa (3,4).

Le percentuali di gravidanza con il transfer di blastocisti high-scoring sono superiori al trasferimento di embrioni a 2-4 cellule: 40% vs. 25% per le donne <35 anni di età e  25% vs 12% per le pz. di 40-42 anni (2,11-20).

Se si hanno pochi ovociti e pochi embrioni, è preferibile effettuare l’E-T non oltre il 3° giorno dal pick-up perchè non esiste nessun incubatore o medium di coltura migliore dell’utero materno. Inoltre se si opta per il trasferimento di blastocisti, non si possono utilizzare tutti gli embrioni che si sviluppano allo stadio di blastocisti e bisogna ricorrere al congelamento che offre risultati molto scadenti rispetto al congelamento degli ovociti (5,21,22).

Grading della blastocisti (sec. i criteri di Gardner): Gardner utilizza 3 parametri fondamentali per valutare la qualità della blastocisti: lo svluppo cellulare e lo stato di Hatching, la qualità dell’embrioblasto (Inner Cell Mass, ICM), la qualità del trofoectoderma (6,9,10). Ovviamente le blastocisti di migliore qualità e outcome gravidico sono quelle classificate come 4AA

La blastula, mediante invaginazione, si trasforma in gastrula.

Bibliografia:

1. N. Schrode, P. Xenopoulos, A. Piliszek, S. Frankenberg, B. Plusa, A. K. Hadjantonakis: Anatomy of a blastocyst: cell behaviors driving cell fate choice and morphogenesis in the early mouse embryo. In: Genesis (New York, N.Y. : 2000).Band 51, Nummer 4, April 2013, S. 219–233
2. Gardner DK1, Lane M, Stevens J, Schlenker T, Schoolcraft WB. Blastocyst score affects implantation and pregnancy outcome: towards a single blastocyst transfer. Fertil Steril. 2000 Jun;73(6):1155-8.
3. R. S. KIRBY, M. POTTS & I. B. WILSON: “On the orientation of the implanting blastocyst”. Embryol. exp. Morph. Vol. 17, 3, pp. 527-32, June 1967 527
4. Richard P. Dickey and Roman Pyrzak: “Extraordinary implantation rates with fresh blastocyst transfer: better culture conditions or selection of the best patients?”.  Human Reproduction Vol 14,8:2178-79
5. Paweł Kuć (2012). Optimal Environment for the Implantation of Human Embryo, The Human Embryo, Dr.Shigehito Yamada (Ed.),
6. David K Gardner, Michelle Lane, John Stevens, Terry Schlenker, William B Schoolcraft:: “Blastocyst score affects implantation and pregnancy outcome: towards a single blastocyst transfer”. 2000;73,6.1155-58.
7. Carlos Simon, Francisco Domínguez ,  Diana Valbuena, Antonio Pellicer: The role of estrogen in uterine receptivity and blastocyst implantation.  Trend in Endocrinol & Metab Volume 14, Issue 5, p197–199, July 2003 
8. Justyna Filant and Thomas E. Spencer: “Endometrial Glands are Essential for Blastocyst Implantation and Decidualization in the Mouse Uterus”. BOR Papers in Press. Published on February 13, 2013 as DOI:10.1095/biolreprod.113.107631
9. Gardner DK, Surrey E, Minjarrez D, Leitz A, Stevens J, Schoolcraft WB: Single blastocyst transfer: a prospective randomized trial. Fertil Steril 2004, 81:551-555.
10. Yang Z, Liu J, Collins G, Salem S, Liu X, S-Lyle S, Peck A, Sill ES, Salem R: Selection of single blastocysts for fresh transfer via stand morphology assessment alone and with array CGH for good prognosis IVF patients: results from a randomized pilot study. Mol Cytogenet 2012, 5:24.
11. Munné S, Chen S, Colls P, Garrisi J, Zheng X, Cekleniak N, Lenzi M, Hughes P, Fischer J, Garrisi M, Tomkin G, Cohen J: Maternal age, morphology, development and chromosome abnormalities in over 6000 cleavage-stage embryos. Reprod Biomed Online 2007, 14:628-634.
12. Staessen C, Platteau P, Van Assche E, Michiels A, Tournaye H, Camus M, Devroey P, Liebaers I, Van Steirteghem A: Comparison of blastocyst transfer with or without preimplantation genetic diagnosis for aneuploidy screening in couples with advanced maternal age: a prospective randomized controlled trial. Hum Reprod 2004, 19:2849-2858.
13. Hellani A, Abu-Amero K, Azouri J, El-Akoum S: Successful pregnancies after application of array-comparative genomic hybridization in PGS-aneuploidy screening. Reprod Biomed Online 2008, 17:814-817
14. Fishel S, Gordon A, Lynch C, Ndukwe G, Kelada E, Thomton S, Jenner L, Cater E, Brown A, Garcia-Bernardo J: Live birth after polar body array comprehensive genomic hybridization prediction of embryo ploidy – the future of IVF.  Fertil Steril 2010, 93:1006.e7-1006.e10
15. Yang Z, Salem S, Salem-Lyle S, Bayrak A, Salem RD: Trophectoderm cells derived from blastocyst biopsy are suitable for array CGH analysis of 24 chromosomes. Fertil Steril 2011, 95(Suppl 4):S23
16. Grifo JA, Hodes-Wertz B, Lee H-L, Amperloquio E, Clark-Williams M, Adler A: Single thawed euploid embryo transfer improves IVF pregnancy, miscarriage, and multiple gestation outcomes and has similar implantation rates as egg donation. J Assist Reprod Genet 2013, 30:259-264.
17. Schoolcraft WB, Treff NR, Stevens JM, Ferry K, Katz-Jaffe M, Scott R Jr: Live birth outcome with trophectoderm biopsy, blastocyst vitrification, and single-nucleotide polymorphism microarray-based comprehensive chromosome screening in infertile patients. Fert Steril 2011, 96:638-640.
18. Forman EJ, Tao X, Ferry KM, Taylor D, Treff NR, Scott R Jr: Single embryo transfer with comprehensive chromosome screening results in improved ongoing pregnancy rates and decreased miscarriage rates. Hum Reprod 2012, 27:1217-1222.
19. Kuwayama M, Vajta G, Iada S, Kato O: Comparison of open and closed methods for vitrification of human embryos and the elimination of potential contamination. Reprod Biomed Online 2005, 11:608-614.
20. deMouzon J, Goossens V, Bhattacharya S, Castilla JA, Ferraretti AP, Korsak V, Kupka M, Nygren KG, Andersen AN: Assisted reproductive technology in Europe, 2006: results generated from European registers by ESHRE. Hum Reprod 2010, 25:1851-1862.
21. deMouzon J, Goossens V, Bhattacharya S, Castilla JA, Ferraretti AP, Korsak V, Kupka M, Nygren KG, Nyboe Andersen A: Assisted reproductive technology in Europe, 2007: results generated from European registers by ESHRE. Hum Reprod 2012, 27:954-966.
22. Zhu D, Zhang J, Cao S, Zhang J, Heng BC, Huang M, Ling X, Duan T, Tong GQ: Vitrified-warmed blastocyst transfer cycles yield higher pregnancy and implantation rates compared with fresh blastocyst transfer cycles–time for a new embryo transfer strategy? Fertil Steril 2011, 95:1691-1695