Εμβρυολογία, η εμφύτευση του εμβρύου και ο πλακούντας

Εμφύτευση και διείσδυση

Μετά την γονιμοποίηση αρχίζει η διαίρεση του ζυγώτη. Σχηματίζεται το μορίδιο, που γρήγορα μετατρέπεται σε βλαστοκύστη με την δημιουργία κοιλότητας υγρού ανάμεσα σε μία εν τω βάθει μάζα κυττάρων, ενώ τα περιφερικά τροφοβλαστικά κύτταρα διαμορφώνουν το τοίχωμα της βλαστοκύστης. Την χρονική στιγμή που το αναπτυσσόμενο έμβρυο έχει φθάσει στο στάδιο της βλαστοκύστης (δηλ. περίπου 6-7 ημέρες μετά την σύλληψη), επιτελείται η εμφύτευση. Η εμφύτευση γίνεται σε τρία στάδια:

1. Τα τροφοβλαστικά κύτταρα έρχονται σε επαφή με το ενδομήτριο, παράγουν ένα ένζυμο με δράση θρυψίνης και εμφανίζουν μικρολάχνες, ενώ τα ενδομητρικά κύτταρα προβάλλουν πινοπόδια.
2. Οι μικρολάχνες εξαφανίζονται και αρχίζει να παράγεται σε ικανή ποσότητα μία ειδική κολλώδης γλυκοπρωτεΐνη, η οποία κρατά την βλαστοκύστη προσκολλημένη σε μεγάλη επιφάνεια του ενδομητρίου.
3. Η βλαστοκύστη με τον μηχανισμό της σύσπασης μικροσωληνίσκων μεταναστεύει στο εσωτερικό του ενδομητρίου. Τότε ξεκινά η παραγωγή της β-χοριακής Συνθετικής Ωοθυλακιοτρόπου ορμόνης (β-hCG), ενώ αρχίζει η μεταμόρφωση των κυττάρων του στρώματος σε κύτταρα φθαρτού. Περίπου 7-8 ημέρες μετά την σύλληψη, η βλαστοκύστη είναι μερικώς ή πλήρως εμφυτευμένη στο τοίχωμα της μήτρας.

Η εμφύτευση συμπεριλαμβάνει και χαρακτηριστικές αλλαγές στα κύτταρα του στρώματος του ενδομητρίου, γνωστές με τον όρο φθαρτοειδής αντίδραση. Οι αλλαγές αυτές συνίστανται σε απώλεια των ενδοθηλιακών κυττάρων του ενδομητρίου και αντικατάσταση τους από επιθηλιοποιημένα, διογκωμένα, ωχρά, στρωματικά κύτταρα, που αναφέρονται ως κύτταρα φθαρτού. Παρατηρείται ακόμη τοπικό οίδημα στο στρώμα που περιβάλλει την βλαστοκύστη και αυξημένη αγγειακή διαπερατότητα. Φλεγμονώδη κύτταρα μεταναστεύουν στην περιοχή της εμφύτευσης, ενώ τελείται μιας μορφής ανακατασκευή των τοπικών δομών, που αφορούν στον συνδετικό ιστό, στα αιμοφόρα αγγεία και στους αδένες του ενδομητρίου. Μερικά από τα κύτταρα της τροφοβλάστης στο σημείο της επαφής με το ενδομήτριο ενώνονται και σχηματίζουν ένα συγκύτιο. Αυτή είναι η συγκυτιοτροφοβλάστη και φαίνεται πως συμμετέχει στην αρχική φάση εισβολής στους μητριαίους ιστούς. Η πλήρης φύση της φθαρτοειδούς αντίδρασης παραμένει ως ένα σημείο αδιευκρίνιστη. Πιθανολογείται ότι τα κύτταρα του φθαρτού περιορίζουν την διείσδυση των τροφοβλαστικών κυττάρων.

Σύντομα, μετά την εμφύτευση, επεκτείνεται η συγκυτιοτροφοβλάστη και περίπου την 9η ημέρα σχηματίζονται κοιλότητες στο εσωτερικό της, οι οποίες τελικά θα γίνουν τα σημεία από όπου θα ρέει το μητρικό αίμα. Τη 13η ημέρα στήλες κυτταροτροφοβλασικών κυττάρων, που ευρίσκονται πίσω από την συγκυτιοτροφοβλάστη, αρχίζουν να μεγαλώνουν και να επεκτείνονται προς τα πλέον εξωτερικά στρώματα του κυήματος αλλά και έξω από αυτό. Αυτές είναι οι πρωτογενείς λάχνες, από τις διακλαδώσεις των οποίων θα προέλθουν οι υπόλοιπες λάχνες και γενικότερα η τελική δομή του ώριμου πλακούντα. Ο κεντρικός κορμός κάθε μιας από αυτές τις λάχνες διατρέχεται από μία στήλη μεσοδερμικών κυττάρων, τα οποία σχηματίζουν το τριχοειδικό δίκτυο της λάχνης. Όταν οι κυτταροτροφοβλαστικές αυτές στήλες φθάσουν στο πλέον εξωτερικό όριο του συγκυτίου, κύτταρα από τα άκρα τους επεκτείνονται προς τα πλάγια έως ότου συναντήσουν τα αντίστοιχα από τις διπλανές στήλες. Αυτό διαμορφώνει μία δομή κυτταροτροφοβλάστης, η οποία περιβάλλει όλο το κύημα έως την 20η ημέρα. Η συγκυτιοτροφοβλάστη περιορίζεται στο περιφερικότερο τμήμα της λάχνης, ενώ αρχίζουν να σχηματίζονται τα πρώτα εμβρυϊκά αγγειακά στοιχεία στο εσωτερικό της λάχνης. Ταυτόχρονα, ενδόδερμα, που ενώνει το αναπτυσσόμενο έμβρυο με τον πλακούντα, δημιουργεί τα ομφαλικά αγγεία, τα οποία διεισδύουν μέσα στις λάχνες και ενώνονται τελικά με τα τριχοειδή της λάχνης, δημιουργώντας έτσι την πλακουντιακή κυκλοφορία. Αν και τα τροφοβλαστικά κύτταρα ευρίσκονται σε όλη την περιφέρεια της βλαστοκύστης, η περιοχή που εξελίσσεται αργότερα σε πλακούντα αυξάνει σε πάχος, διακλαδίζεται και αποτελεί το λαχνωτό χόριο. Στην υπόλοιπη περιφέρεια και ειδικά εκεί όπου τα τμήματα των λαχνών και του φθαρτού εκτίθενται στην κοιλότητα της μήτρας, οι λάχνες ατροφούν και η επιφάνεια γίνεται λεία. Έτσι, δημιουργείται το λείο χόριο. Αρχικά, το έμβρυο καλύπτεται κυκλοτερώς από χοριακές λάχνες και φθαρτό. Ο φθαρτός που έρχεται σε επαφή με τον πλακούντα ονομάζεται βασικός φθαρτός, ενώ αυτός που καλύπτει το έμβρυο θυλακιοειδής φθαρτός. Ο υπόλοιπος φθαρτός της μήτρας ονομάζεται γνήσιος φθαρτός. Πολύ αργότερα (στο τέλος της 12ης εβδομάδας), ο θυλακιοειδής και ο γνήσιος φθαρτός ενώνονται.

Τα κύτταρα της κυτταροτροφοβλάστης από τις τροφοβλαστικές στήλες μεταναστεύουν στους μητριαίους μητρικούς ιστούς και σχηματίζουν την εξωλάχνια κυτταροτροφοβλάστη. Η διαδικασία αυτή, που καλείται τροφό βλαστική διείσδυση ή τροφοβλαστική εισβολή, γίνεται σε δύο στάδια. Το πρώτο στάδιο αρχίζει την 4η εβδομάδα και συνίσταται σε διείσδυση των κυτταροτροφοβλαστικών κυττάρων στον φθαρτό. Το δεύτερο στάδιο αρχίζει περίπου την 9η-1Οη εβδομάδα και ολοκληρώνεται περίπου την 18η, συνίσταται δε σε εισβολή των τροφοβλαστικών κυττάρων στα σπειροειδή αρτηριόλια. Τα κύτταρα αυτά περιβάλλουν τα σπειροειδή αρτηριόλια και τελικά αντικαθιστούν το ενδοθήλιο των αρτηριδίων αυτών με μαλακό ινώδη ιστό. Με τον τρόπο αυτό καταργείται το φυσιολογικό μυοελαστικό αρτηριακό τοίχωμα του αγγείου που φυσιολογικά αποκρίνεται σε εντολές του αυτονόμου νευρικού συστήματος. Διευρύνεται ο αρτηριακός αυλός σε πολύ μεγάλο βαθμό και έτσι εξασφαλίζονται χώροι πολύ χαμηλής αιματικής αντίστασης και συνεπώς ιδιαίτερα υψηλής ροής, μη ανταποκρινόμενοι σε αγγειοσυσπαστικές νευρικές εντολές. Σε περίπτωση που η διαδικασία του δευτέρου κύματος της τροφοβλαστικής διείσδυσης αποτύχει, η κύηση επιπλέκεται από προεκλαμψία, ενώ, αν καθυστερήσει και υπερβεί αρκετά την 20ή εβδομάδα, συμβαίνει επιβραδυνόμενη ενδομήτρια ανάπτυξη του εμβρύου.

Η βασική οργάνωση του πλακούντα έχει ήδη φανεί έως την 20ή ημέρα της κύησης. Από εκεί και πέρα ακολουθεί περαιτέρω διεργασία, εξέλιξη και ανάπτυξη της ήδη υπάρχουσας δομής. Τρία βασικά στοιχεία εμπλέκονται στην ανάπτυξη του πλακούντα: ανάπτυξη και επέκταση της κυτταροτροφοβλάστης στο μητριαίο στρώμα και τα σπειροειδή αρτηριόλια, συνεχής διακλάδωση των χοριακών λαχνών και δημιουργία διαφραγματίων που προβάλλουν μέσα στον μεσολάχνιο χώρο.

Ρύθμιση της τροφοβλαστικής διείσδυσης

Η ικανότητα των κυτταροτροφοβλαστικών κυττάρων να διεισδύσουν, εξαρτάται από δύο παράγοντες: πρώτον από την έκφραση των λεγομένων μορίων επιφανειακής σύνδεσης των κυττάρων, όπως οι ιντεγκρίνες και οι καντερίνες και δεύτερον από την επάρκεια των ειδικών πρωτεασών, οι οποίες αποδομούν την εξωκυττάρια ουσία, όπως ο ενεργοποιητής του πλασμινογόνου και οι μεταλλοπρωτεϊνάσες.

Επιπλέον, υπάρχει περαιτέρω ρύθμιση της διείσδυσης με την δράση αυξητικών παραγόντων και κυτοκινών, που παράγονται από τα κυτταροτροφοβλαστικά κύτταρα μέσω αυτοκρινούς λειτουργίας και από τα κύτταρα του φθαρτού.

Παράλληλα, ενεργούν αντιδιεισδυτικοί παράγοντες που επιδρούν στην πλακουντιακή κοίτη, όπως ο αυξητικός παράγοντας μετασχηματισμού (TGF-β).

Τέλος, το ιστικό οξυγόνο είναι ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας της πλακουντιακής ανάπτυξης. Τα επίπεδα του Ο2 στον πλακούντα είναι πολύ χαμηλότερα από εκείνα του ενδομητρίου. Έτσι, παραδόξως, έως την 12η-13η εβδομάδα ο πλακούντας αναπτύσσεται καλύτερα σε συνθήκες χαμηλής οξυγόνωσης.

Η γνώση όλων αυτών των λεπτών μηχανισμών της τροφοβλαστικής διείσδυσης βοηθά στην κατανόηση της παθογένειας ορισμένων επιπλοκών της κύησης, όπως της προεκλαμψίας και της επιβράδυνσης της ενδομήτριας εμβρυϊκής ανάπτυξης.

ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΠΛΑΚΟΥΝΤΑ

Την 6η εβδομάδα από την ωορρηξία η τροφοβλάστη έχει εισβάλλει σε 40-60 σπειροειδή αρτηριόλια. Αίμα από το μητρικό αγγειακό δίκτυο ωθεί τα σχετικά εύπλαστα δευτερογενή και τριτογενή τριχοειδή σε μία σκηνοειδή «μητρική κοτυληδόνα». Το αίμα από τα μητρικά αρτηριόλια διοχετεύεται προς τον χοριονικό δίσκο και κατόπιν επιστρέφει για να παροχετευθεί από τα μητρικά φλεβίδια πίσω στην μητρική κυκλοφορία. Δημιουργούνται τελικά 12 μεγάλες μητρικές κοτυληδόνες και περίπου 40-50 μικρότερες. Στο τέλος της κύησης ο πλακούντας μπορεί να παρουσιάζει αυξημένες εναποθέσεις ινικής, περιοχές μικροεμφράκτων, ενδολαχνιακές θρομβώσεις και επασβεστώσεις. Τα στοιχεία αυτά αποτελούν περιγραφικά χαρακτηριστικά και δεν υποδηλώνουν κάποια παθολογία ή την ανάγκη άμεσης επέμβασης .

Ο ανθρώπινος πλακούντας είναι δισκοειδούς και αιμοχοριακού τύπου. Αποτελεί όργανο μείζονος σημασίας αφού είναι πλέον βέβαιο ότι διαταραχές της ανάπτυξης και της λειτουργίας του οδηγούν σε προβλήματα στην ανάπτυξη του εμβρύου αλλά και μπορεί να επηρεάσουν την υγεία του και στην μετέπειτα ζωή του.

Η χοριακή λάχνη

Η λειτουργική μονάδα του πλακούντα είναι η κύρια λάχνη. Υπάρχουν αρχικά περίπου 200 κύριες λάχνες που ξεκινούν από το λαχνωτό χόριο. Περίπου 150 από αυτές συμπιέζονται στην περιφέρεια των κυρίων μητρικών αγγειακών μονάδων και μετατρέπονται σε σχετικά αδρανείς δομές, αφήνοντας περίπου 12 μεγάλες κοτυληδόνες και περίπου 40-50 μικρότερες.

Η υπολογιζόμενη επιφάνεια που καλύπτουν οι χοριακές λάχνες στον ώριμο πλακούντα είναι περίπου 11 τα2. Η επιφάνεια αυτή αυξάνει από την ύπαρξη πολυαρίθμων μικρολαχνών. Η λάχνη αποτελείται κεντρικά από ένα στρώμα πυκνών ατρακτοειδών ινοβλαστών και διακλαδιζομένων τριχοειδών. Στο στρώμα ευρίσκονται επίσης φαγοκύτταρα, γνωστά ως κύτταρα του Hofbauer. Αρχικά, οι λάχνες καλύπτονται από ένα εξωτερικό στρώμα συγκυτιοτροφοβλάστης και ένα εσωτερικό στρώμα κυτταροτροφοβλάσης. Κατά την εξέλιξη της κύησης το στρώμα εξαφανίζεται, ώσπου τελικά παραμένει μόνο ένα λεπτό στρώμα συγκυτιοτροφοβλάστης. Ο σχηματισμός συσσωρεύσεων συγκυτιακών κυττάρων (συγκυτιακοί κόμβοι) και η επανεμφάνιση κυτταροτροφοβλάστης στην προχωρημένη κύηση, είναι πιθανόν αποτέλεσμα υποξίας .

Ο ομφάλιος λώρος

Ο ομφάλιος λώρος έχει μήκος 10-100 cm (συνήθως 50 cm), διάμετρο 1-2 cm και περιέχει δύο αρτηρίες και μία φλέβα. Οι δύο αρτηρίες μεταφέρουν αποξυγονωμένο αίμα από το έμβρυο στον πλακούντα, ενώ οξυγονωμένο αίμα επιστρέφει στο έμβρυο μέσω της ομφαλικής φλέβας. Τα αγγεία περιβάλλονται από μία υδρόφιλη βλεννοπολυσακχαριδική ουσία, γνωστή ως ουσία ή πηκτή του Warton και ο όλος σχηματισμός καλύπτεται από αμνιακό επιθήλιο. Τα αγγεία του λώρου έχουν μία χαρακτηριστική ελικοειδή πορεία, η οποία τα προστατεύει από απόφραξη, απορροφώντας οποιαδήποτε τάση συστροφής. Οι πιέσεις στις αρτηρίες είναι 70 mm Hg η συστολική και 60 mmHg η διαστολική, ενώ η πίεση στην φλέβα είναι αρκετά υψηλή (25 mmHg). Η υψηλή αυτή πίεση προφυλάσσει την ακεραιότητα της αιματικής ροής του ομφαλίου λώρου και δείχνει ότι η πίεση στα τριχοειδή των λαχνών πρέπει να είναι ακόμη μεγαλύτερη. Τα αγγεία συχνά εμφανίζουν ψευδή κόμβο που στην πραγματικότητα είναι επιπλέον περιστροφή του λώρου. Σπανίως, υπάρχουν και αληθείς κόμβοι οι οποίοι μπορεί να παραβλάψουν την αιματική παροχή.

Το άμνιο και το χόριο

Ο αμνιακός σάκκος αποτελείται από δύο στοιβάδες, το άμνιο και το χόριο. Το άμνιο προέρχεται από στρώμα επιθηλιακών κυττάρων μεταξύ εξωδέρματος και τροφοβλάστης. Το χόριο προέρχεται από την τροφοβλάστη, που αρχικά ήταν ένα απλό στρώμα κυττάρων που περιέβαλε την βλαστοκύστη.

Παράγοντες που επηρεάζουν την μητριαία αιματική ροή

Η ρύθμιση της μητριαίας αιματικής ροής είναι ζωτικής σημασίας για την καλή κατάσταση του εμβρύου. Σε κύηση με φυσιολογική πλακουντοποίηση οι αγγειακές αντιστάσεις της αιματικής ροής προς την μήτρα ελαττώνονται κατά 700 φορές.

Η παρατεταμένη ελάττωση της μητριαίας αιματικής ροής οδηγεί σε επιβράδυνση της ενδομήτριας ανάπτυξης του εμβρύου και σε πολύ βαριές περιπτώσεις μπορεί να οδηγήσει σε εμβρυϊκό θάνατο. Παράγοντες που αναστρέψιμα επηρεάζουν την μητριαία αιματική ροή είναι η αιμορραγία, οι συσπάσεις της μήτρας, η αδρεναλίνη και η νοραδρεναλίνη. Η αγγειοτενσίνη-Π, όταν ευρίσκεται σε φυσιολογικά επίπεδα, αυξάνει τη μητριαία αιματική ροή, ως αποτέλεσμα άμεσης δράσης στον πλακούντα, γεγονός που προκαλεί τοπικά την απελευθέρωση αγγειοδιασταλτικών προσταγλανδινών. Σε υψηλές, ωστόσο, συγκεντρώσεις προκαλεί αγγειοσύσπαση. Επίσης, η ύπτια θέση ανάπαυσης στην προχωρημένη κύηση μπορεί να ελαττώσει την αιματική παροχή, λόγω πίεσης (από τη μήτρα) της κάτω κοίλης.

Η εκτίμηση με Doppler της αιματικής ροής στις μητριαίες αρτηρίες στην 24η εβδομάδα της κύησης αποτελεί προγνωστική μέθοδο για την εμφάνιση καθυστέρησης της ενδομήτριας ανάπτυξης του εμβρύου ή υπέρτασης προκαλούμενης από την κύηση.

Πλακουντιακή μεταφορά

Ο ρόλος του πλακούντα είναι πρωταρχικής σημασίας για την ανάπτυξη του εμβρύου αλλά και για την ρύθμιση της μητρικής προσαρμογής στην κύηση. Η μεταφορά χρησίμων στοιχείων μέσω του πλακούντα εξαρτάται από διαφόρους παράγοντες, όπως το μοριακό βάρος, την λιποδιαλυτότητα και την πολικότητα των στοιχείων. Οι μέθοδοι μεταφοράς μέσω του πλακούντα είναι η απλή και η διευκολυνόμενη διάχυση, η ενεργός μεταφορά, η πινοκύττωση και η μεταφορά ολοκλήρων κυττάρων.

Με την μέθοδο της απλής διάχυσης διέρχονται τα πλέον μικρά μόρια, αν και υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις. Με την μέθοδο αυτή διέρχονται επίσης τα αέρια. Με την μέθοδο της διευκολυνόμενης διάχυσης διέρχεται η γλυκόζη, ενώ με την μέθοδο της ενεργούς μεταφοράς, που απαιτείται κατανάλωση ενέργειας, μεταφέρονται τα απαραίτητα αμινοξέα και οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες. Ουσίες με πολύ μεγάλο μοριακό βάρος, όπως σφαιρίνες, φωσφολιπίδια και λιποπρωτεΐνες, διέρχονται με πινοκύττωση.

Τέλος, παρατηρείται και μεταφορά μέσω του πλακούντα ολοκλήρων κυττάρων. Εμβρυϊκά κύτταρα μπορεί να βρεθούν στην μητρική κυκλοφορία. Επίσης, μητρικά ερυθρά αιμοσφαίρια μπορεί να ανιχνευθούν και στην εμβρυϊκή κυκλοφορία, αν και αυτό είναι λιγότερο συχνό λόγω των μη ευνοϊκών συνθηκών από τις διαφορές της πίεσης στις δύο κυκλοφορίες. Η ανίχνευση εμβρυϊκών κυττάρων στην μητρική κυκλοφορία είναι στοιχείο ιδιαίτερα σημαντικό, διότι πιθανόν να αποτελέσει το υλικό για προγεννητικό έλεγχο στο μέλλον.

Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΠΛΑΚΟΥΝΤΑ

Ο πλακούντας έχει τέσσερις κύριες λειτουργίες:

Ανταλλαγή αερίων, ύδατος και ηλεκτρολυτών

Η μεταφορά των αερίων από την μητρική στην εμβρυϊκή κυκλοφορία γίνεται με απλή διάχυση. Το Ο2 μεταφέρεται κυρίως με την μορφή της οξυαιμοσφαιρίνης. Τρεις είναι οι κύριοι παράγοντες που οδηγούν στην μεταφορά του οξυγόνου από την μητρική προς την εμβρυϊκή κυκλοφορία. Ο βασικότερος είναι το γεγονός ότι η διαφορά των πιέσεων του Ο2 στις δύο πλευρές της πλακουντιακής μεμβράνης είναι 20 mmHg. Ακόμη, η εμβρυϊκή Hb έχει υψηλότερη χημική συγγένεια με το Ο2 από ότι η Hb του ενήλικα και, τέλος, το έμβρυο έχει πολύ υψηλές συγκεντρώσεις Hb. Αυτοί οι τρεις παράγοντες κατ’ αρχήν οδηγούν στην ταχεία πρόσληψη του Ο2 από το έμβρυο σε σχετικά χαμηλές μερικές πιέσεις. Επιπρόσθετα, τα επίπεδα κορεσμού της Hb εξαρτώνται από το ρΗ, το pCO2 και την θερμοκρασία. Όταν αυξηθεί η pCO2 στο εμβρυϊκό αίμα τότε αυξάνεται η χημική συγγένεια της εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης προς το Ο2, ενώ ελαττώνεται η χημική συγγένεια της μητρικής αιμοσφαιρίνης προς το Ο2. Το CO2 είναι εύκολα διαλυτό στο αίμα και μεταφέρεται γρήγορα μέσω του πλακούντα. Η διαφορά των μερικών πιέσεων είναι περίπου 5 mmHg. Η μεταφορά του CO2 μπορεί να γίνει ως διττανθρακικό οξύ, ως καρβονικό οξύ, ή ως καρβαμινο-αιμοσφαιρίνη. Η σύνδεση του CO2 με την Hb για τον σχηματισμό καρβαμινο-αιμοσφαιρίνης επηρεάζεται από παράγοντες που επηρεάζουν και την απελευθέρωση του Ο2. Έτσι, η αύξηση της καρβαμινοαιμοσφαιρίνης οδηγεί σε απελευθέρωση Ο2.

Το ύδωρ διέρχεται εύκολα μέσω του πλακουντιακού φραγμού και δημιουργεί ισορροπία συγκέντρωσης. Η οδηγός δύναμη για την μετακίνηση αυτή είναι η υδροστατική, η κολλοειδωσμωτική και η ωσμωτική πίεση των διαλυτών.

Ο πλακούντας ρυθμίζει ενεργητικά την μεταφορά του Na με το ένζυμο Na/K ΑΤΡάση, που ευρίσκεται στην εμβρυϊκή επιφάνεια του πλακούντα. Ως αποτέλεσμα της ενεργητικής αυτής μεταφοράς δημιουργείται υψηλότερη συγκέντρωση Na στο πλάσμα του εμβρύου από εκείνη της μητέρας.

Η μεταφορά του Κ επιτυγχάνεται με μηχανισμό που δεν έχει αποσαφηνισθεί πλήρως. Υπάρχουν ενδείξεις ύπαρξης ενός μεταφορέα Κ στην μητρική επιφάνεια του πλακούντα, ενώ ακόμη φαίνεται να συμμετέχει και το ενδοκυττάριο Ca++. Η συγκέντρωση του Κ είναι υψηλότερη στο πλάσμα του εμβρύου από εκείνη της μητέρας. Σε περίπτωση εμβρυϊκής οξέωσης τα επίπεδα του Κ αυξάνονται σημαντικά στο έμβρυο, ενώ στην μητέρα παραμένουν σταθερά.

Το Ca μεταφέρεται ενεργητικά διαμέσου του πλακούντα με αποτέλεσμα η συγκέντρωση του να είναι υψηλότερη στο πλάσμα του εμβρύου από εκείνη της μητέρας.

Μεταφορά χρησίμων ουσιών προς το έμβρυο και απομάκρυνση από αυτό των αχρήστων

Η γλυκόζη, η οποία μεταφέρεται από την μητρική κυκλοφορία, αποτελεί την κύρια ουσία στην οποία βασίζεται ο οξειδωτικός μεταβολισμός του πλακούντα. Από τα σάκχαρα μόνον η γλυκόζη και οι μονοσακχαρίτες διέρχονται εύκολα τον πλακούντα, σε αντίθεση με τους δισακχαρίτες, που δεν μπορούν να διαβούν τον πλακουντιακό φραγμό. Αδιαπέραστος είναι ακόμη ο πλακούντας και για άλλες αλκοόλες όπως η σορβιτόλη και η μανιτόλη. Σε φάση νηστείας, η υγιής έγκυος έχει συγκέντρωση γλυκόζης φλεβικού αίματος 4 mmol/1 ενώ 3,3 mmol/1 είναι η αντίστοιχη συγκέντρωση στην ομφαλική φλέβα.

Έγχυση γλυκόζης στην μητρική κυκλοφορία έχει ως αποτέλεσμα την παράλληλη αύξηση των επιπέδων της γλυκόζης στο μητρικό και εμβρυϊκό αίμα. Αυτό συμβαίνει μέχρι την τιμή των 10,6 mmol/1 στο εμβρυϊκό αίμα, από την οποία και πέρα, καμία απολύτως αύξηση δεν συμβαίνει, ανεξαρτήτως τιμής της γλυκόζης στην μητρική κυκλοφορία. Δεδομένου ότι οι ορμόνες που παίζουν ρόλο στην ομοιόσταση της γλυκόζης δεν υπάρχουν στον πλακούντα, η γλυκόζη διέρχεται τον πλακουντιακό φραγμό με τον μηχανισμό της διευκολυνόμενης διάχυσης. Ο κύριος ρυθμιστικός παράγοντας των επιπέδων της εμβρυϊκής γλυκόζης είναι τα επίπεδα της γλυκόζης στο μητρικό αίμα. Ο πλακούντας ο ίδιος χρησιμοποιεί γλυκόζη και μάλιστα μπορεί και κατακρατά μέχρι και την μισή ποσότητα από την γλυκόζη που διέρχεται από αυτόν. Στο μέσο της κύησης, περίπου 70% της γλυκόζης μεταβολίζεται με γλυκόλυση, 10% με τον κύκλο των πεντοζών και το υπόλοιπο αποθηκεύεται ως γλυκογόνο ή λίπος. Στο τέλος της κύησης, ο ρυθμός της χρήσης της γλυκόζης πέφτει στο 30%. Η αποθήκευση γλυκογόνου γίνεται στο εμβρυϊκό ήπαρ, στους μύες και στην καρδιά καθώς επίσης και στον πλακούντα. Τα επίπεδα γλυκογόνου στο εμβρυϊκό ήπαρ αυξάνονται σταθερά κατά την διάρκεια της κύησης και στο τέλος της κύησης είναι διπλάσια από αυτά ενός ενήλικα. Τις πρώτες ώρες της ζωής τα επίπεδα πέφτουν και φτάνουν αυτά του ενήλικα.

Τα λίπη είναι αδιάλυτα στο ύδωρ και επομένως μεταφέρονται μέσα στο αίμα είτε ως ελεύθερα λιπαρά οξέα συνδεδεμένα με αλβουμίνη είτε ως λιποπρωτεΐνες. Το έμβρυο χρειάζεται τα λιπαρά οξέα για την κατασκευή των κυτταρικών μεμβρανών αλλά και για αποθήκευση στον λιπώδη ιστό. Αυτό είναι πολύ σημαντικό στην άμεση νεογνική περίοδο. Υπάρχουν ενδείξεις ότι τα ελεύθερα λιπαρά οξέα διαπερνούν τον πλακούντα και ότι η μεταφορά αυτή δεν είναι εκλεκτική. Υπάρχουν ακόμη ενδείξεις ότι ο ίδιος ο πλακούντας έχει την δυνατότητα να παράγει λιπαρά οξέα, όπως το αραχιδονικό οξύ.

Οι εμβρυϊκές πρωτεΐνες συντίθενται από ελεύθερα αμινοξέα, τα οποία μεταφέρονται διάμεσου του πλακούντα με ενεργό μεταφορά, αλλά και από ορισμένα αμινοξέα, όπως η γλυκίνη και η γλουταμίνη, τα οποία ο ίδιος συνθέτει. Η συγκέντρωση των ελευθέρων αμινοξέων είναι μεγαλύτερη στην εμβρυϊκή παρά στην μητρική κυκλοφορία. Ο πλακούντας δεν συμμετέχει στην εμβρυϊκή πρωτεϊνοσύνθεση. Ωστόσο, συνθέτει δικές του πρωτεϊνικές ορμόνες, οι οποίες μεταφέρονται στην μητρική κυκλοφορία. Τέτοιες είναι η χοριακή Συνθετική Ωοθυλακιοτρόπος ορμόνη (HCG) και το πλακουντιακό γαλακτογόνο (HPL). Οι ανοσοσφαιρίνες επίσης συντίθενται από τον εμβρυϊκό λεμφικό ιστό. Η IgM εμφανίζεται πρώτη στην εμβρυϊκή κυκλοφορία στην 20ή εβδομάδα της κύησης. Ακολουθεί η IgA και τελευταία η IgG. Η IgG είναι η μόνη ανοσοσφαιρίνη που διαπερνά τον πλακούντα.

Η συγκέντρωση της ουρίας είναι μεγαλύτερη στο έμβρυο από ότι στη μητέρα κατά περίπου 0,5 mmol/1 και ο ρυθμός κάθαρσης δια μέσου του πλακούντα είναι περίπου 0,54 mg/min/kg εμβρύου στο τέλος της κύησης. Πιστεύεται ότι το 25% των ενεργειακών αναγκών του εμβρύου καλύπτεται από πρωτεϊνικές πηγές. Η αμμωνία διαπερνά εύκολα τον πλακούντα και η μητρική αμμωνία μπορεί να είναι η πηγή εμβρυϊκών νιτρωδών.

Ενδοκρινική λειτουργία του πλακούντα

Ο πλακούντας μπορεί να θεωρηθεί, μεταξύ των άλλων, και ως ένας ενδοκρινής αδένας, όντας υπεύθυνος για την παραγωγή πρωτεϊνικών και στεροειδών ορμονών. Αλλά και το ίδιο το έμβρυο εμπλέκεται σε αρκετές διαδικασίες ορμονικής παραγωγής και με αυτή την έννοια το κύημα λειτουργεί συνολικά ως εμβρυοπλακουντιακή μονάδα. Ακόμη, ο πλακούντας παράγει διάφορα ένζυμα και ειδικές πρωτεΐνες.

Πρωτεϊνικές ορμόνες

Ανθρώπινη χοριακή Συνθετική Ωοθυλακιοτρόπος ορμόνη (HCG)

Πρόκειται για μία γλυκοπρωτεΐνη διπλής αλυσίδας, MB 38400, αποτελούμενη από δύο ανόμοιες υποομάδες. Η α-υποομάδα είναι ίδια για όλες τις γλυκοπρωτεϊνικές ορμόνες όπως η LH, η FSH και η TSH, αλλά η β-υποομάδα είναι διαφορετική. Παράγεται από τα τροφοβλαστικά κύτταρα. Η β-υποομάδα της χοριακής Συνθετικής Ωοθυλακιοτρόπου ορμόνης μπορεί να ανιχνευθεί στο μητρικό πλάσμα από την 7η ημέρα μετά την σύλληψη. Φθάνει στα υψηλότερα επίπεδα στο μητρικό αίμα περί την 8η έως 10η εβδομάδα. Η μόνη γνωστή λειτουργία αυτής της ορμόνης είναι η διατήρηση του ωχρού σωματίου της κύησης. Επίσης, πιθανόν να παίζει κάποιον ρόλο στον μηχανισμό της διαφοροποίησης των γονάδων του άρρενος εμβρύου. Προσδιορίζεται με τεχνικές αναστολής της συγκόλλησης. Αυτό είναι το κοινό τεστ κύησης, το οποίο καθίσταται θετικό στα ούρα 14 ημέρες μετά την σύλληψη. Η ποσοτική μέτρηση της χρησιμοποιείται κλινικά στην παρακολούθηση προβληματικών κυήσεων του πρώτου τριμήνου.

Ανθρώπινο πλακουντιακό γαλακτογόνο (HPL)

Το ανθρώπινο πλακουντιακό γαλακτογόνο ή χοριακή σωματοτροπίνη, είναι μία πεπτιδική ορμόνη με μοριακό βάρος 21600 με μία απλή πεπτιδική αλυσίδα 191 αμινοξέων και δύο δισουλφιδικούς δεσμούς. Είναι χημικά συγγενής με την αυξητική ορμόνη και την προλακτίνη. Παράγεται από την συγκυτιοτροφοβλάστη από την 8η εβδομάδα και τα επίπεδα του στο πλάσμα αυξάνονται κατά την διάρκεια της κύησης σταθερά. Τα επίπεδα του έχουν σχέση με την πλακουντιακή μάζα. Τις τελευταίες δύο εβδομάδες της κύησης τα επίπεδα στον ορό πέφτουν. Ο ρόλος της ορμόνης παραμένει αδιευκρίνιστος, παρά το γεγονός ότι δείχνει να μειώνει τα επίπεδα της γλυκόζης του αίματος και να αυξάνει τα επίπεδα των ελευθέρων λιπαρών οξέων και της ινσουλίνης. Στην προεκλαμψία η συγκέντρωση του HPL είναι ελαττωμένη. Τα επίπεδα του ανθρώπινου πλακουντιακού γαλακτογόνου έχουν χρησιμοποιηθεί στην εκτίμηση της πλακουντιακής λειτουργίας. Η μέτρηση της ορμόνης γίνεται με ραδιοανοσολογική μέθοδο.

Στεροειδείς ορμόνες

Προγεστερόνη

Έχει χαρακτηρισθεί ως η ορμόνη της κύησης, εμπλεκόμενη στην δεκτικότητα του ενδομητρίου προς το κύημα, στην ελάττωση της δραστηριότητας και ερεθιστότητας της μήτρας, στην ανοσοκαταστολή και, τέλος, στο σύνολο των μητρικών μεταβολών που σκοπό έχουν την προσαρμογή του μητρικού οργανισμού στην κύηση. Ως την 8η εβδομάδα η κύρια πηγή παραγωγής προγεστερόνης είναι το ωχρό σωμάτιο της κύησης. Στην συνέχεια, κύρια πηγή καθίσταται ο πλακούντας. Η σύνθεση της εξαρτάται κυρίως από την μητρική παροχή σε χοληστερόλη και την επάρκεια του ενζυμικού συστήματος του κυττοχρώματος p450. Η μεγαλύτερη ποσότητα της παραγόμενης ορμόνης διοχετεύεται στην μητρική κυκλοφορία. Στο μητρικό πλάσμα το 90% της προγεστερόνης ευρίσκεται συνδεδεμένο με πρωτεΐνες και μεταβολίζεται στο ήπαρ και στους νεφρούς. Η μέτρηση της προγεστερόνης του πλάσματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αρχή της κύησης ως προγνωστικός δείκτης για την έκβαση της. Η μέτρηση έχει χρησιμοποιηθεί επίσης ως μέθοδος εκτίμησης της πλακουντιακής λειτουργίας, αλλά δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής και χρήσιμη λόγω του ότι η κατανομή των φυσιολογικών τιμών είναι ιδιαίτερα ευρεία.

Οιστρογόνα

Τα οιστρογόνα εμπλέκονται στην διαδικασία της εμφύτευσης και στο σύνολο των φυσιολογικών μεταβολών, που σκοπό έχουν την προσαρμογή του μητρικού οργανισμού στην κύηση. Περισσότερα από 20 διαφορετικά είδη οιστρογόνων έχουν ανιχνευθεί στα ούρα εγκύων γυναικών, αλλά τα κύρια οιστρογόνα της κύησης είναι η οιστρόνη (E1) η 17β-οιστραδιόλη (Ε2), η οιστριόλη (Ε3) και η οιστετρόλη (Ε4). Από αυτά, την μεγαλύτερη αύξηση έκκρισης παρουσιάζει η οιστριόλη. Η ωοθήκη έχει ελάχιστη συνεισφορά σε αυτήν την αύξηση, καθώς ο πλακούντας είναι η κύρια πηγή οιστρογόνων στην κύηση. Οι Ε3 και Ε4 συντίθενται από τον πλακούντα με πρώτες ύλες εμβρυϊκές, ενώ οι Ε1 και Ε2 από πρόδρομες ουσίες, κυρίως μητρικές. Τα επίπεδα της οιστριόλης του πλάσματος και των ούρων αυξάνουν προοδευτικά κατά τη διάρκεια της κύησης έως την 38η εβδομάδα. Η έκκριση της οιστριόλης μπορεί να μειωθεί ως αποτέλεσμα της καταστολής των εμβρυϊκών επινεφριδίων. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί σε περιπτώσεις χορήγησης κορτικοστεροειδών στην μητέρα ή και σε περίπτωση ανεγκεφαλίας του εμβρύου. Μείωση της οιστριόλης μπορεί επίσης να εμφανισθεί σε πλακουντιακή ανεπάρκεια και ως εκ τούτου η μέτρηση της μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μία καλή δοκιμασία ελέγχου της πλακουντιακής λειτουργίας.

Κορτικοστεροειδή

Υπάρχουν λίγες ενδείξεις ότι ο πλακούντας παράγει κορτικοστεροειδή. Σε παρουσία νόσου του Addison ή μετά από επινεφριδιεκτομή τα 17-υδροξυκορ-τικοστεροειδή και η αλδοστερόνη εξαφανίζονται από τα μητρικά ούρα, απόδειξη ότι ο πλακούντας δεν πρέπει να παράγει κορτικοστεροειδή.

Ένζυμα

Έχει ανιχνευθεί πλήθος ενζύμων, όπως η αλκαλική φωσφατάση ανθεκτική στην θερμότητα, ω-κυτοκινάση, ισταμινάση, κ.ά.

Πρωτεΐνες

Έχουν απομονωθεί τουλάχιστον 12 πλακουντιακές πρωτεΐνες, ο ακριβής ρόλος των οποίων δεν έχει αποσαφηνισθεί πλήρως. Αυτές είναι η ειδική της κύησης β1-γλυκοπρωτεΐνη ή Schwangers-chaftsprotein (Ρ8β2 ή SP-1), οι σχετιζόμενες με κύηση πλακουντιακές πρωτεΐνες Α και Β (ΡΑΡΡ-Α, ΡΑΡΡ-Β), οι πλακουντιακές πρωτεΐνες 1, 5, 14,19 και 21 (ΡΡ-1, ΡΡ-5, ΡΡ-14, ΡΡ-19, ΡΡ-21), η ρελαξίνη, η ενδοθηλίνη-1, η ινχιμπίνη κ.ά.

Προστασία του εμβρύου από το μητρικό ανοσοποιητικό σύστημα

Η μητέρα αναγνωρίζει το έμβρυο ως ημιετερομόσχευμα. Ωστόσο, υπάρχει προστασία δεδομένου ότι, υπό φυσιολογικές συνθήκες, αυτό δεν αποβάλλεται. Φαίνεται ότι η ίδια η τροφοβλάστη είναι -με ειδικούς μηχανισμούς- ικανή να ελαττώνει την αποτελεσματικότητα του μητρικού ανοσοποιητικού συστήματος τόσο ως προς την αναγνώριση όσο και ως προς την ανοσολογική επίθεση εναντίον του κυήματος. Οι μηχανισμοί της προστασίας αυτής είναι:

1.  
2. Η μήτρα είναι, όπως και το πρόσθιο τμήμα του οφθαλμού, μία ανοσολογικά προνομιούχος περιοχή.
3. Εμβρυϊκά κυτταρικά αντιγόνα διαφεύγουν της προσοχής του μητρικού οργανισμού καλυπτόμενα από μη ειδικές ουσίες, όπως το ινωδογόνο και κοινές βλεννοπρωτεΐνες.
4. Το στρώμα του φθαρτού περιέχει μεγάλο αριθμό ενός μοναδικού είδους κοκκωδών λευκοκυττάρων, τα οποία θεωρείται ότι επιτελούν ανοσοκατασταλτικό έργο.
5. Παραγωγή ουσιών με ανοσοκατασταλτικές ιδιότητες. Τέτοιες ουσίες είναι η προγεστερόνη, τα οιστρογόνα, το πλακουντιακό γαλακτογόνο, πολλές κυτοκίνες και, τέλος, οι σχετιζόμενες με κύηση πρωτεΐνες (ΡΡ-14 και SP-1).
6. Τα τροφοβλαστικά κύτταρα δεν φέρουν μόρια του μεγίστου συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (MHC Ι-ΙΙ) στην εξωτερική τους επιφάνεια. Έτσι, το μητρικό ανοσοποιητικό σύστημα αδυνατεί να αναγνωρίσει την τροφοβλάστη ως ξένο σώμα. Ωστόσο, η εξωλάχνια τροφοβλάστη παράγει ένα μη κλασικό μόριο MHC, το HLA-G το οποίο παρουσιάζει ελάχιστο πολυμορφισμό. Το HLA-G επηρεάζει τα κύτταρα φονείς του ανοσοποιητικού (natural killer cells) και έτσι αναστέλλει την καταστροφή των κυττάρων της εξωλάχνιας τροφοβλάστης. Πιθανολογείται ακόμη ότι το ίδιο μόριο μπορεί να αδρανοποιεί και τα μητρικά Τ-λεμφοκύτταρα στην περιοχή του πλακούντα.