Første uke
Når spermatozoen når frem til zona pellucida, som er det glykoproteinrike laget som omgir oocytten, binder den seg spesifikt til reseptorer på overflaten – særlig til glykoproteinet ZP3. Denne bindingen utløser den såkalte akrosomreaksjonen, der membranen rundt akrosomet (en enzymfylt vesikkel på spermens hode) brytes ned og frigjør hydrolytiske enzymer. Disse enzymene løser opp zona pellucida lokalt, slik at spermatozoen kan trenge gjennom laget og nå oocyttens plasmamembran.
Når spermens og oocyttens membraner smelter sammen, utløses den kortikale reaksjonen i oocytten. Små vesikler rett under membranen – kalt kortikale granula – tømmer sitt innhold ut mot zona pellucida. Dette fører til en rask økning i intracellulært kalsium og kjemiske endringer i zona pellucida som gjør den ugjennomtrengelig for andre spermier. Dette forhindrer polyspermi, altså at flere spermier befrukter samme egg.
Etter at spermen har trengt inn, fullfører oocytten sin andre meiotiske deling. Det dannes en moden oocytt (ovum) og en ny polar kropp. Kjernene fra spermien (haploid, n) og oocytten (haploid, n) smelter deretter sammen til én diploid (2n) zygote, som inneholder et komplett sett kromosomer – halvparten fra mor og halvparten fra far.
Kløyvingsdelinger
Etter at spermien har trengt inn i oocytten, dannes to pronuklei – én fra oocytten og én fra spermien. Disse inneholder hvert sitt haploide sett kromosomer. Pronukleiene nærmer seg hverandre og smelter sammen, slik at kromosomene organiseres i en felles cellekjerne. Dette markerer dannelsen av den befruktede eggcellen, som nå kalles en zygote.
Zygoten begynner kort tid etterpå å dele seg gjennom en prosess som kalles cleavage – eller kløyvningsdelinger. Dette er en serie mitotiske celledelinger der cellen deler seg gjentatte ganger uten at den totale størrelsen på embryoet øker. Det betyr at hver ny celle blir mindre for hver deling. De enkelte cellene som dannes, kalles blastomerer.
Omtrent 24 timer etter befruktningen deler zygoten seg første gang og danner to blastomerer. Etter ytterligere rundt 24 timer (altså etter ca. 48 timer totalt) deles den igjen og består nå av fire blastomerer. Etter tre dager har embryoet vanligvis åtte celler, og ved dag 4 består det av omtrent 16–32 celler. På dette stadiet kalles det en morula, fordi det minner om et lite bringebær (latin morum betyr «bær»).
Kløyvningsdelinger fortsetter mens embryoet beveger seg ned egglederen mot livmoren. Disse tidlige delingene er viktige fordi de danner grunnlaget for videre utvikling til blastocyst, som senere vil implanteres i livmorslimhinnen.
Kompaksjon og første celledifferensiering
Rundt tidspunktet der embryoet består av åtte celler, begynner en viktig prosess kalt kompaksjon. Dette markerer starten på den første celle-differensieringen i embryoet. Under kompaksjonen trekker cellene seg tettere sammen, og kontaktflatene mellom dem øker. De ytre cellene danner sterke forbindelser (tette cellekontakter), slik at mellomrommene mellom cellene nesten forsvinner. Som resultat får de ytre cellene en konveks form mot utsiden og en konkav form mot innsiden.
Etter kompaksjonen oppstår det en funksjonell og genetisk segregering mellom de indre og ytre cellene. De indre cellene samler seg i sentrum og danner embryoblasten (den indre cellemassen), som senere skal utvikles til selve embryoet. De ytre cellene danner trofoblasten, som skal utvikle seg til den føtale delen av morkaken og bidra til implantasjonen i livmorveggen.
Forskjellen mellom disse celletypene skyldes aktivering av ulike transkripsjonsfaktorer. I de indre cellene aktiveres gener som fremmer embryonal utvikling, mens ytre celler uttrykker gener som styrer trofoblastdifferensiering. Dette er altså det første trinnet i utviklingen der cellene begynner å få spesifikke skjebner, til tross for at embryoet fremdeles er svært lite.
Fra morula til blastocyst
Omtrent fire dager etter befruktningen, når embryoet består av rundt 30 celler, kalles det en morula. På dette stadiet begynner de ytre cellene, trofoblastene, å utvikle seg videre og danner et epitel-lignende lag. Mellom trofoblastcellene etableres tette cellekontakter, blant annet tight junctions og desmosomer, som gjør laget sammenhengende og selektivt tett.
Et viktig steg i denne utviklingen er at trofoblastcellene begynner å uttrykke Na⁺/K⁺-ATPase (natrium–kalium-pumpen). Denne pumpen flytter aktivt natriumioner inn i det indre av morulaen, mens kalium pumpes ut. Som følge av den økte natriumkonsentrasjonen trekkes vann passivt inn ved osmose. Dette fører til at det dannes væskefylte hulrom mellom cellene.
Etter hvert smelter disse hulrommene sammen til ett større væskefylt rom, kalt blastocelet. Når dette hulrommet dannes, presser det den indre cellemassen – embryoblasten – til én side av embryoet. Samtidig danner trofoblastcellene et jevnt ytre cellelag, som nå fungerer som et epitel rundt hele strukturen.
Embryoet har nå blitt en blastocyst. Den består av:
- Embryoblasten, som skal gi opphav til selve embryoet
- Trofoblasten, som senere vil bidra til dannelsen av morkaken
- Et blastocele, som er det væskefylte hulrommet
Dette markerer overgangen fra et kompakt cellekluster til en hul struktur som nå er klar for implantasjon i livmorveggen.
Implantasjon av blastocysten
Rundt dag 5 etter befruktningen er blastocysten ferdig utviklet og klar for å bryte ut av sitt beskyttende lag, zona pellucida. Denne prosessen kalles “hatching”, eller klekkingen av blastocysten. Blastocysten skiller ut enzymer som bryter ned zona pellucida lokalt, slik at den kan frigjøre seg fra skallet. Når den er ute, ligger den nå “naken” i livmorhulen og er klar til å finne et egnet sted på livmorveggen (endometriet) for å implantere seg.
Samtidig er endometriet blitt påvirket av progesteron, som produseres av corpus luteum i eggstokken etter eggløsningen. Under påvirkning av progesteron og signalstoffer fra blastocysten gjennomgår endometriet en sekretorisk transformasjon. De stromale cellene i livmorveggen differensierer til store, runde og metabolsk aktive celler kalt decidualceller. Disse cellene fungerer som et næringsrikt og beskyttende miljø for den innkommende blastocysten.
De endometriale kjertlene blir også større og mer forgrenede, og begynner å produsere glykogen- og lipidrike sekreter som gir næring til embryoet før morkaken er fullt utviklet. Samtidig blir veggen ødematøs og kraftig vaskularisert, noe som betyr at den fylles med væske og blodkar som gjør den mottakelig for implantasjon.
Når blastocysten fester seg til endometriet, begynner trofoblastlaget å differensiere videre i to lag:
- Cytotrofoblast, et indre lag av cellekjernerte trofoblaster som deler seg mer og mer, og
- Syncytiotrofoblast, et ytre lag som vokser invasivt inn i livmorveggen og frigjør enzymer som bryter ned vevet for å muliggjøre implantasjon.
Etter vellykket implantasjon begynner syncytiotrofoblasten å produsere humant choriongonadotropin (hCG). Dette hormonet har en avgjørende funksjon: det opprettholder corpus luteum slik at det fortsetter å produsere progesteron. Progesteron hindrer menstruasjon og opprettholder det sekretoriske endometriet til placenta (morkaken) er fullt utviklet og kan overta hormonproduksjonen.
Når placenta overtar denne rollen, mister corpus luteum sin funksjon og omdannes gradvis til et arrvev kalt corpus albicans.
Andre uke
Fullføring av implantasjonen og etablering av tidlig blodforsyning
Etter at blastocysten har klekket ut av zona pellucida og festet seg til endometriet, begynner implantasjonen for alvor. Dette skjer vanligvis på dag 6–7 etter befruktningen.
De ytterste trofoblastcellene, som ligger i kontakt med livmorens epitel, begynner å dele seg raskt og smelter sammen til et flerkjernet cellelag uten tydelige cellegrenser. Dette laget kalles syncytiotrofoblasten. Innenfor den ligger et lag av enkeltcellede trofoblaster, kalt cytotrofoblasten.
Syncytiotrofoblasten vokser invasivt inn i livmorveggen ved å skille ut proteolytiske enzymer som bryter ned endometriecellene. På denne måten trekker blastocysten seg gradvis inn i vevet, samtidig som næringsrike sekreter fra endometriet frigjøres og tas opp av embryoet.
Rundt dag 9 er blastocysten nesten helt omsluttet av endometriet. Syncytiotrofoblasten begynner da å danne små væskefylte hulrom kalt lakuner. Etter hvert smelter lakunene sammen til et forgrenet nettverk av kanaler som fylles med mors blod, når spiralarteriene i endometriet vokser nærmere implantasjonsstedet og delvis brytes ned. Dette markerer starten på det uteroplacentære sirkulasjonssystemet – den første formen for blodtilførsel mellom mor og embryo.
Samtidig danner cytotrofoblastcellene små utposninger som vokser inn i syncytiotrofoblasten. Disse kalles primære villi, og representerer de tidligste forstadiene til chorionvilli, som senere skal bli en del av placenta. I løpet av de neste dagene vokser mesodermale celler fra det ekstraembryonale mesodermet inn i villiene, og de blir dermed til sekundære villi. Når blodkar dannes inne i villienes mesoderm og kobles til de føtale karene i chorionstilken, kalles de tertiære villi.
Gjennom disse trinnene etableres et stadig mer effektivt utvekslingssystem mellom mor og foster. Syncytiotrofoblasten danner en tynn barriere mot mors blod, og stofftransporten skjer nå via diffusjon og aktiv transport av gasser, næringsstoffer og avfallsprodukter.
Et provisorisk fibrinkoagel dannes samtidig i overflaten av endometriet og lukker implantasjonsstedet, slik at livmorveggen igjen fremstår hel.
Syncytiotrofoblasten fortsetter å produsere humant choriongonadotropin (hCG), som opprettholder corpus luteum og sørger for fortsatt progesteronproduksjon. Progesteronet hindrer menstruasjon og opprettholder et sekretorisk, næringsrikt endometrium som støtter embryoet til placenta etter hvert tar over hormonproduksjonen.
Ved overgangen til den andre uken er blastocysten altså fullt implantert i livmorveggen. Den får nå næring og oksygen gjennom lakunesystemet og de første chorionvilli, og den indre cellemassen – embryoblasten – ligger trygt inne i det som snart skal utvikles videre til fosterhinner og placenta.
Epiblast, hypoblast, plommesekk, amnion og chorion
I løpet av den andre uken etter befruktningen går blastocysten gjennom en rekke nøye koordinerte forandringer som skiller de første cellelagene fra hverandre og danner grunnlaget for både embryoet selv og dets støttevev. Dette er derfor ofte omtalt som “uken med to lag”, fordi både embryoet og de omkringliggende strukturene nå organiseres i doble lag.
Epiblast og hypoblast – den bilaminære kimskiven
Embryoblasten, altså den indre cellemassen i blastocysten, deler seg i to lag: epiblast og hypoblast.
Epiblasten består av høye, sylindriske celler som vender mot trofoblasten, mens hypoblasten består av små, kubiske celler som ligger vendt mot blastocelet. Sammen danner de den bilaminære kimskiven, som representerer det tidlige embryoet.
Epiblasten er spesielt viktig, fordi alle tre kimlagene i det fremtidige embryoet – ektoderm, mesoderm og endoderm – senere vil utvikles fra nettopp dette laget under gastrulasjonen.
Amnion og amnionhulen
Kort tid etter differensieringen begynner det å samle seg væske mellom epiblastcellene, og et lite hulrom dannes. Celler fra epiblasten organiserer seg i et tynt lag som omslutter hulrommet og danner amnion. Hulrommet som oppstår kalles amnionhulen, og den vil etter hvert ekspandere og omgi hele embryoet som fostersekken.
Amnion fungerer som en beskyttende hinne som fylles med fostervann. Dette fostervannet vil senere beskytte embryoet mot mekaniske støt og temperaturforandringer, og gi rom for fri bevegelse som er nødvendig for symmetrisk vekst og utvikling.
Plommesekkdannelsen
På motsatt side, ventralt for den bilaminære kimskiven, migrerer celler fra hypoblasten for å kle innsiden av blastocystveggen. Den første migrasjonen danner et tynt lag kalt Heuser’s membran, som sammen med hypoblasten danner den primære plommesekken.
Etter kort tid oppstår en andre bølge av migrerende hypoblastceller. Disse cellene legger seg som et nytt indre lag og skyver Heuser’s membran utover mot periferien. Som følge av dette dannes den sekundære (definitive) plommesekken, som erstatter den første.
Når den sekundære plommesekken dannes, blir den primære plommesekken ikke bare “borte” – den blir presset til side, og små rester av den blir liggende som isolerte celleklumper i det ekstraembryonale mesodermet. Disse restene kalles ofte plommesekkrester eller ekstracoelomiske cyster, og kan observeres i mikroskopiske snitt av embryoer på dette stadiet.
Den sekundære plommesekken spiller en sentral rolle i de tidlige stadiene av utviklingen. Før morkaken er dannet fungerer den som et midlertidig næringsorgan og er stedet for den første blodcelleproduksjonen (hematopoese). Her oppstår også de første kimcellene, som senere vil vandre til gonadene og bli til egg- eller sædceller.
Etter hvert som embryoet vokser, vil plommesekken gradvis reduseres i størrelse og til slutt integreres i det primitive tarmrøret.
Ekstraembryonalt mesoderm og chorionhulen
Omtrent midt i den andre uken begynner et nytt cellelag å dannes i området mellom den indre overflaten av cytotrofoblasten og Heuser’s membran, som omslutter den primære plommesekken. Dette cellelaget kalles ekstraembryonalt mesoderm.
Opprinnelsen til disse cellene er ikke helt sikker, men de antas å stamme fra epiblasten. De omtales som ekstraembryonale fordi de ikke inngår i selve embryoet, men danner støttevevet som omgir det.
Etter hvert som det ekstraembryonale mesodermet vokser, sprer det seg og omslutter både amnion og plommesekken. Små væskefylte hulrom dannes i dette vevet, og disse smelter gradvis sammen til ett stort rom – chorionhulen (eller det ekstraembryonale coelom). Chorionhulen omslutter amnion og plommesekken, men embryoet forblir forbundet med trofoblastveggen via en smal stilk av mesoderm kalt chorionstilken, som senere utvikles til navlestrengen.
Det ekstraembryonale mesodermet deles nå i to lag:
- Et somatopleurisk lag, som ligger tett inntil cytotrofoblasten og danner ytre del av chorionveggen, og
- Et splanchnopleurisk lag, som omslutter plommesekken.
Etter denne spaltingen blir både amnion og plommesekken dobbeltlagede strukturer.
Amnion består av indre ektoderm (fra epiblasten) og ytre mesoderm, mens plommesekken består av indre endoderm (fra hypoblasten) og ytre mesoderm.
Legg merke til at mesoderm alltid ligger på utsiden av begge – et mønster som videreføres i utviklingen av alle fosterhinnene.
Ved slutten av den andre uken har embryoet fått en tydelig dorsal-ventral akse, et amniotisk hulrom, en sekundær plommesekk, og et system av ekstraembryonale membraner som beskytter og ernærer det. Selv om embryoet fortsatt er mikroskopisk lite, er grunnstrukturen nå på plass. Dette legger scenen for neste avgjørende fase – gastrulasjonen i uke 3, hvor de tre kimlagene dannes og kroppens grunnleggende plan etableres.