Внутрівітальне 3D-изображение с помощью OCT показывает маточный трубный канал мыши с эмбрионами на стадии преимплантации (красные сферы) внутри. Авторы: Huan Han и Shang Wang, Stevens Institute of Technology.
Роль фаллопиевой трубы в процессе беременности
Фаллопиева труба, также известная как яйцевод, отвечает за несколько критически важных процессов, ведущих к беременности. Она транспортирует сперматозоиды и яйцеклетки, обеспечивает оплодотворение и направляет эмбрионы на стадии преимплантации к матке по мере их развития.
Шан Ван, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Stevens Institute of Technology в США, говорит, что большинство функций яйцевода не были изучены в их естественной среде.
«Мы ещё не знаем, какие биологические механизмы обеспечивают их правильную работу, — говорит он. — Отсутствие этой информации является ключевой причиной того, что причины трубной внематочной беременности и бесплодия, связанного с маточными трубами, остаются в значительной степени неизвестными».
Новое окно в движение эмбрионов
Ван и его коллеги использовали оптическую когерентную томографию (ОКТ), чтобы заглянуть внутрь брюшной полости самок мышей. Этот подход открывает, как Ван описывает, «уникальное окно в движение эмбрионов и раннюю стадию их развития внутри фаллопиевой трубы».
Команда провела операцию на 12 самках мышей, имплантировав небольшое окно из стекла и смолы, чтобы они могли обойти кожу и мышцы и непосредственно визуализировать фаллопиевы трубы. Мыши находились под анестезией во время процесса визуализации.
Через окно они пропускали инфракрасный свет, который может проникать в ткани на глубину в несколько сотен микрометров. Отражённый свет затем измерялся для реконструкции глубины образца и получения детального трёхмерного изображения.
Это позволило исследователям зафиксировать динамику яйцевода и движение эмбрионов внутри фаллопиевой трубы.
«ОКТ была идеальным методом для этого исследования, поскольку она обеспечивала трёхмерную визуализацию без меток в масштабе, который позволял разрешать структурные детали во всём внутреннем пространстве яйцевода, одновременно фиксируя изображения достаточно быстро, чтобы визуализировать динамику тканей и клеток», — говорит Хуан Хань, докторант в лаборатории Вана.
Неизвестный механизм движения эмбрионов
Исследование выявило ранее неизвестный механизм «протекающего перистальтического насоса», который управляет движением эмбриона вперёд-назад по направлению к матке.
Волны мышечных сокращений берут начало в области фаллопиевой трубы, где происходит оплодотворение, — в ампулярной части, — и распространяются через перешеек — область, расположенную ближе к матке, где эмбрионы развиваются на стадии преимплантации.
Эта волна сокращения толкает жидкость и эмбрион вперёд, в то время как расслабление мышц на ранних стадиях сокращения притягивает его обратно за счёт всасывания. Сужение слизистой оболочки фаллопиевой трубы в местах поворота яйцевода может также останавливать это обратное движение эмбриона время от времени.
В результате этого получается «двунаправленное» движение эмбриона — как если бы он делал два шага вперёд и один шаг назад — и медленное общее движение к матке.
Этот, казалось бы, неэффективный процесс может быть именно тем, что нужно эмбриону для правильного развития.
«Во время процесса транспортировки в перешейке эмбрионы претерпевают критическое развитие на стадии преимплантации и становятся готовыми к имплантации в матку», — пишут авторы.
«С точки зрения доставки эмбрионов в матку, обнаруженный механизм протекающего перистальтического насоса с двунаправленным движением эмбрионов крайне неэффективен; однако именно такой способ перекачки и транспортировки обеспечивает время для процесса развития, что способствует успешной беременности».
«Кроме того… динамика перекачки с колебаниями эмбрионов, как считается, играет важную роль в генерации механических сигналов, которые поддерживают или даже регулируют клеточную активность во время преимплантационного развития, что мы изучим в нашей будущей работе», — говорит Ван.
«Теперь, когда мы понимаем нормальный процесс транспортировки эмбрионов, можно исследовать аномальные процессы, лежащие в основе связанных с этим расстройств и заболеваний», — говорит Ван.
«Это исследование — только начало раскрытия того, как яйцевод поддерживает беременность и раннее развитие эмбрионов, что в конечном итоге может привести к разработке более эффективных стратегий клинической помощи при внематочной беременности и некоторых формах бесплодия», — добавляет Хань.
Результаты опубликованы в журнале Biomedical Optics Express.