Embryo: Entwicklung, Einnistung, Abfaltung und Fehlbildungen

Was ist eigentlich ein Embryo? Vom Zeitpunkt der Befruchtung der Eizelle bis zur Entstehung eines lebensfähigen Wesens durchläuft der menschliche Organismus zahlreiche entscheidende Entwicklungsstadien. Diese frühen Phasen sind von zentraler Bedeutung, da während dieser Zeit die grundlegenden Strukturen und Organe des Körpers angelegt werden. Ein tiefgehendes Verständnis der Embryonalentwicklung bietet wertvolle Einblicke in die Biologie des Lebens und ist essenziell für die Bereiche der Medizin, Genetik und Entwicklungsbiologie. In diesem Artikel wird die Reise des Embryos von der Zygote bis zum Ende der achten Schwangerschaftswoche beleuchtet, um die Wunder und Herausforderungen dieses kritischen Lebensabschnitts zu erfassen.

Embryo – Definition

Ein Embryo ist ein frühes Stadium in der Entwicklung eines vielzelligen Organismus. In der menschlichen Entwicklung bezieht sich der Begriff “Embryo” auf das Entwicklungsstadium vom Zeitpunkt der Befruchtung der Eizelle bis zum Ende der achten Entwicklungswoche. Während dieser Phase durchläuft der Embryo zahlreiche Entwicklungsprozesse, die zur Bildung der grundlegenden Strukturen und Organe des Körpers führen.

Einnistung der Blastozyste

Die Embryonalperiode beginnt mit der Befruchtung einer Eizelle (Oozyte) durch ein Spermium. Aus dieser sogenannten Zygote entsteht durch Furchungen zunächst 2 Zellen (Blastomeren). Anschließend durchläuft der Zellverbund das 4- und 8-Zell-Stadium, um schließlich als Morula (ab etwa dem 16-Zell-Stadium) bezeichnet zu werden.

Nach einiger Zeit lässt sich eine äußere von einer inneren Zellschicht unterscheiden. Nun handelt es sich um eine Blastozyste, die etwa am 4. Tag nach Befruchtung im Uterus ankommt. Noch vor der Einnistung (Nidation) lässt sich ein innenliegender Embryoblast von einem außenliegenden Trophoblast unterscheiden. Letzterer entwickelt sich zu Plazenta und Chorion. Mit der Bildung des Embryoblast schlüpft die Bastozyste aus der Zona pellucida, die sie vorher weiter umgeben hat (sie ist also zu diesem Zeitpunkt nicht größer als eine Eizelle). Nun kann sie sich zwischen dem 5. und dem 10. Tag nach Befruchtung in der Gebärmutterschleimhaut einnisten (Nidation), die sie bald komplett überwachsen wird. Die Anheftung und Verwachsung mit dem Gebärmutteschleimhaut erfolgt durch den Trophoblast, der sich zum Synzytiotrophoblast (außen) und Zytotrophoblasten (innen) entwickelt.

Präembryonale Phase

Die Präembryonale Phase schließt die Vorgänge von der Befruchtung bis zum Abschluss der dritten Entwicklungswoche des Embryos mit ein. Die Embryoanlage entwickelt sich mit der zweiten Woche und beginnt mit der Bildung der zweischichtigen Keimscheibe im Embryoblast. Sie besteht aus einer hochzelligen (hochprismatischen) Zellschicht zum Trophoblast, den Epiblasten, und einer flachen Zellschicht, den Hypoblasten.

Amnionhöhle

Die Amnionhöhle bildet sich zwischen Epi- und Trophoblasten. Hierbei entstehen zunächst Spalträume, die zusammenfließen (primäre Amnionhöhle) und durch aus dem Epiblasten einwandernde Amnioblasten mit Epithel ausgekleidet werden (sekundäre Amnionhöhle). Der Amnionhöhle ist die Dorsalseite des Embryos zugewandt.

Dottersack

Auf der Seite des Hypoblasten entsteht währenddessen der primäre Dottersack, der sich aus der hier befindlichen Blastozystenhöhle entwickelt. Analog wandern hier Hypoblast-Zellen aus und kleiden den Dottersack als Heuser-Membran aus. Während des Wachstums der Chorionhöhle um den Embryo herum wird das Volumen des Dottersacks durch Abschnürungen reduziert. Es entsteht der sekundäre Dottersack, der bedeutend für die Darmentwicklung, die Bildung von Blutstammzellen und Urkeimzellen ist.

Chorion

Der Trophoblast wächst zunächst deutlich schneller als der Embryoblast. Dadurch entstehen zwischen Amnionhöhle, primären Dottersack und den Zellen des Zytotrophblasten Spalträume, die sich zunächst mit extraembryonalem Mesoderm füllen. Auch im Mesoderm entstehen Spalträume, die zusammenfließen und mit extraembryonalem Zölom ausgefüllt sind und das Mesoderm in ein inneres (den Embryo umgebendes) und äußeres Blatt teilen. Mit der Abschnürung vom primären zum sekundären Dottersack bezeichnet man das äußere (parietale Blatt) mit der ihm anliegenden Trophoblastenschicht als Chorion, das den Embryo umgebende Zölom als Chorionhöhle.

Gastrulation

Während der Gastrulation in der dritten Woche wandern die embryonalen Zellen und ordnen sich neu, um drei primäre Keimblätter zu bilden: das Ektoderm, das Mesoderm und das Endoderm. Diese Keimblätter sind die Grundlage für alle Gewebe und Organe des Körpers. Der Prozess beginnt mit der Bildung des Primitivstreifens auf der Oberfläche des Epiblasten, durch den Zellen einwandern und sich zu den verschiedenen Keimblättern differenzieren. Das Ektoderm entwickelt sich später zu Haut und Nervensystem, das Mesoderm zu Muskeln, Skelett, Kreislaufsystem und inneren Organen, und das Endoderm zu den Auskleidungen des Verdauungs- und Atmungstraktes. Die Gastrulation markiert somit den Übergang von einer einfachen Zellstruktur zu einer komplexeren Organisation, die die Grundlage für die weitere Entwicklung des Embryos bildet.

Neurulation

Ebenfalls in der dritten Woche beginnt die Neurulation, bei der sich das Neuralrohr bildet, aus dem später das zentrale Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) hervorgeht. Dies beginnt mit der Bildung der Neuralplatte aus dem Ektoderm, die sich faltet und schließt, um das Neuralrohr zu bilden, während sich gleichzeitig Neuralleistenzellen absondern, die sich zu verschiedenen Strukturen wie Nervenknoten und Teilen des peripheren Nervensystems entwickeln.

Embryo – weitere Entwicklung

Die präembryonale Phase endet mit der 4. Woche, in der der Embryo beginnt, sich abzufalten. Diese Abfaltung findet fast analog kraniokaudal und lateral statt. Dabei rollt sich der Organismus ein – kranial und kaudal entsteht eine Kopf- beziehungsweise eine Schwanzfalte. Insgesamt erinnert die Abfaltung daran, dass der Embryo sich die Amnionhöhle wie eine Kapuze überziehen und Richtung Dottersack einrollen würde. Dabei wird ein großer Teil des Dottersacks mit einbezogen, der in Vorderdarm (kranial) und Hinterdarm (kaudal) eingeteilt wird. Dazwischen befindet sich der Mitteldarm, der zunächst noch über den Dottergang (Ductus vitellinus) mit dem Dottersack verbunden ist. Dieser schließt sich nach und nach. Durch die laterale Abfaltung bildet sich darüber die äußere Leibeswand, die sich aus Ektoderm und dem parietalen Mesoderm entsteht. Das viszerale Mesoderm liegt hingegen um das Endoderm herum, das das Darmrohr auskleidet. Es bildet darüber hinaus das dorsale Mesenterium. Innerhalb des Abfaltung findet auch der Descensus des Herzens statt, womit dessen Entwicklung beginnt. Damit ist die Frühphase der Embryogenese abgeschlossen.

In den nächsten 3 Wochen findet die Organogenese statt, bei der sich die Organe aus den Anlagen heraus differenzieren und entwickeln. Der Embryo nimmt in seinen Zügen menschliche Gestalt an. Nach der 8. Woche ist die Organogenese abgeschlossen und er misst etwa 30 mm von Kopf nach Steiß. Mit Beginn des dritten Monats beginnt die Fetalperiode, die erst mit der Geburt endet.

Embryo – Klinik und Fehlbildungen

Fehlbildungen des Embryos (Teratologien) können durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden, die genetische, umweltbedingte und mütterliche Einflüsse umfassen. Genetische Ursachen beinhalten Mutationen oder Chromosomenanomalien, die von den Eltern vererbt werden oder spontan während der Embryonalentwicklung auftreten können. Umweltfaktoren wie die Exposition gegenüber schädlichen Chemikalien, Strahlung oder bestimmten Medikamenten während der Schwangerschaft können ebenfalls zu Fehlbildungen führen. Darüber hinaus können mütterliche Gesundheitszustände wie Diabetes, Infektionen oder eine unzureichende Ernährung das Risiko für Fehlbildungen erhöhen. Auch Lifestyle-Faktoren wie Rauchen, Alkohol- und Drogenkonsum der Mutter spielen eine signifikante Rolle. Eine Kombination dieser Faktoren kann die normale Entwicklung des Embryos beeinträchtigen und zu strukturellen oder funktionellen Anomalien führen.

Eineiige Zwillinge

Eineiige Zwillinge Entstehen wenn sich die Zellen innerhalb der präembryonalphase trennen (Zweiteilung). Dies kann in verschiedenen Stadien der Frühentwicklung entstehen, was zu verschiedenen Eihautverhältnissen der Embryonen führt:

• Trennung der Blastomere oder der Morula: zwei vollständig getrennte Blastozysten, die sich einzeln einnisten und eine getrennte Plazenta und Einhäute haben (wie bei zweieiigen Zwillingen).
• Trennung des Embryoblasten (ohne Trophoblast): jeder Embryo entwickelt seine eigene Amnionhöhle, aber sie teilen sich eine Chorionhöhle und eine Plazenta.
• Trennung im Stadium der zweiblättrigen Keimscheibe: Embryonen teilen sich alle Einhäute (Chorion, Anion und Plazenta)