background image

Fertilization, Implantation, 

early fetal development & 

placental development 

By  

Dr. Afraa Mahjoob Al-Naddawi  


background image

The human body has two types of cells:  

1) Somatic cells: contain 23 pairs of chromosomes 

(diploid), one of each pair originally is derived from 
the mother and the other is from the father.  

2) Germ cells: mature germ cells contain only one copy 

of each chromosome, i.e. they are haploid in number 
of chromosomes, these are found in the gonads 
(testes in male, ovaries in female).  


background image

background image

background image

background image

background image

Fertilization  is  the  fusion  of  ovum  and  sperm  to  form  a 

new  microorganism  (called  zygote),  this  process 
usually  takes  place  in  the  ampullary  region  of 
fallopian tube and it is composed of:  

1. Penetration of 

corona radiata.  

2. Penetration of 

zona pellucida

3. Sperm head attaches to ovum membrane.  

4. The  ovum  reacts  to  sperm  contact  by  zonal  reaction 

and  completion  of  the  second  meiotic  division  from 
metaphase  II  and  expulsion  of  second  polar  body, 
thus forming the female haploid pronucleus.  

 


background image

5. Once within the oocyte, the sperm tail degenerates 

and  the  head  enlarges  to  be  transformed  to  male 
pronucleus.  

6. Male  and  female  pronuclei  approximate  and  fuse 

forming the zygote which returns to diploid genetic 
constitution.  

 


background image

background image

• Fertilization  of  the  ovum  must  occur  a  few  hours  and  no 

more than a day after ovulation 

 

 

 

 

• 1  week  postfertilization  corresponds  to  approximately  3 

weeks from the last menstrual period in women with regular  
28-day cycles 


background image

Fertilization in the fallopian tube 

  

 

  

zygote 

  

a diploid cell with 46 chromosomes 

  

blastomeres 

  

morula 

(solid mulberry-like ball of cells) 

enters the uterine cavity about 3 days after fertilization 

 

gradual accumulation of fluid between the cells of the 

morula 

  

early blastocyst 

 


background image

Cleavage  of  the  zygote  and 

formation of the blastocyst.  

A  through  D  show  various  stages 

of  cleavage.  The  period  of  the 
morula  begins  at  the  12-  to  16-
cell  stage  and  ends  when  the 
blastocyst  forms,  which  occurs 
when  there  are  50  to  60 
blastomeres present.  

and 

are 

sections 

of 

blastocysts.  The  zona  pellucida 
has  disappeared  by  the  late 
blastocyst stage (5 days).  

The  polar  bodies  shown  in  A  are 

small,  nonfunctional  cells  that 
soon degenerate. 

 


background image

• In a 58-cell blastocyst,  

– differentiates into: (4 to 5 days after fertilization) 
– inner cell mass - five embryo-producing cells  
– trophoblasts - 53 cells 
 

 

 


background image

background image

Implantation: a process by which the blastocyst attaches 

to  the  uterine  wall  and  penetrates  first  the 
endometrium then the circulation of the mother to form 
the placenta.  

It is divided into 3 phases:  

1. Apposition.  

2. Adhesion.  

3. Invasion:  penetration  of  the  syncytiotrophoblast  and 

cytotrophoblast into the endometrium, inner third of the 
myometrium and uterine vasculature.  


background image

• Occurs 6 or 7 days after fertilization 
• Uterine receptivity limited to days 20-24 
• Apposition  –  blastocyst  loosely  adheres  to  the 

endometrial  epithelial,  most  commonly  on  the  upper 
posterior wall of the uterus 

• Integrins  -  mediate  the  adhesion  of  cells  to 

extracellular matrix proteins 

 


background image

First weeks of human development: 
Blastocyst embedded in endometrium.  


background image

TROPHOBLAST DIFFERENTIATION  

(8th DAY POSTFERTILIZATION) 

• cytotrophoblasts  

– inner layer of primitive mononuclear  
– germinal cells for the syncytium 
– primary secretory component within the placenta 

• syncytiotrophoblast 

– amorphous cytoplasm 
– without cell borders 
– multiple and diverse in size and shape of nuclei 


background image

FURTHER TROPHOBLAST DIFFERENTIATION (2 MAIN 

PATHWAYS): 

• Villous trophoblast 

– gives rise to chorionic villi of the placenta 
– transports O2 and nutrients between fetus and mother 

 

• Extravillous trophoblast  

– migrates into the decidua and myometrium 
– penetrates maternal vasculature 

 


background image

CLASSIFICATIONS OF  

EXTRAVILLOUS TROPHOBLAST 

 

• Interstitial  

– invades maternal deciduas  penetrates myometrium 

 form  placental bed giant cells 

– Surrounds maternal spiral arteries 

• Endovascular – penetrates the lumen of spiral arteries 

 


background image

EARLY TROPHOBLAST INVASION 

• Day 10 – blastocyst totally encased in the endometrium 
• Mechanisms  leading  to  trophoblast  invasion  into  the 

endometrium 

– similar to characteristics of metastasizing 

malignant cells 

• 7 ½ days after fertilization 

– Inner cell mass  

–  embryonic disc 
– Differentiate into a thick plate of primitive ectoderm 

and an underlying layer of endoderm 

• Chorionic  vesicle  –  cavity  completely  lined  with 

mesoderm 

• Chorion  –  chorionic  vesicle  membranes,  composed  of 

trophoblasts and mesenchyme 

• Body  stalk  –  join  the  embryo  to  nutrient  chorion,  later 

develops into umbilical cord 

 


background image

LACUNAE FORMATION WITHIN THE 

SYNCYTIOTROPHOBLAST 

• 12 days after conception 

 

• Syncitiotrophoblast of the trophoblast shell is permeated 

by  a  system  of  intercommunicating  channels  of 
trophoblastic lacunae 

 

• As  embryo  enlarges,  the  lacunae  become  filled  with 

maternal blood 

 

 

 


background image

DEVELOPMENT OF PRIMARY VILLOUS STALKS 

 

• Primary  villi  –  composed  of  a  cytotrophoblasts  core 

covered by syncitium 

 

• Complicated  labyrinth  –  formed  by  joining  of  lacunae, 

partitioned by solid cytotrophoblastic columns 

 


background image

Drawing of sections through implanted blastocysts. 
 A. At 10 days. B. At 12 days

 

after fertilization. The stage of development is characterized by 

the

 

intercommunication  of  the  lacunae  filled  with  maternal  blood.  Note  in  B  that

 

large 

cavities  have  appeared  in  the  extraembryonic  mesoderm,  forming  the  beginning  of  the 
extraembryonic coelom. Also note that extraembryonic endodermal cells have begun to form 
on the inside of the primitive yolk sac. (From 

Moore, 1988.

)

 


background image

CHORIONIC VILLI 

• 12th  day  after  fertilization  –  chorionic  villi  can  first  be 

distinguished 

• Secondary  villi  –  formed  by  mesenchymal  cords 

invading the solid trophoblast columns 

• Tertiary villi – secondary villi with  angiogenesis 

 

• 14th or 15th day after fertilization  

• maternal arterial blood enters the intervillous space 

• 17th day 

• fetal blood vessels are functional 
• Placental circulation is established  

 


background image

background image

background image

DECIDUAL SPIRAL ARTERY INVASION 

• Extravillous trophoblast 

• Interstitial trophoblast  

• surround the maternal spiral arteries 
• constitute a major portion of the placental bed 
• penetrates the decidua and adjacent myometrium 
• functions to prepare vessels to facilitate invasion by 

the endovascular trophoblast  

• Endovascular trophoblast  

• penetrates the lumen of the spiral arteries 

 

• Timing of the development of uteroplacental vessels 

• 1st wave - before 12th weeks postfertilization 
• 2nd wave - 12th-16th weeks postfertilization 

 


background image

DEVELOPMENT OF CHORION AND DECIDUA 

• Chorion frondosum  

• so-called leafy chorion 
• fetal component of the placenta 
• proliferation  of  the  chorionic  villi  in  contact  with  the 

deciduas basalis  

 

• Chorion Laeve  

• smooth chorion 
• Avascular  fetal  membrane  that  touches  the  decidua 

parietalis 

• Composed of cytotrophoblasts and fetal mesodermal 

(mesenchymal)  cells  that  survive  in  a  relatively  low-
oxygen atmosphere 

 


background image

• Chorion leave and amnion  

• separated by exocoelomic cavity until the end of 3rd 

month 

• form an avascular amniochorion 
• important  sites  of  molecular  transfer  and  metabolic 

activity 

• constitute  an  important  paracrine  arm  of  the  fetal-

maternal communication system 

 

• Decidua vera  

• area  where  deciduas  Capsularis  and  deciduas 

Parietalis merge 

 

 


background image

 


background image

 


background image

Placental Cotyledons 

 

• Certain  villi  of  the  chorion  frondosum  extend  from 

chorionic plate to the decidua and serve as anchoring 
villi 

• Each  of  the  main  stem  villi(truncal)  and  their 

ramifications  (rami)  constitute  a  placental  cotyledon 
(lobe)  

• For  each  cotyledon,  a  1:1:1  ratio  of  artery  to  vein  to 

cotyledon 


background image

The Placenta 


background image

The Amnion  

Innermost fetal membrane and is contiguous with amnionic 

fluid  

Avascular structure  

Provide  almost  all  of  the  tensile  strength  of  the  fetal 

membranes  

• protect against rupture or tearing  


background image

background image

FROM CONCEPTION TO BIRTH 

Phases of Prenatal Development 

• Period  of  the  zygote:  conception  through 

implantation 

• Period  of  the  embryo:  3rd-8th  week,  organ 

formation, heart beat 

• Period of the fetus: 9th week-birth 


background image

THE PERIOD OF THE ZYGOTE 

Blastocyst: 60-80 cells 

• Embryo – inner layer of blastocyst 
• Protective/nourishing tissues – outer layer 

Implantation:  

• 7-10 days after conception 
• Tapping mother’s blood supply through uterine 

wall 


background image

PRIMARY GERM LAYERS 

• Ectoderm 
• Mesoderm 
• Endoderm 


background image

THE PERIOD OF THE EMBRYO 

Ectoderm (outer layer) 

• Nervous system 
• Skin 
• Hair 

Mesoderm (middle layer) 

• Muscles 
• Bones 
• Circulatory system 

 

 


background image

Endoderm (inner layer) 

• Digestive system 
• Lungs 
• Urinary tract 
• Vital organs (pancreas, liver, etc.) 


background image

Developmental Milestones 

• 3rd week – neural tube 
• 4th week – heart beat 
• 7th week – a rudimentary skeleton 
• 7th-8th weeks – sexual development 

• If  male,  the  Y  chromosome  triggers  a 

reaction  to  produce  testes,  otherwise 
ovaries result 


background image

 
 
 
 
 
 
 
 

Figure 4.3 A human embryo at 40 days.

   


background image

THE PERIOD OF THE FETUS 

Third Month 

• Movement – cannot yet be felt by mother 
• Digestive  system  and  excretory  systems 

functioning 

• Reproductive system contains immature ova or 

sperm cells 

 


background image

Fourth-Sixth Months 

• Sucking, swallowing, breathing 
• Movements – felt by mother 
• Heart beat can be heard with stethoscope 
• Sweat glands functioning 
• Vernix – protects skin from chapping 
• Lanugo – fine hair helps vernix stick to skin 
• Visual and auditory senses are functional 

   


background image

Seventh 

– Ninth Months 

• Age of viability - 22-28 weeks – survival outside 

the womb is possible 

• Weight is 4 pounds (at end of 7th month) 
• 9th month – activity slows, sleep increases 
• Birth occurs 


background image

GESTATIONAL AGE 

Gestational age=Time since last menstrual period (LMP) 

EDC, EDD, EDB 

266 Days after fertilization 

280 Days after onset of LMP 

                         

 

Fertilization       

LMP 

Days   

 

 

266 

 

 

280 

Weeks 

 

 

38 

 

 

40 

Calendar Months 

 

8 3/4   

 

Lunar Months 

 

9 1/2   

 

10 

 


background image

Nagele’s Rule 
Add  7  days  to  the  first  day  of  the  last  normal  menstrual 

period, subtract 3 months and add 1 year.  

Example:  

1st day of LNMP=December 16 2006 

add 7 days = Dec. 23 2006  

subtract 3 months = Sept 23 2006 

add 1 year =Sept 23 2007, estimated due date (EDD) 


background image

TRIMESTERS 

Trimester 

1st 

week’s 1-13 

 

2nd 

week’s 14 - 26 

 

3rd 

week’s 27 and on    

          

 


background image

Thank you 




رفعت المحاضرة من قبل: AyA Abdulkareem
المشاهدات: لقد قام 38 عضواً و 249 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل