La placenta è un organo endocrino di transito e un annesso embrionale che mette in rapporto l'embrione in via di sviluppo con le vie genitali materne, permettendo un interscambio metabolico fondamentale tra il feto e la madre. Questo organo dinamico, la cui formazione e struttura variano notevolmente tra le diverse specie, è cruciale per il successo della gravidanza. La sua complessità morfologica e funzionale ha reso la placenta oggetto di intensi studi, con l'obiettivo di comprendere meglio i meccanismi di sviluppo, scambio e regolazione che la caratterizzano.
La Placenta Emocoriale: Un Interfaccia Diretta per lo Scambio
La placenta emocoriale è un tipo specifico di placenta in cui l'epitelio coriale è a contatto diretto con le lacune ematiche materne. Questo tipo di organizzazione favorisce un interscambio particolarmente efficiente di sostanze tra madre e feto, riducendo le barriere tra i due sistemi circolatori. Essa è tipica dei roditori, inclusa la cavia, e anche della donna, dove l'epitelio coriale è direttamente irrorato dai vasi sanguigni materni. La placenta endometriale o deciduale, tipica degli umani e dei primati superiori, vede l'epitelio uterino subire una profonda trasformazione, formando uno strato chiamato decidua. In questo tipo di placenta, i villi coriali sono immersi direttamente nel sangue materno.
La Cavia (Cavia porcellus) come Modello di Studio in Placentologia
La cavia (Cavia porcellus), il roditore caviomorfo più noto, è diventata un modello animale di riferimento per gli studi sulla placenta. Questa rilevanza è dovuta principalmente a due fattori: la placenta della cavia è la placenta meglio studiata tra i roditori caviomorfi e presenta una barriera feto-materna molto simile a quella della placenta umana. Questa somiglianza la rende un "modello animale perfetto" per i placentologi, consentendo di studiare meccanismi specifici che potrebbero essere direttamente traslabili alla condizione umana. La sua utilità come modello risale già al 1892, e nel XX secolo ha iniziato il suo trionfo mondiale come animale da compagnia. La cavia è l'unico caviomorfo veramente addomesticato.
Il parenchima placentare della cavia è composto da un labirinto corioallantoideo, un labirinto vascolarizzato materno-fetale per lo scambio, e da una placenta del sacco vitellino.
Sviluppo Morfometrico e Diagnosi di Gravidanza nella Cavia
Studi dettagliati sulle cavie hanno permesso di misurare il processo di crescita e lo sviluppo placentare dell'embrione e dei feti tramite ecografia. Embrione, feto e placenta sono stati monitorati dal giorno 15 dopo l'accoppiamento fino alla fine della gestazione. Analisi morfometriche, basate su regressioni lineari e quadratiche, hanno identificato buoni indicatori dell'età gestazionale: il diametro placentare, il diametro biparietale, la lunghezza renale e la lunghezza vertice-coccige (crown rump).
Il battito cardiaco embrionale è stato rilevato per la prima volta in media a 22,5 giorni. Il diametro placentare ha mostrato un aumento costante dall'inizio della gestazione, mantenendosi fino al termine, e ha presentato una correlazione quadratica con l'età gestazionale (r(2) = 0,89). Il diametro placentare medio alla fine della gravidanza era di 3,5 ± 0,23 cm. Entro il giorno 30, è stato possibile misurare il diametro biparietale, che ha seguito un andamento lineare di aumento fino alla fine della gestazione (r(2) = 0,95). Il diametro biparietale medio alla fine della gravidanza era di 1,94 ± 0,03 cm. I reni sono stati osservati per la prima volta al giorno 35 come strutture iperecogene senza la distinzione degli strati midollare e corticale; di conseguenza, l'equazione del modello di regressione tra lunghezza renale ed età gestazionale presenta una relazione quadratica (r(2) = 0,7). La lunghezza vertice-coccige ha mostrato una crescita lineare semplice, a partire da 15 giorni di gestazione, esibendo un'alta correlazione con l'età gestazionale (r(2) = 0,9). I cuccioli sono nati dopo una gestazione media di 61,3 giorni. Questi parametri (diametro biparietale, diametro placentare e lunghezza vertice-coccige) sono considerati adeguati indicatori predittivi dell'età gestazionale nelle cavie grazie al loro elevato indice di correlazione.
Architettura e Composizione Unica della Placenta di Cavia
La placenta della cavia è caratterizzata da una struttura complessa. Consiste principalmente nella placenta corioallantoidea, l'organo principale di scambio feto-materno, di forma discoidale. Questa è la zona di scambio labirintica, dove il sangue materno si trova nelle lacune ematiche materne, e le sue sezioni più centrali sono irrorate da capillari fetali. È altamente vascolarizzata e si sviluppa a partire dalla fusione dei villi coriali del feto con la mucosa dell'utero materno.
La placenta di cavia comprende diverse componenti:
- Placenta corioallantoidea: Questa è la placenta principale o "disco", che costituisce circa l'80% del volume placentare principale al termine. È l'organo principale di scambio feto-materno. Presenta lobi labirintici che attraversano verticalmente il disco placentare, lunghi da 5 a 8 mm e con diametro tra 1 e 2 mm.
- Placenta del sacco vitellino: Accanto alla placenta corioallantoidea, un altro organo di trasporto è la placenta del sacco vitellino, che rimane strettamente attaccata al sacco vitellino. È stata descritta come un importante organo per il trasferimento di proteine dalla madre al feto.
- Subplacenta: Una caratteristica speciale di tutte le placente dei caviomorfi è la subplacenta. Questa struttura si sviluppa alla base della placenta principale e si trova sopra una grande zona centrale di degenerazione. Inizialmente, la subplacenta è una massa di cellule trofoblastiche e lacune materne, che poi degenera, ed è l'ultima ad essere raggiunta dai vasi fetali. Il suo significato funzionale è ancora un mistero, ma non sembra fungere da organo di scambio feto-materno in alcuna fase della gravidanza. Nonostante la sua degenerazione, la subplacenta sembra essere l'unica potenziale fonte di invasione trofoblastica.
Gli studi hanno rivelato che i lobi labirintici, che verticalmente attraversano il disco placentare, costituiscono circa l'80% del volume placentare principale al termine.
La Barriera Feto-Materna nella Cavia: Meccanismi di Scambio
La barriera feto-materna nella cavia è di tipo emocoriale, il che significa che il trofoblasto è direttamente a contatto con il sangue materno. La struttura di questa barriera è particolarmente interessante:
- Sinciziotrofoblasto: Costituisce lo strato più esterno, a contatto con il sangue materno. Le sue superfici sono sorprendentemente simili a quelle della placenta umana a termine.
- Citotrofoblasto: Queste cellule, una volta uscite dal ciclo cellulare, iniziano la differenziazione per circa due giorni, dopodiché avviene la fusione sinciziale.
- Macrofafo fetale: Tra il sinciziotrofoblasto e il tessuto connettivo fetale è interposto tessuto connettivo, principalmente macrofagi. Questi macrofagi sono stati studiati per la loro associazione con i vasi fetali.
La placenta della cavia presenta un sistema di scambio a controcorrente, dove il sangue materno e quello fetale circolano in direzioni parallele ma opposte. Questo sistema è altamente efficiente per lo scambio di ossigeno e nutrienti. La placenta di cavia è anche nota per essere particolarmente suscettibile ad artefatti post-mortem e di fissazione, con tecniche di perfusione che offrono risultati superiori per la visualizzazione della barriera feto-materna.
Invasione Trofoblastica e Rimodellamento Vascolare
L'invasione trofoblastica è un processo cruciale nella placentazione della cavia. Questa invasione inizia nella terza settimana di gestazione con un'invasione interstiziale di citotrofoblasto. L'area subplacentare è l'unica potente fonte di citotrofoblasto. Le cellule trofoblastiche migrano dalle colonne trofoblastiche e si infiltrano nel miometrio. Alcune cellule trofoblastiche invadono anche le pareti arteriose trasformando le arterie uteroplacentari. Le cellule trofoblastiche endovascolari sostituiscono largamente l'endotelio, le lamine basali e tutti gli elementi elastici, e le cellule muscolari lisce della media sembrano scomparire. Le arterie uteroplacentari subiscono una dilatazione significativa, che può raggiungere diametri di 1,5-2,0 mm, perdendo la loro capacità di vasoregolazione. Questo rimodellamento è essenziale per garantire un adeguato apporto di sangue materno al labirinto placentare.
Le arterie uteroplacentari, rami delle arterie arcade, passano attraverso il labirinto e lo riforniscono di sangue materno. Il drenaggio del sangue venoso inizia dalla superficie dei lobi labirintici. Un anello venoso basale, situato vicino alla subplacenta, drena in 3 o 4 vene uteroplacentari che accompagnano le rispettive arterie. L'invasione trofoblastica nella cavia è un processo dinamico che continua per tutta la gravidanza. Il destino delle cellule trofoblastiche endovascolari è la morte per apoptosi poco prima del parto. Dopo il parto, i cambiamenti nelle pareti arteriose sono reversibili, con le arterie che riacquistano la loro funzione e struttura normale entro pochi giorni.
Funzioni Endocrine e Ruolo della Subplacenta
La placenta, oltre al suo ruolo di scambio, è un organo endocrino che produce diversi ormoni essenziali per il mantenimento della gravidanza. Sebbene il testo fornito non specifichi le precise quantità ormonali prodotte dalla placenta di cavia, alcune funzioni endocrine generali sono state evidenziate:
- Progesterone: È fondamentale per lo sviluppo embrionale primario, fornendo lo stimolo per un'elevata secrezione da parte delle ghiandole endometriali. L'elevata concentrazione di progesterone è responsabile del "blocco del progesterone", che inibisce le contrazioni miometriali. La placenta della cavia presenta anche una capacità di legame con il progesterone (PBP) nel suo tessuto, con il progesterone che viene secreto nella circolazione materna e può influenzare l'emivita biologica e i livelli circolanti.
- Estrogeni: La placenta secerne estrogeni, soprattutto durante l'ultima parte della gravidanza.
- Lattogeno placentare: Un ormone polipeptidico prodotto dalla placenta.
- Relaxina: Una glicoproteina prodotta dal corpo luteo o dalla placenta a seconda della specie (donna, cavalla, cagna, scrofa, scimmia, coniglia, ma non bovina), molto importante per il parto. La sua sintesi è stimolata dalle PGF2a. Causa l'ammorbidimento del tessuto connettivo nella cervice e l'elasticità dei legamenti pelvici, facilitando in tal modo il passaggio del feto.
La funzione specifica della subplacenta rimane un mistero. Nonostante la sua presenza distintiva e la sua degenerazione durante la gravidanza, non sembra fungere da organo di scambio feto-materno. Tuttavia, le cellule che la compongono sono in grado di produrre molecole che legano il progesterone, che vengono secrete nella circolazione materna.
Classificazioni Placentari: Inquadramento della Cavia nel Contesto Generale
Per comprendere appieno la placenta della cavia, è utile inquadrarla nelle diverse classificazioni placentari, che evidenziano la sua specificità e la sua somiglianza con altre specie.
Classificazione basata sugli annessi embrionali coinvolti:
Tutti i mammiferi hanno una placenta allantocoriale, che presenta tre strati extraembrionali fetali: l'endotelio che riveste i vasi sanguigni dell'allantoide, il tessuto connettivo mesodermico corioallantoideo e l'epitelio del corion che deriva dal trofoblasto.
- Coriale (carnivori): il corion è privo di vasi poiché l'allantoide si sviluppa tardivamente. Gli scambi avvengono attraverso il celoma extraembrionale. Durante l'annidamento, il trofoblasto invade la mucosa uterina formando un punto di attacco non vascolarizzato.
- Corio vitellina (equino): permane finché il sacco vitellino aderisce al corion per terminare con la formazione del celoma extraembrionale.
- Allantocoriale (placenta definitiva): Si forma quando l'allantoide va ad occupare tutto il celoma extraembrionale (con la fusione del mesoderma allantoideo con il mesoderma del corion) e i suoi elementi vascolari invadono il corion.
Classificazione istologica:
Questa classificazione descrive il numero di strati di tessuto che separano il sangue materno da quello fetale.
- Adeciuata (suidi, equidi, ruminanti): non c'è perdita di tessuto né all'impianto, né durante la gestazione, né durante il parto. Il corion fetale è a contatto con l'epitelio uterino (epitelio coriale).
- Parzialmente deciduata (bovino, pecora, capra): si ha perdita, al momento del parto, di una parte dell'endometrio che forma la placenta funzionale. L'epitelio uterino è parzialmente eroso alla sommità delle travate delle cripte (sindesmocoriale). La placenta bovina, precedentemente definita sindesmocoriale, è ora descritta come "cotiledonata sinepiteliocoriale", dove il termine "sin" descrive la presenza di sincizi feto-materni e "epiteliocoriale" si riferisce alla semplice interdigitazione microvillare.
- Deciduata (carnivori, primati, roditori): si ha perdita dell'endometrio durante lo sviluppo della placenta. L'epitelio coriale è direttamente in contatto con l'endotelio vasale (endotelio coriale) o con le lacune ematiche (emocoriale). La placenta della cavia è di tipo emocoriale deciduata.
Classificazione topografica:
Questa classifica la distribuzione dei villi coriali sulla superficie del corion.
- Diffusa (cavallo, maiale): la zona di contatto tra i tessuti materni e fetali occupa la maggior parte dell'allantocorion.
- Cotiledonare (ovino, bovino): presenta aree circoscritte (caruncole uterine), alle quali aderisce l'allantocorion. Nella vacca sono stati osservati 70-120 cotiledoni; al 25° giorno il corion inizia a fissarsi alle caruncole dell'utero.
- Discoidale (uomo, scimmia, roditori): i villi occupano una superficie discoidale. La placenta della cavia è di tipo discoidale.
- Zonata (singola = cane, gatto; doppia = furetto, procione): i villi sono disposti in forma di fascia anulare.
Quindi, la cavia possiede una placenta allantocoriale, emocoriale, deciduata e discoidale. Questa combinazione la rende particolarmente simile, in termini di barriera feto-materna, alla placenta umana, giustificando il suo utilizzo come modello.
Annessi Embrionali e Loro Sviluppo Comparativo
Lo sviluppo delle membrane fetali è simile a quello degli uccelli, con la differenza che nello zigote dei mammiferi, il sacco vitellino si sviluppa poco ma svolge un ruolo essenziale nelle fasi iniziali dell'emopoiesi. Dopo la formazione della placenta, la nutrizione istiotrofica viene integrata e successivamente sostituita da quella emotrofica, nella quale i metaboliti essenziali sono forniti dalla circolazione materna.
Il corion è formato dal trofectoderma e dal mesoderma non vascolarizzato e prende anche il nome di "somatopleura". Esso produce delle pliche di tessuto che circondano l'embrione e lo racchiudono formando un sacco a contenuto liquido, l'amnios. Al giorno 35 di gestazione nella bovina, l'embrione con il suo sacco amniotico completamente formato viene definito "vescicola amniotica". Terminata la formazione dell'amnios, dalla porzione terminale dell'intestino embrionale emerge una vescicola endodermica, l'allantoide. "Splancnopleura" è il nome attribuito alla parete del sacco vitellino. L'allantoide è in continuazione con il tratto urogenitale dell'embrione e raccoglie i prodotti di scarto di quest'ultimo. L'allantoide è riccamente vascolarizzato e, fondendosi con il corion (a formare l'allantocorion), si espande nei cotiledoni assumendo il ruolo fondamentale di organo deputato agli scambi gassosi.
Fino al giorno 45 di gestazione nella bovina, le due membrane appaiono ancora ben distinguibili microscopicamente: l'allantoide è formato da cellule appiattite mentre il corion da cellule epiteliali cuboidali.
Placenta Bovina: Un Esempio di Morfologia e Terminologia Specifica
Sebbene l'attenzione principale sia sulla cavia, la descrizione dettagliata della placenta bovina offerta dai dati evidenzia l'importanza di una terminologia precisa in placentologia. La placenta bovina è definita "cotiledonata sinepiteliocoriale". L'epitelio uterino persiste nonostante sia inizialmente modificato in placche di sincizi ibridi materno-fetali, originati dalla migrazione e dalla fusione di cellule trofectodermiche ed epiteliali uterine. Le cellule trofoblastiche binucleate giganti (TGCs) si fondono con le cellule epiteliali uterine in cellule che possiedono fino ad otto nuclei. Queste placche vengono sostituite da nuove cellule epiteliali uterine verso il giorno 40 di gestazione; i sincizi di TGC-UE sono quindi transitori. Il termine "sin" descrive la presenza di sincizi feto-materni, mentre "epiteliocoriale" è riferito alla semplice interdigitazione microvillare tra trofoblasto ed epitelio uterino nel resto della placenta.
L'aggettivo "cotiledonare" indica la presenza di aree specializzate di proliferazione trofectodermica chiamate cotiledoni. Il placentoma è formato dall'interdigitazione tra i villi del corion (cotiledoni) e le cripte materne all'apice delle caruncole. I placentomi si presentano come strutture elevate, semicircolari, lisce e piatte; inizialmente sono individuabili solo nell'area di impianto dell'embrione, ma dal giorno 60 inizia la loro espansione nel corno gravido. Essi sono distinguibili macroscopicamente a partire dal 37° giorno. I placentomi sono circondati dalla giustapposizione di tessuto ghiandolare uterino e trofoblasto (aree interplacentomali).
Le cellule uninucleate del trofoblasto (UCTs) si differenziano in UTCs mature o nelle TGCs. Le UTCs mature possiedono granuli citoplasmatici legati alle membrane che vengono gradualmente rilasciati nella circolazione materna. La giunzione microvillare è formata dall'interdigitazione dei microvilli del trofectoderma e dell'epitelio uterino; intervallate tra le giunzioni vi sono lacune vascolari dove gli eritrociti materni sono fagocitati dalle UTCs e fungono da riserva di ferro per il feto. Le UTCs producono interferone τ, implicato nel riconoscimento materno della gravidanza, la cui produzione raggiunge il suo massimo al giorno 17 e prosegue fino a circa 35 giorni di gestazione. Le TGCs sono responsabili della secrezione di lattogeno placentare, progesterone, estrogeni, prostaglandine.
Un'altra popolazione cellulare placentare è rappresentata dai macrofagi. Il loro numero all'interno del tessuto connettivo cotiledonare incrementa fino a dieci volte verso l'ottavo mese di gravidanza. Si suppone che siano implicati nella risposta immunitaria fetale, anche se in corso di placentite micotica, batterica e da lieviti possono trasportare l'agente patogeno dalla placenta al feto attraverso le vene ombelicali. I macrofagi che risiedono nei placentomi appartengono ai cluster di differenziazione CD68+CD14+MHC classe II- e spesso anche al CD11b, mentre i macrofagi caruncolari esprimono CD68+CD14+MHC classe II+ e sono privi del CD11b.
Patologie e Condizioni Cliniche della Placenta
Le disfunzioni placentari possono avere conseguenze significative sulla salute del feto e della madre.
- Distacco prematuro delle membrane fetali: È spesso responsabile di mortalità perinatale, con una prevalenza stimata del 5-10%. Tra i fattori responsabili si ipotizzano le infezioni o una sovrapposizione anormale degli invogli sull'ostio cervicale interno (placenta previa).
- Ritenzione delle membrane fetali: Si verifica nel 5-10% delle bovine da latte quando gli invogli non sono espulsi entro 12 ore dal parto. L'immaturità placentare è la condizione fondamentale per la patogenesi della ritenzione. Sono stati individuati altri fattori responsabili come flogosi, edema non infiammatorio dei villi (torsione e/o taglio cesareo, distocia), involuzione prematura dei placentomi o iperemia. Un ruolo indiretto è attribuito a stress, stagione, sesso del feto, fattori nutrizionali, patologie dell'utero o del feto.
- Idroallantoide: È definita come la condizione in cui si ha un eccessivo accumulo di liquido allantoideo, anche dieci volte oltre i fisiologici 8-15 litri.
- Freemartinismo: Una condizione di anomalo sviluppo sessuale in un feto femmina gemello di un feto maschio. La vicinanza delle membrane fetali permette la creazione di anastomosi vascolari e di una chimera XX/XY. A causa del chimerismo, lo sviluppo degli organi riproduttivi del feto femmina è inibito e/o alterato.
Lo sviluppo placentare è massimo nella prima parte della gravidanza e può essere influenzato dall'apporto nutrizionale, dallo stress, dall'ipotermia e da infezioni concomitanti. La vascolarizzazione e la proliferazione placentare possono essere inibite tanto da apporti nutritivi insufficienti quanto eccessivi, probabilmente per alterata espressione di fattori angiogenetici.
Diagnosi di Gravidanza e Aspetti Clinici
La diagnosi di gravidanza può essere effettuata tramite palpazione transrettale a partire dal giorno 35 di gestazione per rilevare lo scivolamento delle membrane o "fetal membrane slip". Approssimativamente nello stesso periodo è possibile percepire anche la vescicola amniotica. Sebbene la bibliografia non sia concorde, studi più recenti negano la correlazione tra diagnosi di gravidanza eseguita tramite palpazione transrettale e morte embrionale/fetale. Una revisione sistematica pubblicata prima del 1997 afferma che una palpazione particolarmente vigorosa della vescicola amniotica può essere responsabile di un aumentato rischio di "atresia coli", un'anomalia dello sviluppo embrionale in cui l'ultimo tratto del canale gastroenterico è assente. L'Autore indica come preferibile la tecnica dello scivolamento delle membrane piuttosto che la palpazione della vescicola amniotica durante l'esecuzione della diagnosi manuale di gravidanza.
L'uso dell'ultrasonografia permette di evidenziare il sacco allantoideo dal giorno 22 al 27; l'amnios è visibile a partire dal giorno 30 circa. Anche il dosaggio delle PAGs (Pregnancy Associated Glycoproteins) può essere utilizzato per diagnosticare una gravidanza in atto nelle bovine tra i 28 ed i 30 giorni post inseminazione, con un valore di riferimento di 0.8 ng/mL o maggiori per una diagnosi positiva. La lunga emivita di queste glicoproteine può causare falsi positivi in caso di morte embrionale o fetale.
Anche per la cavia, la palpazione addominale è un metodo pratico per la datazione della gravidanza. Diverse fasi possono essere identificate, a partire dal giorno 10-15 con la rilevazione di piccoli rigonfiamenti nell'utero, fino alle fasi più avanzate (giorno 55 al termine) dove la lunghezza del feto può variare da 7 a 10 cm. Il tempo di avvicinamento al termine può essere identificato palpando la sinfisi.
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