ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАВИТИЕ ЧЕЛОВЕКА (часть 2)

 Часть 2

Вопрос 1.

Первая фаза гаструляции.

На 7-е сутки начинается  гаструляция – процесс роста, делений, миграции и дифференцировки клеток зародыша. Результатом является образование 3-х зародышевых листков.

Гаструляция человека идет в 2 фазы и затрагивает только эмбриобласт.

Первая фаза, в ходе которой образуется двухслойный зародыш, приходится на 7-е сутки, совпадая с началом имплантации. Основной механизм этой фазы – деляминация или расслоение, в результате чего клетки эмбриобласта располагаются двумя слоями. Верхний пласт высоких цилиндрических клеток называют эпибласт, нижний, состоящий из мелких кубических клеток – гипобласт.

Края гипобласта подворачиваются вниз и замыкаются в желточный пузырек. В центре эпибласта появляется полость и он превращается в амниотический пузырек. Соприкасающиеся стенки двух пузырьков утолщаются и вместе формируют зародышевый диск. Из него и сформируется тело зародыша.

Остальные части участвуют в закладке внезародышевых органов, которая происходит в течении следующих 5-6 дней. За это время из состава зародышевого щитка в бластоцель выселяются клетки внезародышевой мезодермы (мезенхимы).  Эти клетки формируют внутреннюю выстилку трофобласта, а также покрывают сверху зародышевый и амниотический пузырьки. Таким образом,  формируются  амнион, желточный мешок и хорион. Каждый из этих внезародышевых органов состоит из двух слоев – эпителия и внезародышевой мезодермы. За счет выселяющейся мезенхимы также образуется мощный тяж внезародышевой мезодермы, который прикрепляет пузырьки к стенке хориона. Несколько позже в него врастает эпителий. Так появляется аллантоис.

Вопрос 2.

Вторая фаза гаструляции начинается только на 14—15-е сутки. В период между  фазами активно формируются только внезародышевые органы, обеспечивающие необходимые условия для развития зародыша.

Преобладающий механизм второй фазы – иммиграция, т.е.  выселения клеток. За счет митозов и клеточных перемещений, на поверхности зародышевого щитка возникает валик – первичная полоска, расположенная  вдоль центральной оси. На ее переднем конце формирует первичный бугорок. Вслед за этим, клетки начинают выселяться из состава эпибласта вниз. Место их миграции проявляется как первичная бороздка и первичная ямка.

Первым через первичную ямку выселяется материал прехордальной пластинки. Эта группа клеток включается в состав гипобласта и в дальнейшем будет служит источником для дифференцировки эпителиев воздухоносных путей, ротовой полости и пищевода. Таким образом, все эти эпителии происходят от верхнего, эктодермального листка и потому будут многослойны или многорядны.

Далее одновременно в промежуток между эпи- и гипобластом выселяются: через первичную ямку – материал будущей хорды, через первичную полоску – будущая мезодерма. Процесс миграции клеток идет с опережением в головной части зародыша и поэтому длина первичной полоски сокращается, смещаясь к каудальному концу зародыша. В результате этого процесса  формируется третий – хордо-мезодермальный листок. Хорда формирует осевой тяж для всего тела зародыша, а мезодерма плоскими крыльями лежит по обе стороны от нее. Место исчезнувшей первичной полоски в эпибласте занимают быстро делящиеся клетки нейрального зачатка

К концу третьей недели гаструляция завершается. Эпибласт оказывается разделен на эктодерму и мезодерму, а гипобласт теперь называется энтодерма.

Вопрос 3.

Формирование туловищной складки.

Начиная с 20—21-х суток происходит обособление тела зародыша от внезародышевых органов путем образования туловищной складки, которая на 20-е сутки достаточно отчетливо выражена. Зародыш все более отделяется от желточного мешка, пока не оказывается связанным с ним желточным стебельком, при этом энтодерма сворачивается в первичную кишку.

Зародышевый период окончен и с 4 по 8 неделю выделяют предплодный период. Уже с конца третьей недели начинается стремительная дифференцировка листков на эмбриональные зачатки, а вслед за этим – активный гисто- и органогенез.  К концу второго месяца завершается закладка всех систем организма.

Вопрос 4

Дифференцировка эктодермы.

Первичная эктодерма образует: нервную трубку, ганглиозные пластинки, плакоды. Кожную эктодерму, прехордальную пластинку и внезародышевую эктодерму (эпителий амниона).

Дифференцировка начинается с процесса нейруляции – нервная пластинка углубляется в виде желобка, а затем замыкается в трубку. Замыкание начинается в шейном отделе и распространяется назад. В головном отделе процесс задерживается, т.к. нужно создать достаточно клеток для зачатка головного мозга.

При смыкании трубки из краев нервного желобка выселяются клетки, которые ложатся по обе стороны от трубки. Так образуется нейральный гребень. Его клетки способны к миграциям. Отсюда клетки мигрируют двумя потоками.  Один идет наверх, внедряясь в наружные покровы тела. Это будущие меланоциты кожи. Другой поток идет в брюшном направлении, формируя симпатические и парасимпатиченские ганглии, а также мозговое вещество надпочечников. Остатки гребня сегментируются  и дают начало спинномозговым узлам.

После нейруляции в наружном листке остаются островками нервного зачатка, называемые «плакоды». Они участвуют в формировании органов чувств. После выселения нервной трубки говорят о вторичной или кожной эктодерме. Из нее развивается эпидермис со своими производными, а также многослойные неороговевающие  эпителии, которые служат источниками для целого ряда структур (см. слайд).

Вопрос 5

Дифференцировка мезодермы.

Мезодерма подвергается дифференцировке начиная с 20-х суток эмбриогенеза. Дифференцируется следующим образом. Вначале она пред­ставляет собой более или менее рыхлое скопление клеток (пресомитная мезодерма), а затем разделяется на дорзальную и вентральную мезодерму. Дорзальная мезодерма по длине зародыша разделяется на сегменты — со­миты. Сегментация дорзалыюй мезодермы начинается на переднем конце и быстро распространяется в каудальном направлении. Количество соми­тов нарастает во времени; на 22-е сутки их 7 пар, 25-е — 14, 30-е — 30, 35-е — 43—44 пары. Образование сомитов настолько важный этап эмбрио­генеза, что его часто выделяют как отдельный сомитный период.

Каждый сомит, в свою очередь, дифференцируется на 3 эмбриональных зачатка: наруж­ный — дерматом, средний — миотом, внутренний — склеротом. Из дерматома в дальнейшем сформируется дерма кожи. Миотом послужит источником скелетной по­перечнополосатой мышечной ткани. Из склеротома образуются костные и хрящевые ткани.

Вентральная мезодерма (спланхнотом) не подвергается сегмента­ции. Она разделяется на два листка — висцеральный и париентальный листки спланхнотома. Между ними находится вторичная полость тела — целом. Из листков спланхнотома развиваются: мезотелий сероз­ных оболочек, поперечнополосатая сердечная мышечная ткань, корковое вещество надпочечников, эпителий гонад.

Между дорзальной и вентральной мезодермой находится промежуточ­ная мезодерма, или нефротом. В передних отделах тела зародыша он сег­ментируется на сомитные ножки, в задних же сегментации не подвергается. Из сегментирован­ных отделов нефротома последовательно развиваются предпочка и пер­вичная почка, а в мужском организме — и выносящие канальцы придатка яичка. Несегментированная часть нефротома называется нефрогенной тка­нью. Она служит источником для формирования окончательной почки.

Вопрос 6

Одновременно с дифференцировкой компактных зачатков, все промежутки между ними заполняются отростчатыми, рыхло лежащими клетками. Их объединяют понятием «мезанхима». Мезенхима – это очень гетерогенная популяция дифференцирующихся клеток, мигрирующих из состава всех листков (можно говорить о нейромезенхиме, энтомезенхиме и т.д.) и многих зачатков (например из миотома – в формирующуюся конечность). Мезодермальная мезенхима также формирует ряд т.н. диффузных зачатков. Это ангиодермальный зачаток, из которого формируется эндотелий кровеносных сосудов и клетки крови,  гладкомышечный зачаток, зачаток волокнистых соединительных тканей.

Дифференцировка мезенхимы происходит под индуцирующим влиянием со стороны соседних эмбриональных структур. Например, энтодерма инициирует дифференцировку мезенхимных клеток в эндотелий сосудов.

Вопрос 7

Дифференцировка энтодермы

С момента появления туловищной складки выделяется кишечная энтодерма. По мере углубления складки она все больше обособляется от внезародышевой энтодермы, выстилающей желточный мешок. Кишечная трубка является источни­ком для образования эпителия желудка, кишечника, печени, желчного пузы­ря и поджелудочной железы. Все энтодермальные эпителии однослойны. Мезенхима вокруг первичной кишки преобразуется в соединительную ткань и гладкую мускулатуру.

От задней части кишки в амниотическую ножку врастает энтодермальный эпителий аллонтоиса.

На 4-й неделе в эктодерме образуется впячивание, которое прорываетсяв кишку. Так возникает ротовое отверстие. Немного позже в состав головной части кишечной трубки включится материал прехордальной пластинки.

Вопрос 8

Итак к концу первого месяца завершается нотогенез.

Нотогенез — это процесс образования осевого комплек­са зачатков. Осевым он называется потому, что образовавшиеся из заро­дышевых листков эмбриональные зачатки располагаются по длинной, са­гиттальной оси тела. В основе нотогенеза лежат три важных тесно взаи­мосвязанных процесса, происходящие в основном в течение 4-й недели эм­бриогенеза.

1. Нейруляция; 2. Дифференцировка зародышевых листков, в первую очередь мезодермы. 3. Образование туловищных складок с отделением за­родыша от внезародышевых органов и образованием кишечной трубки. Осевой комплекс включает следующих зачатки :

1.Кожная эктодерма.

2.Нервная трубка и ганглиозные пластинки.

3.Сомиты, состоящие из дерматома, миотома и склеротома.

4.Нефротом.

5.Спланхнотом.

6.Хордальный отросток

7.Кишечная трубка.

8.Мезенхима.

К 9-й неделе развития (начало 3-го месяца) длина зародыша составляет 40 мм, а масса около 5 г. и он имеет закладки всех систем, а его сердце уже начинает сокращаться. Однако период гисто- и органогенеза будет продолжаться вплоть до рождения.

Вопрос 9.

Механизмы эмбриогенеза.

Источником развития тканей являются эмбриональные зачатки. В свою очередь, эмбриональные зачатки развиваются из зародышевых листков в процессе их дифференцировки. В результате формируется осевой комплекс зачатков. Процесс образования тканей в эмбриогенезе из ткане­вых зачатков называется эмбриональным гистогенезом. Механизмы гис­тогенеза достаточно сложны и включают следующие компоненты:

1, Деление клеток. В результате деления клеток зачатка происходит нарастание клеточного материала, объема зачатка, достижение им крити­ческой массы, что запускает дальнейшие гистогенетические процессы. Ос­новным видом деления клеток в ходе гистогенеза является митоз. Он мо­жет быть стволовым, асимметричным и дифференцирующим, или кван-тальным. При стволовом митозе из одной материнской стволовой клетки образуются две дочерние стволовые клетки. Для асимметричного митоза характерно то, что из двух дочерних клеток одна является стволовой, а вторая вступает на путь дифференцировки. При квантальном митозе обе дочерние клетки отличаются от стволовых, поскольку уже приступили к

дифференцировке.

2.Рост клеток. Наряду с митозом рост клеток приводит к увеличению
общей массы зачатка ткани. В его основе лежат гипертрофия и гиперпла­
зия клеточных органелл, накопление включений.

3.Гибель клеток.

Запрограммированная гибель клеток, или апоптоз. По своему значе­-
нию клеточная гибель не менее важна для гистогенетических процессов,чем деление клеток. В результате апоптоза регулируется число клеток в раз­вивающейся ткани, происходит ее перестройка, исчезают рудиментарные за­чатки, элиминируются мутировавшие и дефектные клетки. Любопытно, что в некоторых случаях в ходе гистогенеза сразу образуется заведомо больше клеток, чем их необходимо для развития ткани, и это создает определенный материальный базис гистогенеза. В последующем лишние клетки погибают, причем уничтожаются менее полноценные или дефектные клетки. Особенно это явление выражено в нервной ткани, где в ходе гистогенеза гибнет от 50 до 85 % всех нейронов.

4.Миграция клеток. Различают пассивную и активную миграцию кле­
ток. Пассивная миграция — миграция в результате давления соседних
клеток. Активная миграция клеток происходит за счет работы внутрикле­
точных сократительных структур, связанных через подмембраниый слой с
поверхностными рецепторами.

5.Адгезия клеток и межклеточные взаимодействия (механизмы кле­
точной адгезии — см. цитологию). Для образования ткани необходимо,
чтобы клетки зачатка совершили миграционные процессы, а затем сфор­
мировали клеточные ансамбли. Инициация миграции связана с потерей
клетками зачатка адгезионных молекул (эта ситуация определяется как
конец адгезии — начало миграции). После начала миграции клеточная ад­
гезия контролирует миграцию клеток: мигрирующие в ходе гистогенеза
клетки узнают на поверхности других клеток или во внеклеточном мат-
риксе адгезионные молекулы, что обеспечивает целенаправленность мигра­
ции. После завершения миграции начинается процесс формирования нуж­
ных клеточных ансамблей. При этом в завершивших миграцию клетках
вновь появляются молекулы адгезии, и между клетками устанавливаются
взаимодействия (конец миграции — начало адгезии).

6.Детерминация (процесс определения пути, программы развития эмб­
риональных зачатков в направлении той или иной дефинитивной ткани).
Механизм детерминации связан со стойкой репрессией одних и дерепрес-
сией других генов, необходимых для развития клеток будущей ткани в
нужном направлении.

7.Дифференцировка — стойкое структурно-функциональное измене­
ние ранее однородных клеток, приобретение ими специфических черт стро­
ения для выполнения специфических функций. Молекулярно-генетических
основы дифференцировки — транскрипция, сплайсинг РНК, ее процессинг,
трансляция, т.е. синтез специфических и-РНК и на них — специфических
белков. Морфологической основой дифференцировки является образование
из специфических белков специфических клеточных органелл.

8.Эмбриональная индукция. Эмбриональная индукция — это на­
правление гистогенетических процессов в нужное русло путем выделения
одним зачатком веществ — индукторов, действующих на другой зачаток. В

 качестве эмбриональных индукторов могут выступать не только химические индукторы, биологически активные вещества и гормоны (вторичные ин­дукторы), но и самые обычные факторы: питательные вещества, уровень рН, концентрация электролитов, кислорода и др. (первичные индукторы).

Органогенез — процесс образования органов и систем органов из эмб­риональных зачатков. Этот процесс протекает обычно параллельно с гис­тогенезом, т.е. с образованием тканей в составе будущих органов, и отде­лить два процесса друг от друга невозможно. В процессе органогенеза организм зародыша разделяется на относительно независимо развивающи­еся местные системы, дающие орган. Многие механизмы гистогенеза и ор­ганогенеза являются общими.

На определенном этапе органогенеза образование органов становится невозможным без участия регуляторных механизмов. Таковыми являются нервные, эндокринные и иммунные регуляторные влияния.