Что такое эмбриогенез человека
Что такое эмбриогенез человека
В ходе развития клетки делятся (размножаются), приобретают новые функции или структуры (дифференцируются), перемещаются в пределах эмбриона (мигрируют) и подвергаются программируемой гибели (часто через апоптоз).
Эти четыре основных клеточных процесса действуют в различных комбинациях и разными путями приводят к росту и морфогенезу (буквально «создание формы»), создавая эмбрион нормального размера и формы, содержащий органы соответствующего размера и формы в нужном положении, из тканей и клеток с правильной архитектурой, структурой и функцией.
Хотя рост может казаться слишком очевидным, чтобы его обсуждать, он тщательно регулируется в ходе развития, и нерегулируемый рост чреват катастрофическими последствиями. Простое удвоение (один дополнительный цикл деления клетки) количества клеток (гиперплазия) или увеличение их размера (гипертрофия), вероятно, будет фатальным для организма.
Неправильная регуляция роста сегментов тела может вызывать тяжелые уродства и дисфункции, как при гемигиперплазии и других сегментарных нарушениях избыточного роста. Кроме того, тонкое дифференциальное регулирование роста может изменять форму ткани или органа.
Морфогенез происходит в развивающемся организме с помощью множества механизмов, таких как, например, дифференциальный рост, дифферен-цировка, регулируемый апоптоз, миграция клеток. В некоторых обстоятельствах слово «морфогенез» употребляют как общий термин, описывающий все развитие, но формально это неверно, так как морфогенез связан с процессом обсуждаемого здесь роста и приводит к нормально сформированной и функционирующей ткани или органу.
На 4-й день морула переходит в бластоцисту, клетки-предшественницы плаценты формируют стенки, внутри которых клетки, формирующие сам эмбрион, собираются с одной стороны, образуя внутреннюю клеточную массу. Это — та точка, когда продукт зачатия приобретает первое отчетливое проявление полярности, ось асимметрии, отделяющую внутреннюю клеточную массу (в основном формирующую готовый организм) от эмбриональных тканей, формирующих хорион и другие экстраэмбриональные образования (плаценту и т.д.).
Внутренняя клеточная масса затем подразделяется на эпибласт, формирующий собственно эмбрион, и гипобласт, создающий амниотическую мембрану.
Эмбрион имплантируется в эндометрий на 7-12-й день после оплодотворения. После имплантации происходит гаструляция, клетки перестраиваются в структуру, состоящую из трех групп клеток, названных первичными эмбриональными листками: эктодермы, мезодермы и эндодермы.
Три эмбриональных листка формируют разные структуры. Клетки эндодермального происхождения формируют центральную часть органов. Это клетки стенок кишечника, выстилка дыхательных путей и другие аналогичные структуры. Мезодермальное происхождение имеют почки, сердце, сосуды и структурные или опорные ткани организма. Почти исключительно мезодермального происхождения кости и мышцы выполняют две основных функции — структурную (физическая поддержка) и обеспечение необходимой опоры и нутритивной поддержки кроветворной системы. Из эктодермы формируются ЦНС, периферическая нервная система и кожа.
Следующие основные этапы развития — инициация нервной системы, создание основного плана строения тела, и затем органогенез, продолжающийся с 4 по 8 нед гестации. Положение и основные структуры всех органов к этому времени устанавливаются, а клеточные компоненты, необходимые для их полного развития, находятся на своих местах.
Обычно считают, что плодный период развития охватывает с 9 по 40 нед гестации, в это время в первую очередь происходят созревание и дальнейшая дифференцировка органов. Для некоторых систем органов развитие с рождением не прекращается. Например, мозг подвергается значительному развитию после родов, а конечности продолжают эпифизарный рост, заканчивающийся только после наступления половой зрелости.
Зародышевые (герминативные) клетки: передача генетической информации
Помимо роста и дифференцировки соматических тканей, организм также должен определить, какие клетки разовьются в гаметы взрослого организма. Этой цели служит образование половых (герминативных) клеток. Половые клетки коммитируются к последующему гаметогенезу и мейозу для того, чтобы индивидуум мог передавать свои генетические признаки, используя рекомбинацию и произвольное распределение хромосом.
Кроме того, при формировании половых клеток должен восстанавливаться полоспецифический эпигенетический импринтинг, требующийся для некоторых генов.
Стволовые клетки: поддержка регенеративных возможностей в тканях
Кроме программы определения дифференцировки, необходимой для развития, организм должен также установить тканеспецифические стволовые клетки, способные регенерировать различные клетки во взрослой жизни. Эти клетки наилучшим образом изучены в кроветворной системе.
Необходимый размер пула стволовых кроветворных клеток поддерживает система взаимодействующих продуктов генов. Эти регуляторы устанавливают баланс между использованием стволовых клеток в самовоспроизводстве и создании клеток-предшественниц, способных к дальнейшему развитию в различные зрелые клетки кроветворной системы.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Эмбриональное развитие
От момента образования зиготы и до выхода зародыша из яйцевых оболочек длится эмбриональный период развития.
Дробление зиготы
Важная особенность дробления в том, что не происходит увеличение в размере зародыша: клетки дробятся (делятся) настолько быстро, что не успевают накопить цитоплазматическую массу. Дробление зиготы человека является полным неравномерным асинхронным.
Бластуляция
Гаструляция (греч. gaster — желудок, чрево)
Гаструляцией называют стадию эмбрионального развития, в ходе которой клетки, возникшие в результате дробления зиготы, формируют три зародышевых листка: эктодерму, мезодерму и энтодерму.
У первичноротых животных на месте первичного рта (бластопора) образуется ротовое отверстие. К первичноротым относятся: кишечнополостные, плоские, круглые и кольчатые черви, моллюски, членистоногие.
У вторичноротых на месте бластопора формируется анальное отверстие, а ротовое отверстие образуется на противоположном полюсе. К вторичноротым относят хордовых и иглокожих (морских звезд, морских ежей).
Нейрула
Эта стадия следует за гаструлой. Ранняя нейрула представляет собой трехслойный зародыш, состоящий из энто-, экто- и мезодермы. На этапе нейрулы происходит закладка отдельных органов.
Все три зародышевых листка требуют нашего особого внимания, а также понимания того, какие органы и структуры из них образуются.
Из зародышевых листков образуются ткани, органы и системы органов. Такой процесс называется органогенезом. В период закладки органов важное значение имеет воздержание матери от вредных привычек (алкоголь, курение), которые могут нарушить процесс дифференцировки клеток и привести к тяжелейшим аномалиям, уродствам плода.
Некоторые лекарства также могут оказывать на плод тератогенный эффект (греч. τέρας — чудовище, урод), приводя к развитию уродств. Периоды закладки органов и система органов вследствие их большой важности носят название критических периодов эмбриогенеза.
Анамнии и амниоты
К анамниям относятся рыбы, земноводные.
Зародышевый орган, аллантоис, является органом дыхания и выделения.
За счет особых оболочек, развивающихся в ходе эмбрионального развития, амниона и серозы, у амниот формируется амниотическая полость. В ней находится зародыш, окруженный околоплодными водами. Благодаря такому гениальному устройству, амниотам для размножения и развития более не нужно постоянное нахождение в водоеме, они «обрели независимость» от него.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Эмбриогенез человека
Мы говорим об эмбрионе от оплодотворения до восьмой недели эмбрионального развития, после этого мы будем говорить о плоде до рождения.
Резюме
Удобрение
Зигота или яйцеклетка рождается в результате союза женской гаметы ( ооцита ) и мужской гаметы ( сперматозоида ). Гаметы производятся мейозом половых клеток. Следовательно, мужская гамета гаплоидна: она содержит только одну из двух хромосом каждой пары гомологичных хромосом зародышевой клетки, которая ее породила; женская гамета также гаплоидна, однако она заканчивает свой мейоз только в случае оплодотворения: только тогда ооцит становится яйцеклеткой, строго говоря, способной объединять геномы.
Гомологичные хроматиды самца и самки объединяются в зиготу. Таким образом, этот и его потомки содержат «смешанные» хромосомы, что обеспечивает разнообразие и уникальность человека. Зигота содержит всю информацию, необходимую для превращения себя в живой организм посредством сложного процесса сегментации и дифференциации клеток.
Сегментация: от яйца до морулы
На стадии 8–16 клеток феномен уплотнения инициирует первые события эмбриональной дифференцировки, создавая новое распределение клеток в моруле:
Бластуляция
Nidation
Клетки трофобласта выделяют жидкость, которая толкает кластер клеток в сегмент сферы. Таким образом, синцитиотрофобласт секретируется, он загружен лизосомами и все больше и больше распространяется в эндометрии благодаря своей функции металлопротеазы.
Гаструляция
Вступление
В процессе гаструляции создаются клеточные структуры, которые генерируют эмбрион и поддерживают его развитие.
С этой целью клетки бластоцисты дифференцируются, перемещаются и перестраиваются, образуя:
У человека гаструляция имеет «иммиграционный» тип. Зародышевый диск формируется на уровне эмбриональной пуговицы. Отдельные клетки мигрируют через диск с сопутствующей дифференцировкой на экто-, эндо- и мезодерму. Этот процесс характерен для всех млекопитающих, а также для их предков рептилий и птиц.
Эмбрион и питательные функции
На апикальном полюсе бластоцисты образуется кластер внутренних клеток, называемый «эмбриобластом», «эмбриональной кнопкой» или «внутренней клеточной массой» (ICM). Здесь начинается зарождение эмбриона. Проясняется питательная функция периферических клеток бластоцисты. Они составляют трофобласт, который расщепляется на синцитиотрофобласт (многоклеточная цитоплазма) снаружи и на цитотрофобласт внутри.
Эмбриобласт разделяется на эндобласт (гипобласт) и эктобласт (эпибласт). Между ним и цитотрофобластом амниотическая полость выдолблена. [Эпибласт и гипобласт вместе образуют эмбриональный дидермальный диск]. Клетки эпибласта дифференцируются в амниобласты и выстилают внутреннюю стенку амниотической полости. В синцитиотрофобластах открываются вакуоли, которые соединяются друг с другом, образуя капилляры, которые проникают в ткани матки и образуют пазухи матери. Вакуоли образуют пустоты, которые заполняются кровью. Эти сосуды составляют основу маточно-плацентарного кровообращения.
Первая пролиферация и миграция (на D-8) клеток из гипобласта вдоль внутренней стенки цитотрофобласта с образованием там тонкой мембраны (внеэмбриональной энтодермы, также называемой « мембраной Гейзера ( in) »), которая превращает бластоцель в первичный лецитоцеле ( в D-9).
Внешний вид мезодермы и рост амниона
Внеэмбриональный ретикулум (очень рыхлая бесклеточная ткань, которую также можно назвать «внеэмбриональной мезенхимой») появляется между мембраной Гойзера и цитотрофобластом после образования первичного вителинового мешка. Там открываются вакуоли, которые сливаются, образуя внеэмбриональный целом (или полость хориона), который заполняется жидкостью. Предполагается, что сетка создается мембраной. Мезодермальные клетки, которые, как говорят, являются дифференцированными клетками эпибласта, происходящими из каудальной части эмбрионального диска, мигрируют через ретикулум и, прикрепляясь, покрывают стенки внеэмбриональной полости. Эта внеэмбриональная мезодерма называется соматоплеврой на уровне цитотрофобласта, амниотической полости и эмбриональной ножки и спланхноплеврой на уровне внеэмбриональной энтодермы первичного и вторичного желточных мешков.
Новая миграция внеэмбриональных энтодермальных клеток отталкивает клетки предыдущей, мигрируя вдоль стенки первичного желточного мешка, а затем внутрь. Первичный желточный мешок, втягиваясь под давлением внеэмбриональной полости, разделяется на первичный желточный мешок и остаток, который быстро инвертируется: экзоэлемическая киста. Два новообразованных пузырька покрыты спланхноплеврой снаружи. Внеэмбриональная полость рассасывается разрастанием амниотической полости. Целомическая жидкость теряется, и внеэмбриональные соматоплевры амниона и внеэмбриональной полости сливаются.
Тридермальный эмбрион
Клетки эпибласта сходятся на дорсальной продольной оси эмбрионального диска и образуют там выпуклость, называемую «примитивной полосой». Оттуда клетки эпибласта проникают в диск и растворяются в диске, превращая бусину в бороздку. Клетки эпибласта знают тройную судьбу:
На этом этапе зародыш тридермальный. Он состоит из эктодермы, энтодермы и мезодермы, все три образованы из эпибласта.
Структурирование эмбрионального диска
Появление примитивной полоски определяет не только двустороннюю симметрию диска, но и каудокраниальную ориентацию его оси. « Узел Генсена », углубление, расположенное ближе к середине оси, завершает примитивную линию.
Невруляция
Метамеризация
Устанавливается артериовенозная система, позволяющая осуществить первый обмен между эмбрионом и матерью:
Очертание эмбриона
Это изоляция эмбриона и его придатков. Очертания и форма тела эмбриона обусловлены разным ростом амниона и желточного мешка. Он почти не развивается, амнион переполняет его со всех сторон.
Органогенез — это формирование органов у эмбриона
Во время эмбрионального развития образуются три зародышевых слоя, известных как эндодерма, мезодерма и эктодерма. Эти зародышевые слои дают начало различным частям развивающегося организма: эндодерма формирует желудочно-кишечный тракт и связанные с ним органы, мезодерма формирует мышцы и скелет, а также сердечно-сосудистые органы и мочеполовые органы, а эктодерма формирует эпидермис и нервные ткани.
Процесс органогенеза – это формирование органов в процессе эмбрионального развития. Это скоординированное событие, включающее миграцию и дифференцировку клеток с образованием “первичного”, которое в дальнейшем развивается, а также подвергается гистогенезу до полного формирования органа.
Как эндодерма развивается в органы?
Эндодерма – это зародышевой слой, который развивается в желудочно-кишечном тракте и железах, а также в других органах, которые ответвляются от желудочно-кишечного тракта.
Образование “кишечной трубки”
Как в эндодерме, так и в мезодерме трубка формируется из плоского листа клеток. Для формирования кишечной трубки клетки эндодермы образуют передний кишечный портал (AIP), складку в форме полумесяца, возникающую из передней части развивающегося эмбриона.
AIP и CIP встречаются в желточном мешке, где клетки с переднего конца эмбриона образуют часть ростральной кишечной трубки до желточного мешка, а клетки с заднего конца образуют часть кишечной трубки, каудальную до желточного мешка. Они образуют вентральную часть кишечной трубки, а вентральная часть кишечной трубки образована клетками в средней линии эндодермы. Исследования на мышах показали, что GATA4 является важным фактором транскрипции в формировании кишечной трубки.
Формирование органов
Как только кишечная трубка сформирована, клетки начинают набухать, распускаться и сворачиваться, образуя железы и органы: это включает щитовидную и паращитовидную железы, тимус, легкие, печень и поджелудочную железу.
Первый процесс – это утолщение эпителиального слоя, который затем может либо отпочковаться и мигрировать из кишечной трубки в мезенхимальные клетки (железы, образованные из ветвистых дуг, т. е. щитовидной железы), либо оставаться соединенным с кишечной трубкой протоком (печень, желчный пузырь, поджелудочная железа). Как только положение этих органов и желез определяется изменениями в эпителиальном слое, упомянутыми выше, такие процессы, как пролиферация/гибель клеток, адгезия и подвижность, работают на формирование органов.
Формирование сердца и сердечной трубки
Сердце возникает из мезодермы и является первым органом, который полностью функционирует у эмбриона. Процесс, посредством которого формируется сердце, сохраняется у всех позвоночных животных: образование сердечной трубки, петля справа и удлинение сердечной трубки и образование сердечных камер и клапанов.
Как и в случае с органами, полученными из эндодермы, первым процессом в формировании сердца является формирование сердечной трубки. Клетки-предшественники мигрируют латерально, что создает переднюю латеральную мезодерму. Дифференцировка и спецификация сердца происходит в этой области, более конкретно в передней боковой спланхнической мезодерме. Это осуществляется с помощью ряда сигнальных молекул, включая фактор транскрипции GATA4, и приводит к образованию сердечного полумесяца. По мере закрытия передней части происходят изменения, так что сердечный полумесяц меняет форму сердечной трубки, образованной внутренним эндокардиальным слоем и наружным слоем миокарда.
После формирования сердечная трубка поворачивается вправо – это первый случай, когда в эмбрионе устанавливается ось справа налево. Это сопровождается увеличением длины сердечной трубки, обусловленным добавлением клеток-предшественников сердца, а не пролиферацией клеток.
Формирование сердечных камер
Контролируемая экспрессия ряда генов приводит к образованию сердечных камер: “раздувающийся морфогенез” закольцованной сердечной трубки приводит к росту внешней кривизны, которая в конечном итоге сформирует сердечные камеры. Отчасти это происходит за счет поддержания более низких темпов роста во внутреннем цикле.
Перегородка и формирование клапанов сердца
Наряду с сердечными камерами также разрабатывается “сердечная подушка”, которая развивается в сердечные клапаны. Еще одной стадией развития сердца, необходимой для жизни, является разделение легочного и системного кровообращения, и это достигается образованием перегородок внутри сердца. Вкратце, это происходит путем слияния межжелудочковой перегородки, тракта оттока, межжелудочковой перегородки и межпредсердной перегородки.
Что такое эмбриогенез человека
В организме человека различают две интегративные системы – нервную и сердечно-сосудистую. Принято считать, что нервная система «ведает всеми процессами животного организма в его взаимодействии с факторами внешней среды» [8], что «…организм – это не сумма отдельных частей и органов, а живая целостная система, находящаяся в непрерывных взаимоотношениях с внешней средой… Целостность организма во взаимоотношениях с внешней средой определяется в первую очередь деятельностью нервной системы … в филогенезе и онтогенезе нервная система развивается в пределах эктодермы, … непосредственно граничащего с внешней средой наружного зародышевого листка» [4].
С моей точки зрения, нервная система лишь корректирует функции отдельных органов, их дистантные гуморальные связи (через движения сосудов и эндокринных желез) и, таким образом, жизнедеятельность организма в целом адекватно его состоянию в процессе его взаимодействия с окружающей средой («координатор» организма) [13]. Я предложил [10,14] пересмотреть существующие представления о роли сердечно-сосудистой системы в становлении общей конституции человека и ее типов, которая явно выходит за рамки гуморальной регуляции жизнедеятельности организма человека и его развития: органы этой системы различным образом участвуют в межорганных взаимодействиях, определяющих течение органогенеза 13. Происхождение сердечно-сосудистой системы, между прочим, так или иначе связывают с мезодермой [9], разделяющей и объединяющей два других зародышевых листка. Артерии являются важной частью сердечно-сосудистой системы. Она, по моему мнению, занимает центральное положение в структурно-функциональной организации развивающегося индивида, хотя сегодня не рассматривается или занимает второстепенное положение в известных построениях о конституции, общем устройстве тела человека. Но именно сосуды с кровью объединяют все органы всех систем и как локальные центры метаболизма в организме, и как автономные биомеханические агрегаты клеток, координируют гуморальным путем их не только функционирование, но и размещение, конструируют тело человека, направляя морфогенез дефинитивных корпоральных сегментов («конструктор» организма). В этом плане артерии выделяются среди сосудов всех типов как управляющий канал интегративной сердечно-сосудистой системы, благодаря наиболее жесткой структуре стенок и наиболее высокому кровяному давлению на протяжении всего онтогенеза человека. Поэтому артерии становятся стержнем сосудисто-нервных пучков, вокруг которых органы группируются в дефинитивные корпоральные сегменты 13.
Наименее изучены эмбриональные основы морфогенеза артериального скелета тела человека, хотя артерии играют важную роль уже в морфогенезе сомитов [14].
О механике закладки сердечно-сосудистой системы в эмбриогенезе человека.
В широко известном капитальном труде «Эмбриология человека» Б.М.Пэттен написал следующее: «Вначале сердце является двухслойным как в правой половине, так и в левой. Внутренний слой называется эндокрадом, так как он предназначен для формирования внутренней выстилки сердца. Наружный слой назван эпимиокардом, так как он дает начало мышечному слою стенки сердца и его эпимиокардиальной оболочке. Эндокард вначале образуется в виде пучков и тяжей мезенхимных клеток, расположенных между висцеральной мезодермой и энтодермой. Эти клетки начинают собираться в два главных пучка, лежащих по обеим сторонам от кишки. Вскоре после образования пучков в них появляется просвет и они приобретают название эндокардиальных трубок. Эндокардиальные трубки распространяются за пределы области сердца в виде ветвящихся пучков, из которых в дальнейшем образуются с головной стороны первичные аорты, а с каудальной – вены, входящие в сердце. Висцеральная мезодерма в том месте, где она окружает с боков эндокардиальные трубки, начинает вскоре заметно утолщаться, составляя эпимиокардиальный слой сердца» [16]. Вдоль будущего пути развивающегося сосуда образуются скопления мезодермальных клеток в форме тяжей и узлов, подобно тому, как происходит закладка эндокардиальных трубок. Из этих тяжей затем формируются полые трубки, выстланные слоем тонких уплощенных эндотелиальных клеток [6].
И. Станек [17] считал, что сердце у человека формируется в области так называемой кардиогенной пластинки, которая наблюдается уже у распростертых в плоскости зародышей под краниальным концом тела эмбриона, в сгущенной мезодерме спланхноплевры. Первой закладкой сердечной трубки является совокупность сгущенных мезенхимных клеток, лежащих в области кардиогенной пластинки. Эти клетки по обеим сторонам тела эмбриона распределяются в две продольно проходящие полоски, в которых впоследствии возникают просветы. Таким образом возникают две идущие продольно и латерально эндотелиальные трубки, располагающиеся по обеим сторонам головной кишки в двух складках мезенхимы, выпячивающихся в закладку околосердечной полости. Последняя формируется из щелей, возникающих дорсальнее кардиогенной пластинки.
О.В. Волкова и М.И. Пекарский [2] так описали закладку сердечно-сосудистой системы: «Первые закладки сосудов в теле эмбриона отмечены в период формирования первой пары сомитов. Они представлены тяжами, состоящими из скоплений мезенхимных клеток, расположенных между мезодермой и энтодермой на уровне передней кишки. Эти тяжи образуют с каждой стороны два ряда: медиальный («аортальная линия») и латеральный («сердечная линия»). Краниально эти закладки сливаются, образуя сетевидное «эндотелиальное сердце»… В эмбриогенезе человека сердце закладывается очень рано…, когда зародыш еще не обособлен от желточного пузыря и кишечная энтодерма представляет собой крышу последнего. В это время в кардиогенной зоне в шейной области, между энтодермой и висцеральными листками спланхнотомов слева и справа, скапливаются выселяющиеся из мезодермы клетки мезенхимы, образующие справа и слева клеточные тяжи. Эти тяжи вскоре превращаются в эндотелиальные трубки. Последние вместе с прилегающей к ним мезенхимой составляют закладку эндокарда».
Обращает на себя внимание постоянное использование разными авторами термина «мезенхима» для описания закладки сердца и других сосудов, причем не только кровеносных сосудов в период 1-го мес эмбриогенеза, но их, а также лимфатических сосудов и узлов у эмбрионов и даже у плодов. Однако А.Г.Кнорре заметил: «Собственно мезенхимой следует называть совокупность эмбриональных, рыхло и нередко сетевидно связанных друг с другом, большей частью отросчатых клеток, заполняющих промежутки между остальными более компактными закладками. Межклеточное вещество в составе мезенхимы представлено только межклеточной жидкостью. Если наступает ранняя тканевая дифференцировка некоторой части мезенхимы… эта часть зачатка перестает быть мезенхимой и становится эмбриональной соединительной тканью. В ней появляется основное вещество, представленное как аморфной основой, так и аргирофильными волокнами… Мезенхима довольно рано становится весьма гетерогенной, так как к ней примешиваются элементы разного происхождения… сосудистый эндотелий развивается не из обычных клеток мезенхимы, а из примешанных к ней клеток особого сосудистого зачатка – ангиобласта» [7]. Резюме: мезенхима – это не ткань и не источник только соединительной ткани.
Поэтому я таким образом описал начальные этапы развития сердечно-сосудистой системы у эмбрионов человека. Развитие всех сосудов, включая сердце, происходит из 2 источников, ангиобласта и мезодермы. Ангиобласт – специализированный зачаток сосудистого эндотелия. Проэндотелиальные зачатковые клетки возникают в эпибласте, а затем из него выселяются в первичную полоску у зародышей 2-2,5 нед, далее – в мезодерму. Из мезодермы ангиобласты мигрируют в мезенхиму одновременно с выселением энтомезенхимы и смешиваются с ней. В составе мезенхимы ангиобласты образуют компактные скопления – превазоиды. Их канализация приводит к формированию пузырьков-мешочков и трубочек – это вазоиды. Полимеризация вазоидов сопровождается развитием сердца и главных кровеносных стволов у зародышей 2,5–3,5 нед. Закладка сердца начинается примерно в середине 3-й нед эмбриогенеза, когда появляются первые сомиты. Источниками развития сердца служат проэндотелиальные зачатковые клетки (ангиобласты) и окружающие их мезенхимные клетки. Ангиобласты образуют парное скопление в области передних кишечных ворот, между желточным мешком и передней кишкой [9].
Предметом многих опытов и споров стали движения мезодермальных клеток сердца (ангиобластов) над энтодермой как часть вопроса о происхождении (источниках закладки) и механизмах морфогенеза первичного сердца. У зародышей позвоночных животных (от рыб до человека) сердце закладывается в виде пары трубочек, расположенных по обе стороны от передних кишечных ворот. Формирование складок эктодермы и мезодермы в виде головной туловищной складки приводит к соединению зачатков сердца вентральнее средней линии. Слияние зачатков сердца происходит в краниокаудальном направлении, от артериального конуса к предсердию. Зачатковые кардиомиоциты существуют еще до появления сердечных трубочек. M.E. Rawles (1948) экспериментально установила, что клетки эпибласта, из которых образуется сердце, движутся с периферии зародышевого щитка через его первичную полоску и на стадии головного отростка собираются по обе стороны от первичного узелка как кардиальная мезодерма [5].
Экспериментально показано обязательное условие нормального развития сердца: для этого необходимо взаимодействие мезодермы с энтодермой. R.L. De Haan (1963) применил метод прижизненной цейтрасферной киносъемки и проследил движения клеток латеральной и кардиальной мезодермы на стадии первичной полоски и головного отростка. Вначале осевая и кардиальная мезодермы широко перекрываются. Но по мере развития осевая мезодерма конденсируется по обе стороны хорды, а кардиальная мезодерма оказывается четко очерченной в более латеральных зонах. Вскоре переднемедиальный край каждого из двух кардиальных зачатков начинает распространяться кпереди и приобретать форму полумесяца. Вскоре после этого группы клеток лежащей под полумесяцем энтодермы меняют свою многоугольную форму на веретеновидную или серповидную, по-видимому, формируя проход для мигрирующих скоплений мезодермальных клеток [5]. Анализируя подобные данные, исследователи делали выводы о влиянии энтодермы на формирование закладки сердца. Дж. Иберт написал следующее: «Механизм этого направляющего влияния энтодермы неизвестен. Однако… При культивировании материала зачатка сердца были обнаружены тонкие протоплазматические нити, идущие от поверхности кардиальных клеток. Эти нити непрерывно образуются и исчезают, осуществляя случайные волнообразные движения. Быть может, благодаря таким «зондирующим» филоподиям клетки оказываются способными ощущать свойства контактирующих с ними поверхностей, обладающих большей адгезивностью. При таком объяснении возникают вопросы: являются ли лежащие впереди энтодермальные клетки более адгезивными, чем расположенные сзади?» [5].
Ч. Бодемер писал, что в течение первого дня развития куриного эмбриона в бластодерме у переднего конца первичной полоски образуются два скопления мезодермальных клеток – два мезодермальных зачатка сердца. Они возникают из клеток эпибласта, прошедших через первичную полоску и собравшихся в слое мезодермы по обе стороны от гензеновского узелка. В течение первых 24 час до появления каких-либо видимых признаков развития сердца этот парный презумптивный миокард приобретает специфические биохимические свойства и способность к самодифференцировке. В эти сроки он больше истинного зачатка сердца и представляет собой эмбриональное поле. До стадии кардиального серпа движение ангиобластов в первичной полоске и образование энтодермальной складки протекают независимо друг от друга. Но после установления связи между кардиальной мезодермой и энтодермой последняя определяет развитие закладки сердца: нарушение их нормальных связей приводит, например, к образованию двойной закладки сердца, а при удалении энтодермы в кардиальной мезодерме не обнаруживаются какие-либо трубчатые структуры. Кстати, на этой же стадии развития кардиальная мезодерма сама влияет на подлежащую энтодерму в области передних кишечных ворот, индуцируя закладку печени [1].
Y. Miura a. F.H. Wilt (1969) показали, что у куриных эмбрионов убитая нагреванием энтодерма не может восстановить способность мезодермы к развитию, а отсюда был сделан вывод, что для этого нужно какое-то активное воздействие живой энтодермы. При помещении миллипорового фильтра между энтодермой и мезодермой, по данным этих исследователей, в мезодерме образуется меньше кровяных островков: возможно фильтр ограничивал поступление из энтодермы таких низкомолекулярных соединений, как аминокислоты. A.G. Jacobson a. J.T. Duncan (1968), S.L. Fullilove (1970) установили, что in vitro дифференцировка зачатков сердца зародышей тритона протекает быстрее и полнее в присутствии головного участка дорсальной энтодермы. Возможно, что в данном случае, как и в выше рассмотренных примерах, энтодерма выполняет питающую функцию: у амфибий на ранних стадиях личиночного развития клетки энтодермы все еще содержат желток [3].
Исходя из представленных литературных данных, я полагаю, что зачатковые клетки сердца (ангиобласты) способны двигаться самостоятельно, с помощью псевдоподий и тонких протоплазматических нитей, постоянно образующихся и исчезающих на поверхности клеток. Не исключено, что эти филоподии ангиобластов осуществляют контактную ориентировку – определяют направление своего перемещения. По крайней мере в культуре тканей направление движения мезодермальных клеток определяется лежащей под ними энтодермой. В эмбрионе на стадии роста туловищных складок энтодерма как минимум обусловливает движение кардиальных зачатков к средней линии, где они сливаются [9]. Но главное для меня не это и даже не механизм влияния энтодермы на кардиальную мезодерму, а то, что зачатковые клетки сердца возникают в эпибласте, как и нейроэктодерма, но, в отличие от последней, затем покидают эпибласт через первичную полоску и уходят в состав позднее возникающей мезодермы – среднего, интегрального зародышевого листка: именно мезодерма и ее производные, начиная с выселяющейся из нее мезенхимы, в первую очередь осуществляют интеграцию других зародышевых листков и их производных. Мало того, именно из первичной полоски выходят и хорда, и предшественники артерий, которые по очереди определяют в дальнейшем сегментарное строение тела эмбриона человека, а затем и квазисегментарное строение дефинитивного тела человека.
Между прочим, нервная пластинка возникает под влиянием (нейральная индукция) то ли мезодермы (у амфибий [1,3,5]), то ли хордомезодермы или первичной полоски (у птиц [1,3]), то ли хордомезодермы или даже хорды (у птиц и млекопитающих [6]). Знаменитые исследования W. Vogt [5] позволили сделать вывод, что у амфибий мезодерма индуцирует появление нейроэктодермы. Cогласно Ч.Бодемеру, у костистых рыб и птиц презумптивная хордомезодерма индуцирует образование нервной системы из презумптивного эпидермиса; у последних индукционными свойствами обладает краниальный конец первичной полоски. Поэтому этот участок морфологически и функционально гомологичен дорсальной губе бластопора у амфибий, который рассматривается как источник нейральной индукции [1].
В этой связи напомню, что: 1) первичная полоска начинает свое развитие на каудальном крае эпибласта на 14-е сут эмбриогенеза человека, 2) на 16-е сут из состава первичной полоски выделяется латеральная мезодерма (формируется трехслойная гаструла), 3) на 17-е сут начинается закладка сердца по обе стороны от первичного узелка, который располагается на краниальном конце первичной полоски, 4) на 18-е сут узелок Гензена образует головной отросток (нотохорд), который входит в промежуток между эктодермой и энтодермой, а затем погружается в толщу последней, 5) на 19-е сут из нотохорда дифференцируются хорда и дорсальная, парахордальная мезодерма, над хордой появляется нервная пластинка [9,16,17]. Следует отметить большой разброс литературных данных о сроках появления хорды, нервной пластинки и сердца. Достаточно пролистать книгу Б.М. Пэттена [16], посмотреть рисунки с препаратов разных авторов и текст, в котором Б.М. Пэттен явно избегает указывать точные сроки обнаружения данных органов, но появление нервной пластинки описывает уже при наличии хорды. И.Станек [17], напротив, называет конкретные сроки их появления.
Заключение
Таким образом, сердечно-сосудистая и нервная системы начинают свое развитие в эпибласте зародыша человека, где образуются ангиобласт (первоисточник эндотелиоцитов) и нейроэктодерма (нервная пластинка → нервный желобок → нервная трубка). В дальнейшем нервная трубка и большая часть ее производных остаются в пределах производных эпибласта (в соме). Тогда как клетки ангиобласта еще до появления нервной пластинки мигрируют в первичную полоску и мезодерму. Из мезодермы ангиобласты выселяются в виде мезенхимных клеток, распространяющихся во все слои формирующегося тела эмбриона и образующих закладки сердца и сосудов, растущих ко всем органам, провизорным и дефинитивным. Ангиобласты испытывают прямое влияние окружения из всех трех зародышевых листков еще до закладки сердца: сначала в эпибласте (
эктодерма), затем в первичной полоске (
хордомезодерма), потом в мезодерме и, наконец, в мезенхиме двойного происхождения (выселение из мезодермы и энтодермы). Причем ангиобласты проходят через первичную полоску еще до закладки сердца, которая, в свою очередь, начинается еще до образования хорды и нервной пластинки, а первичная полоска (или нотохорд, или хорда) индуцирует закладку нервной пластинки. Таким образом, из первичной полоски выходят и хорда, и артерии, определяющие сегментарное строение эмбриона и квазисегментарное строение дефинитивного тела человека. Вот такие пространственно-временные