reforef.ru 1


Тема № Факторы, влияющие на развитие человека. Органное развитие. Принципы доминирования в системах органов, тканях и клетках органов. Аномалии развития.
Содержание


1. Образование тканей и органов 3

2. Механизмы онтогенеза на клеточном и надклеточном уровне 9

2.1. Эмбриональная индукция 11

2.2. Изменения клеток и клеточных комплексов 14

в эмбриональном развитии 14

2.3. Морфогенез 19

2.4. Влияние внешней среды на развитие организма 22

2.5. Нарушение эмбриогенеза 24

3. Особенности внутриутробного развития человека 27

Список использованной литературы 30



1. Образование тканей и органов



Процесс формирования систем органов в эмбриональном развитии называется органогенезом. В построении любого органа участвует несколько тканей, клеточные и неклеточные компоненты которых образуются непосредственно в ходе воссоздания структуры органов. Поэтому стадия органогенеза является и стадией гистогенеза. В рассматриваемой стадии можно выделить две фазы.

Первая, называемая нейруляцией, состоит в образовании комплекса осевых органов — нервной трубки, хорды. Вторая фаза заключается в построении остальных органов, приобретении различными участками тела типичной для них формы и черт внутренней организации, установлении определенных пропорций. Отличительной чертой первой фазы органогенеза служит то, что в морфологические перестройки, сопровождающие формирование центральной нервной системы, вовле­кается почти весь зародыш. Развитие других органов представляет собой пространственно ограниченные процессы. Зародыш на стадии нейруляции называется нейрулой.

Материал, используемый на построение нервной системы у позво­ночных, представляет собой пласт клеток эктодермы над зачатком хорды и сомитами (нейроэктодерма). Сначала в этой области происходит уплощение клеточного пласта, что приводит к образованию нервной пластинки, края которой, приподни­маясь, формируют нервные валики. За счет перемещения клеток по средней линии нервной пластинки возникает углубление. На этом этапе нейруляции закладка нервной системы называется нервным желобком. Одновременно нервная пластинка как бы складывается по средней линии, а несколько позже ее края смыкаются. В результате этих процессов возникает нервная трубка с полостью — невроцелем. Смыкание валиков про­исходит сначала в средней, а затем в задней части нервного желобка. В последнюю очередь это происходит в головной части, которая превосходит другие области по ширине. Передний, расширенный отдел в дальнейшем развитии образует головной мозг, остальная часть нервной трубки — спинной мозг. Нервная трубка отделяется от эктодермального пласта, который над ней смыкается. В процессе нейруляции часть клеток не попадает в состав нервной трубки, а образует скопление вдоль нее — ганглиозную пластинку или нервный гребень. Материал ганглиозной пластинки дает много производных, среди которых нервные клетки спинномозговых и симпатических нервных узлов, клетки мозгового вещества надпочечников, пигментные клетки эпидермиса кожи, волос, перьев, хрящевые и костные клетки.


Образование хорды по времени соответствует самым ранним этапам нейруляции. По бокам от хорды располагается еще один компонент комплекса осевых органов — мезодерма сомитов. Развитие отдельных органов включает прогрессивное изменение их формы, состава тканей, структурно-химические преобразования клеток, появление и закономерную смену биохимических и физиологических характеристик.

Из материала наружного зародышевого листка (эктодермы) развиваются эпидермис кожи и его производные (волосы, ногти, кожные и молочные железы), компоненты органов зрения, слуха, обоняния, эпителий ротовой полости, эмаль зубов.

Производными энтодермы являются эпителий желудка и ки­шечника, клетки печени, секретирующие клетки поджелудочной, кишечных и желудочных желез. Передний отдел эмбриональной кишки образует эпителий легких и воздухоносных путей, а также секретирую­щие отделы передней и средней доли гипофиза, щитовидной и паращитовидной желез.

К началу стадии органогенезов мезодерма представлена сомитами, занимающими положение сбоку от хорды и переходящими в сегментную или сомитную ножку, а также боковой пластинкой с висце­ральным (спланхноплевра) и париетальным (соматоплевра) листками. Клеточный материал сомитов распределяется между несколькими зачатками. Наружная область сомита, прилегающая к эктодерме, представлена дермотомом и образует соединительнотканный компонент кожи (дерму). Внутренняя часть склеротом участвует в образовании скелетных структур, в частности тел позвонков. Между дермотомом и склеротомом располагается миотом — зачаток поперечно-полосатой мускулатуры. В области сомитной ножки располагается зачаток органов мочевыделения (нефротом). Материал сплахно- и соматоплевры используется в развитии половой (гонотом), сердечно-сосудистой и лимфатической систем, плевры, брюшины, перикарда.

Еще до подразделения зачатка мезодермы на сомиты из него выселяются клетки, характеризующиеся наличием отростков. К ним присоединяется также некоторое количество клеток, выселяющихся из других зародышевых листков, в частности эктодермы. Совокупность, указанных клеток образует мезенхиму. Из этого зачатка развиваются все виды соединительной ткани, гладкая мускулатура, кровеносная и лимфатическая система.


Классификация органов по их происхождению в эмбриогенезе из определенного зародышевого листка довольно распространена, однако носит условный характер, так как в построении любого органа или части организма принимают участие производные нескольких зароды­шевых листков.

Во внезародышевой мезенхиме возникают скопления клеток — кровяные островки. Клетки с периферии островка преобразуются в пласт и ограничивают просвет будущего кровеносного сосуда. Клетки кровяного островка, располагающиеся во внутренней его зоне, превращаются в кровяные клетки. Объединение сосудов приводит к формированию сосудистой сети. Часть сосудов входят в складки, образуемые на внутренней поверхности стенки желточного мешка, которые проникают глубоко в массу желтка, что создает благоприятные условия для всасывания продуктов расщепления питательных веществ в кровеносное русло. Через специальные сосуды кровеносная сеть желточного мешка соединяется с сердечно-сосудистой системой зародыша. Благодаря описанному строению желточный мешок осуществляет функции питания, дыхания, выделения, кроветво­рения.

В образовании амниона и хориона участвует внезародышевая эктодерма и наружный листок внезародышевой мезодермы. Первона­чально вблизи головного конца зародыша образуются складки, которые распространяются спереди назад, сближаются и, наконец, смыкаются над телом зародыша по средней линии. Последний оказывается заключенным в две оболочки — ближайшая к нему называется амниотической, следующая серозной или хорионом. Амниотическая оболочка ограничивает полость ам­ниона, заполненную амниотической жидкостью, омывающей теперь зародыш со всех сторон, и благодаря кото­рой зародыш развивается в водной среде, что предохраняет его от механических травмирующих воздействий, прилипания к обо­лочкам. Благодаря серозной оболочке снаружи от амниотиче­ской формируется еще одна полость, называемая внезародышевым целомом или экзоцеломом.

Еще один провизорный орган — аллантоис, образуясь как вырост задней кишки, врастает в экзоцелом и в конце концов заполняет ее целиком. Главная функция аллантоиса состоит в том, что он является зародышевым органом выделения. В нем скапливаются продукты распада, образующиеся в ходе обмена веществ в теле зародыша. Так, стенка аллантоиса, в которой развивается богатая сеть кровеносных сосудов, плотно прилегает к серозной оболочке, по существу срастаясь с ней (хорион-аллантоис). Последнее обстоятельство создает необходимые условия для газообмена, т.е. выполнения хорион-аллантоисом дыхательной функции.


У млекопитающих образуются амнион, аллантоис, желточный мешок. Последний в связи с алецитальностью яйцеклеток существенной роли в питании зародыша не играет. Еще одна особенность млекопитающих состоит в том, что у большинства из них амниотическая полость формируется не путем смыкания складок, образуемых внезародышевой эктодермой (трофобластом), а путем расхождения клеток зародышевого узелка.

У плацентарных большое значение в установлении связи зародыша с материнским организмом при внутриутробном развитии принадлежит изменениям трофобласта. По его наружной поверхности образуются много­численные выросты — первичные ворсины. Последние превращаются во вторичные ворсины после того, как в них врастает внезародышевая мезенхима, в которой интенсивно образуются сосуды. Возникает ворсинчатая оболочка или хорион, гомологичная серозной оболочке рептилий и птиц. Ворсины хориона образуют зародышевую часть плаценты (детское место)— органа, при помощи которого зародыш получает из организма матери все необходимое для развития. Материнская часть плаценты представлена участком стенки матки, с которым связаны ворсины хориона. Процесс внедрения зародыша в стенку матки называется имплантацией. В зависимости от уровня контакта ворсины и слизистой оболочки матки различают несколько типов плацент. В частности, гемохориональная плацента приматов и человека обес­печивает наиболее тесную связь зародыша с организмом матери. В этом случае ворсины хориона омываются кровью, изливающейся из сосудов в силу нарушения целости их стенок в лакуны, которые образу­ются в стенке матки в области детского места.

2. Механизмы онтогенеза на клеточном и надклеточном уровне


В условиях нормального развития преобразования отдельных частей и организма в целом строго согласованы по срокам, месту и объему изменений. Процесс, в результате которого относительно однородный ма­териал зародыша в ходе эмбриогенеза преобразуется в устойчивые элементы, разнородные по морфологии, биохимическим показателям, функциям называют дифференциацией или дифференцировкой.


Этот процесс распространяется на все глав­ные структурные уровни организма. Так, возникновение разнообразия типов клеток соответствует явлению цитологической дифференцировки, а образование разных тканей — гистологической. В процессе дифференцировки клеточный материал эмбриональных закладок преобразуется в определенный элемент взрослого организма. Мезодермальные сомиты подразделяются на дерматом, склеротом и миотом, первый из этих зачатков дает соединительнотканные клетки (фибробласты) дермы кожи, второй — клетки хряща (хондроциты), третий — поперечно-полосатые мышечные волокна. То есть конечный результат развития отдельных эмбриональных закладок предопределен или детерминирован.

Степень предопределенности путей дальнейшего развития конкрет­ной части зародыша в ходе эмбриогенеза меняется. Так, опыты по разделению, сращиванию или перемешиванию бластомеров на стадии дробления показали, что у видов с радиальным (регуляционным) типом дробления бластомеры нескольких поколений, если их изолиро­вать и поместить в подходящие условия, проявляют тотипотентность и развиваются в полноценный организм. У многих гидромедуз, например, клетки тотипотентны до стадии 32 бластомеров. Равнонаследстаенность клеток обнаружена у кроликов на стадиях 2 и 4 бластомеров. У мышей нормальный ход развития воспроизводится как из отдельных бластоме­ров, так и из нескольких объединенных зародышей. В последнем случае кратного увеличения структур и частей не наблюдалось.

За равнонаследственность и тотипотентность клеток зародышей человека до стадии 2—4 бластомеров говорят случаи рождения двух, трех, четырех однояйцевых близнецов. Одна двойня приходится примерно на 80, тройня на 6400 и четверня на 512000 родов. На стадии бластулы клетки уже не проявляют свойства тотипотентности, однако способны к переопределению (трансдетерминации) пути дальнейшего развития. Опыты, выполненные на зародышах амфибий, показали, что перекрестные пересадки участков экто- или мезодермы приводят к изменению направления дальнейшего развития в соответствии с новым положе­нием. Результаты аналогичных пересадок на стадии гаструлы свидетельствуют об утрате способности клеточного материала к трансдетерминации. Таким образом, лабильная детерминация путей развития, наблюдаемая на ранних стадиях, сменяется стабильной детерминацией. По мере прохождения зародышем последовательных стадий эмбриогенеза происходит ограничение или даже утрата отдельными зачатками потенций к изменениям в нескольких направлениях, т.е. развитие канализуется.


На любой из стадий эмбриогенеза зародыш представляет собой целостность, что обусловливает взаимосвязь и взаимосогласованность развития отдельных его частей. Дифференциация и детерминация осуществляются на фоне интеграции всех проявлений развитая в единый сбалансированный процесс. Изменение потенции отдельных частей к развитию происходит не случайно, а в зависимости от положения этих частей в преобразующемся зародыше в ходе эмбриогенеза в целом. Такая интеграция делает результаты развития определенными не только в деталях, но и в целом.

2.1. Эмбриональная индукция



Большое значение в упорядочении хода эмбриогенеза принадлежит эмбриональной индукции. В ходе эмбриогенеза некоторые части зародыша выполняют роль индукторов или организаторов(по терминологии Г.Шпемана), намечающих пути развития других частей. Явление эмбриональной индукции состоит в побуждении к развитию в опреде­ленном направлении одних структур зародыша в результате воздей­ствия на них других структур, возникающих на более ранних стадиях. Отдельные примеры индукционных воздействий ограниченного характера, например образование хрусталика из эктодермы под действием зачатка глаза, были известны и ранее.

Дорсальная губа бластопора, представляющая по своим потенциям хордо-мезодермальный зачаток, является первичным индуктором и организатором у амфибий. У рыб ему соответствует дорсальный край бластодиска, у птиц — первичный узелок. Зачаток бластопора у амфибий возникает в области серого серпа. Если небольшой участок кортикального слоя цитоплазмы яйцеклетки лягушки из области названной структуры пересадить на брюшную сторону другого зародыша, то у последнего индуцируется дополни­тельная нервная система. Можно предположить, что клеточный материал дорсальной губы бластопора наследует свойства первичного организатора, которые были каким-то образом запрограммированы еще на уровне яйца. Многочисленными исследованиями, выполненными в 20—30-х го­дах ХХ столетия, показано, что в условиях эксперимента индукцию развития эктодермы в направлении нервной системы вызы­вают многие факторы — вытяжки из разных органов беспозвоночных и позвоночных животных, тканей растений, неорганические вещества. Наряду с этим было установлено, что существуют «специфические индукторы», т.е. вещества, оказывающие индуцирующее действие в ничтожных концентрациях, и различающиеся по конечному результату своего действия. Так, экстракт из печени млекопитающих индуцирует главным образом мозговые структуры, а из костного мозга — мезодермальные. При совместном воздействии обоих аддукторов формиро­вался зародыш почти нормального вида. В тканях куриных зародышей высокоактивные индукторы относятся к классу белков или нуклеопротеидов. В развитии многих зачатков выявляются цепи последовательных индукций. Так, описана индукция глазным бокалом хрусталика, хрусталиком роговицы. Продолговатый мозг индуцирует развитие слухового пузырька, а последний — хрящевую капсулу. В отличие от первичной эмбриональной индукции, результатом которой служит образование дополнительного зародыша, примеры, описанные выше, относятся к тканевому и органному уровню структурной организации. В основе таких индукций лежат, по-видимому, не химические, а контактные воздействия одних клеток на другие. Важным обстоятельством служит то, что в нормальном развитии индуктор оказывает соответствующее действие лишь в отношении зачатков, которые характеризуются восприимчивостью. Способность эмбрионального зачатка к восприятию индукционного стимула называ­ется компетенцией. Таким образом, индукционные процессы в эмбриогенезе происходят благодаря приобретению одними частями свойств индукторов, а другими — свойства компетентности. В парах элементов «индуктор — компетентный зачаток» содержа­ние изменений, провоцируемых индуктором, зависит от внутренних потенций зачатка. Современные исследования показали, что действие индуктора не воспринимается одиночными клетками, причем клетки в трехмерном скоплении изменяются быстрее, чем будучи распластаны тонким слоем. Чем больше масса индуцируемого зачатка, тем активнее в нем происходит дифференцировка частей. Такие характеристики эмбриогенеза, как тотипотентность частей зародыша на достаточно ранних стадиях, прогрессивное ограничение путей развития зачатков, явление нарастающей дифференциации, о которых шла речь выше, хорошо согласуются с наличием цепей индукционных процессов. При этом закономерная смена индукторов и состояний компетентности могут служить инструментом детерминации последовательных этапов развития: от значительных (например, формирование комплекса осевых органов) до ограниченных объе­мом органа или клеточной группы. Наблюдения показывают, что зачаток почти любого органа проходит в своем развитии две фазы.


В фазе зависимой дифференцировки его судьба во многом зависит от действия индукторов и внешнего окружения.

С определенного момента зачаток вступает в фазу независимой дифференцировки и осуществляет закономерный цикл преобразований даже при изменении внешних условий.

Представления о смене организаторов и состояния компетенции зачатков как факторах детерминации последовательных этапов разви­тия структур не противоречит положению о том, что на любой стадии организм является целостностью, а не мозаикой органов и частей. Целостность обусловливается системой связей между отдельными элементами зародыша, характеристики которой закономерно изменя­ются. Лишь условно можно говорить об одних частях зародыша как об индукторах, а о других — как о реагирующих элементах. В процессе развития, включаясь в разные системы связей, «индукторы и реакторы» (по терминологии И. И. Шмальгаузена) постоянно меняются ролями. Факторы, обусловливающие закономерный характер итога развития в целом и на отдельных этапах, возникают по мере дифференцировки зародыша благодаря взаимодействию результатов этой дифференцировки.

2.2. Изменения клеток и клеточных комплексов

в эмбриональном развитии


В ходе эмбрионального развития изменения наблюдаются на всех уровнях структурной организации зародыша. К типичным преобразованиям клеточных комплексов относятся местные утолщения или обособления пластов, образование складок, объединение или распад клеточных масс, сгущения клеток или их концентрация вокруг каких-либо структур. В пользу участия указанных преобразований в формообразова­тельных процессах говорят многие факты. Так, сгущение мезенхимных клеток предшествует образованию зародышевых кровеносных сосудов, хряща, кости или мышечной ткани. Клетки из зачатка глаза развиваются в сетчатку, находясь в трехмерном скоплении, и в пигментный эпителий, будучи распластанными - это происходит при превращении глазного пузыря в глазной бокал в нормальном развитии.


Механизмы, обусловливающие зависимость формообразователь­ных процессов от преобразований клеточных комплексов, пока не выяснены. Они могут способствовать или затруднять диффузию веществ, изменять характер контактных взаимодействий. Важная роль в эмбриогенезе принадлежит пролиферации, перемеще­ниям, избирательной сортировке, дифференцировке, гибели клеток зародыша.

Клеточное размножение (пролиферация) лежит в ос­нове развития всех органов. Благодаря ему достигается определенная масса тканей. В отдельных зачатках делящиеся клетки могут распола­гаться без видимого порядка или концентрироваться в особых матричных зонах. Последнее наблюдается, например, в зачатке вентральной нервной системы, где митозы происходят только в клеточном слое, прилежащем к нейроцелю. В отдельных случаях от матричной зоны зависит дальнейшая судьба клетки. Так, в развиваю­щемся головном мозге млекопитающих к концу эмбрионального периода образуются в дополнение к первичной матричной зоне, упомянутой выше, вторичные матричные зоны, в частности в мозжеч­ке. В таких зонах образуются только мелкие короткоотростчатые нервные клетки, обеспечивающие межнейрональные связи внутри отдельных нервных центров.

Активные клеточные перемещения в эмбриогенезе обеспечиваются, главным образом, благодаря механизму амебоидного движения. Траектория задается, по-видимому, особенностями рельефа поверхности, по которой клетка движется, путем так называемой контактной ориентировки. Некоторые типы клеток перемещаются по градиенту концентрации химических веществ(хемотаксис), однако этот механизм ориентации встречается редко. Двигательная активность служит целям доставки клеточного материала в нужную область зародыша. Так, клетки, выселяющиеся из ганглиозной пластинки, мигрируют в зоны развития чувствительных и вегетативных нервных узлов, надпочечников, хрящей жаберных дуг и их производных. В отдельных случаях контакты по ходу движения определяют конечную судьбу клеток.Так, для развития симпатических нервных клеток необходим контакт с определенным участком мезодермы во время движения клеток-предшественниц из ганглиозной пластинки в область будущей локализации.


Явление избирательной сортировки состоит в вы­делении и объединении клеток одного зачатка из смеси, содержащей клетки разных зачатков. Оно распространяется на клеточный материал как зародышевых листков, так и отдельных органов. Процесс объединения сходных клеток носит, по-видимому, вероятностный характер. Межклеточные контакты образуются случайно, но связи однотипных клеток отличаются большей устойчивостью. Значение избирательной сортировки в развитии заключается в окончательном упорядочении положения клеток в клеточных комплексах.

Дифференцировке клеток принадлежит в процессе развития особая роль. Благодаря ей возникают устойчивые типы клеток, специализированные к выполнению разных функций. Диффе­ренцированные клетки нередко характеризуются сложной морфологией (нервные клетки, палочки и колбочки сетчатки). Фундаментальной чертой, однако, по которой клеточные типы отличаются друг от друга, служит образование ими типоспецифичных белков, а также веществ иной химической природы, например углеводной. Так, в мышцах синтезируется сократительный белок миозин, в фоторецепто­рах — зрительный белок опсин, в эритроцитах — гемоглобин. От наличия этих белков зависит функциональная специализация клеток многоклеточного организма. Наряду с типоспецифичными белками клетки, принадлежащие одной ткани, синтезируют некоторое число общих для них тканеспецифичных белков. Все клетки, независимо от тканевой и органной принадлежности, образуют клеточные белки, обеспечивающие проявления жизнедеятельности, общие для всех клеток.

В настоящее время не вызывает сомнения, что синтез отдельных белков контролируется определенными генами, а полный набор генов, за редким исключением (например, безъядерные эритроциты млекопи­тающих), идентичен в клетках разных типов. Генетические ос­новы клеточной дифференцировки объясняет гипотеза дифференциальной активности генов. Согласно ей различия в спектре белков, образуемых дифференцируемыми клетками, отражают различия в наборе активных генов. В клетках любого направления специализации выделяются как бы три группы активных генов:


1) контролирующие фундаментальные процессы жиз­недеятельности клеток (например, энергетические) и активные во всех живых клетках;

2) обусловливающие сходные черты клеток одной ткани (например, возбудимость мембраны нервных клеток, наличие их устойчивых отростков);

3) контролирующие черты, специфичные для клеток конкретного типа, активность которых лежит, например, в основе морфологических и цитофизиологических различий груше­видных нейронов мозжечка, гигантопирамидальных нейронов коры большого мозга.

Главный механизм клеточной дифференцировки, согласно совре­менным представлениям, сводится к избирательному блокированию — деблокированию или инактивации — активации отдельных генов или их групп. Способы достижения перечисленных состояний генов интенсивно изучаются, однако все еще далеки от понимания. Большая роль принадлежит, по-видимому, изменению физико-химических свойств хроматина, которое во многом зависит от характера взаимодействия ДНК, гистоновых и негистоновых белков. В ходе дифференцировки клеток зачатка зародыша наблюдается последовательная смена активных генов. Удобным объектом для демонстрации этого явления служат гигантские политенные хромосомы клеток некоторых органов насекомых, например дрозофилы. Зоны таких хромосом, содержащие активные гены, на которых интенсивно синтезируется РНК, выглядят как вздутия. В зависимости от стадии развития и тканевой принадлежности клетки распределение пуффов по длине хромосомы варьирует.

По мере дифференцировки число активных генов в клетке, по-видимому, прогрессивно снижается. Так, из 40 000 генов генома морского ежа на стадии бластулы активно примерно 30 000, гаструлы и личинки — 12-15 000, у взрослых животных — 3-5 000 генов. Регуляция генной активности клеток зародыша в процессе развития достаточно сложна и во многом неясна. Регуляторные влияния оказывают вещества цито­плазмы яйцеклетки, характер межклеточ­ных химических и контактных взаимодействий, гормоны.


В эмбриональном разви­тии многих органов и частей организма наблюдается закономерная (запрограммированная) гибель клеток исход­ного зачатка. Некоторые при­меры указывают, что она яв­ляется инструментом прида­ния зачатку окончательной формы. Так, гибель клеток служит разъединению закла­док фаланг пальцев у птиц и млекопитающих. В развиваю­щихся зачатках плеча и пред­плечья курицы зоны закономерно гибнущих клеток размещены в опре­деленных местах. В других случаях роль клеточной гибели менее понятна. Например, на известной стадии развития многих центров головного мозга млекопитающих закономерно погибает более половины клеток. При этом среди гибнущих клеток есть и такие, отростки которых уже установили контакт с органом-мишенью.

2.3. Морфогенез



В эмбриогенезе осуществляются интенсивные формообра­зовательные(морфогенетические) процессы. Благодаря им организм в целом и его отдельные части, с одной сторо­ны, приобретают форму, типичную для взрослого состояния, а с дру­гой — форма конкретных зачатков закономерно изменяется в ходе развития. Пример морфогенеза -процесс формирования конечностей позвоночных (рис. 2).

Первым идентифицируемым морфологическим проявлением этого процесса является образование почки конечности - формиру­ется сгущение мезенхимных клеток, мигрировавших из париетального листка боковой пластинки мезодермы, покрытое утолщенным слоем эпидермиса. Довольно рано выявляется ориентация зачатка конечности относительно главных осей тела зародыша. У амфибий, например, почки передних конечностей направлены вершинами вниз и назад. Морфогенетические преобразования зачатка заключаются первона­чально в его уплощении в виде «лопатки» или «пластинки», неровности краев которой соответствуют будущим пальцам. Внутри зачатка образуются уплотнения мезенхимных клеток, которые, дифференциру­ясь, приобретают способность к синтезу вещества хряща. Хрящевые закладки в дальнейшем преобразуются в скелетные элементы. На этом этапе формируются основные отделы конечностей — плечевой и тазо­вый пояса, плечо или бедро, элементы предплечья, голени, кисти, стопы. Как уже отмечалось, в преобразованиях хрящевых закладок конечностей известную роль играет закономерная гибель части клеток. Существует определенная временная последовательность образова­ния закладок разных отделов конечности. В целом проксимальные части скелета возникают раньше дистальных. В процессе формирования закладок основных отделов наблюдаются закономерные перемещения клеточных комплексов в виде сгибания, вращения. Мышцы образуются из нижних краев миотомов, врастающего (амфибии) или мигрирующего (высшие позвоночные) в зачаток конечности. В развитии конечности важное место принадлежит межтканевым индукционным взаимодействиям. С одной стороны, мезенхимные клет­ки, воздействуя на эпидермис, побуждают его к утолщению, с дру­гой — именно эпидермис обусловливает преобразование формы за­чатка — в случае удаления его может подавляться расчленение мезенхимы на хрящи.


Сложные преобразования сопровождает развитие лица и ротовой полости (рис. 3). Развитие лица и ротовой полости начинается образованием в месте контакта передней кишки и экто­дермы ротовой ямки. Часть дорсальной стенки ротовой ямки развива­ется в зачаток передней доли гипофиза, который соединяется с зачатком задней доли гипофиза. Последняя является производным промежу­точного мозга. Вход в ротовую яму у зародышей млекопитающих сначала представляет отверстие, ограниченное пятью выступами: верхним непарным (лобный), двумя парными верхними (верхнечелю­стные отростки) и двумя парными нижними (нижнечелюстные отростки). Последние, срастаясь, образуют нижний край ротового отверстия. В формировании верхнего края ротового отверстия участву­ют верхнечелюстные отростки, которые срастаются с боковыми, носовыми и со средним лобным отростками, возникающими в ре­зультате преобразования лобного выступа. На среднем лобном отростке образуется поперечный носовой валик — зачаток кончика носа. Наружные носовые отверстия возникают из обонятельных ямок, а крылья носа — из боковых носовых отростков. Задняя стенка пер­вичной ротовой полости прободается и соединяется с кишкой. На внутренних поверхностях верхнечелюстных отростков появляются небные отростки. Срастаясь, они разделяют первичную ротовую полость на собственно ротовую и носовую. В это же время из материала среднего лобного отростка образуется носовая перегородка. Края небных отростков срастаются между собой и нижним краем носовой перегородки, вследствие чего небо приобретает окончательное строение. Зубы являются производными эктодермы (эмаль) и мезенхимы (пульпа, дентин). Язык образуется первоначально как выступ нижней стенки кишки между челюстной (мандибулярной) и подъязычной(гиоидной) дужками.

2.4. Влияние внешней среды на развитие организма


На любом этапе онтогенеза организм существует в единстве с окружающей средой. Эмбриогенез в этом отношении не является исключением. Норма отношений организмов определенного биологического вида и среды обитания складывается в процессе эволюции. Развитие одних видов происходит в широком диапазоне условий, тогда как другие виды могут развиваться при ограниченных колебаниях параметров среды. Для организмов любого вида существуют минимум, оптимум и макси­мум необходимых условий развития. По замечанию К.А.Тимирязева, каждый организм в процессе своего развития предъявляет к среде определенные «требования». Последние в зависимости от стадии онтогенеза изменяются, причем их использование организмом связано с его перестройкой. Так, у зароды­шей костистых рыб первичным органом дыхания служит сосудистая сеть стенки желточного мешка, у личинок сомовых, ведущих придонный образ жизни, эту функцию выполняет грудной плавник. Во взрослом состоянии функция дыхания переходит к жабрам. В связи с задачей управления эмбриогенезом особый интерес представляет действие на зародыш не необычных по природе и чрезмерных по силе факторов, а колебания естественно встречающихся факторов (температура, влажность, атмосферное давление, излучения, газовый состав среды). Так, в зависимости от температуры процессы развития замедляются или интенсифицируются. Например, яйца лягушки из одной клади за один и тот же период при 20° С развиваются в зародыши с сформиро­ванным хвостом, а при 15°С — достигают лишь стадии нейрулы. Предполагают, что большое значение для нормального хода эмбриогенеза имеет температурный градиент, создаваемый наседкой в яйце: температура верхней половины яйца на 2—3°С выше, чем нижней. Роль газового состава среды, в которой осуществляется развитие, иллюстрирует пример с аскаридой. При прекращении доступа к эмбриону кислорода развитие прекращается. Общим правилом служит то, что под действием света из сине-фиолетовой части спектра эмбриональное развитие многих видов животных ускоряется, а из красной — замедляется. Хотя на любой стадии зародыш развивается лишь при сохранении связи с внешней средой, а эволюции фактически каждого вида выработались приспособления, обеспечивающие тот или иной уровень автономности эмбриона по отношению к условиям среды. Автономизация онтогенеза, освобождение от прямого дейс­твия факторов среды на развивающийся организм соответствует прогрессивному направлению эволюции. Приспособления, обусловливающие такое освобождение, разнообразны и проявляются уже в строении яйцеклеток. Наибольшей эффективности они достигают у высших позвоночных животных, особенно у млекопитающих.


В процессе эмбриогенеза меняются не только требования» зародыша к среде, но и его реакция на внешние воздействия. В частно­сти, закономерно наблюдаются критические периоды, которые отличаются большой восприимчивостью эмбриона к действию внешних факторов. Такая повышенная чувствительность обнаруживается по отношению к факторам различной природы, т.е. лишена специфичности. Критические периодов на временной шкале эмбриогенеза соответствуют поворотным моментам развития — началу гаструляции у низших позвоночных, имплантации бластоцисты в слизистую оболочку стенки матки у млекопитающих. Вне критических периодов процесс развития характеризуется устойчивостью.

2.5. Нарушение эмбриогенеза


Нарушения естественного хода эмбриогенеза приводят к формиро­ванию уродств или пороков развития.

Пороками разви­тия называют стойкие отклонения в строении органа или целого организма, приводящие к функциональным расстрой­ствам. Врожденные пороки встречаются у животных разных типов структурно-функциональной организации, включая человека. Причины, механизмы и пути профилактики их изучает наука тератология, которая представляет собой пограничную область между эмбриоло­гией, генетикой и медициной. По данным ВОЗ пороки развития имеют место у 1-2% людей. Не­которые из них особенно часты, как дивертикул подвздошной кишки и удвоение мочеточников (примерно у 4% новорожденных). Пороки развития заключаются в отсутствии органа или его части (аплазия), недоразвитии органов (гипоплазия), уменьшении массы тела(гипотрофия), непропорциональном увеличении массы органа (гипертрофия), увеличении длины тела (гигантизм), нетипичной локализации группы клеток или органа в организме (гетеротопия, эктопия), нарушении дифференцировки тканей (гетероплазия), сужении (стеноз) или отсутствии (атрезия) канала или отверстия, сохранении эмбриональных структур (персистирование). В зависимости от причины, приведшей к неправильному развитию, различают пороки генетической, экзогенной (внешней) и комбинированной (мультифакториальной) природы. В основе пороков генетической природы - мутационные изменения наследственного материала.


Экзогенные пороки возникают в связи с действием на зародыш повреждающих внешних факторов.

Причиной мультифакториальных пороков слу­жит неблагоприятное сочетанное действие на процесс развития генети­ческих и экзогенных факторов. Воздействия, приводящие к порокам, называются тератогенными. Непосредственной мишенью действия неблагоприятных факторов могут быть половые клетки, а также зародыш на разных стадиях эмбриогенеза. В первом случае говорят о гаметопатиях, во втором — об эмбриопатиях. Первичные пороки возникают под действием тератогенных факторов, вторичные являются осложнениями первичных пороков. Так, водянка головного мозга представляет собой вторичный порок и развивается как осложнение первичного порока — атрезии водопровода мозга.

Выраженность тератогенного действия неблагоприятных факторов изменяется в зависимости от стадии эмбриогенеза. Ранимость зародыша возрастает в критические периоды. Как уже отмечалось, у млекопитающих и человека критические периоды с наибольшей чувствительностью к действию патогенных агентов соответствуют стадиям имплантации эмбриона и развития плаценты. Так, у крыс при действии наркотических средств, эфира, рентгеновских лучей первый максимум смертности зародышей прихо­дился на 4-й день развития, т.е. предимплантационный период. Второй максимум смертности наблюдается на 10—12-й день эмбриоге­неза, т.е. на критический период развития плаценты. Все отклонения от нормального развития зародыша в это время связаны с нарушением плаценты. Преобладающей формой нарушений являются расстройства кровообращения.

Характерной особенностью повреждений зародышевого развития служит их однотипность, т.е. действие различных тератогенных факторов приводит к сходным отклонениям. Однотипность объясняется общностью молекулярных основ нарушения роста, дифференцировки и морфогенеза.

3. Особенности внутриутробного развития человека


Пренатальное развитие человека можно разделить на начальный период (1-я неделя развития), зародышевый период (2-8-я неделя развития) и плодный период, завершающийся рождением ребенка. Возраст плода при рождении составляет 266±7 дней.

После овуляции примерно на 14-й день с момента начала последнего менструального цикла яйцеклетка попадает в маточную трубу, где спустя 24 ч происходит оплодотворение. В течение первых 3 сут развития оплодотворенное яйцо перемещается по трубе, проходя при этом стадию дробления.

На 4-й день образуется бластоциста, которая на 6-й день после овуляции прикрепляется к поверхности слизистой оболочки стенки матки, а на 7-й день — имплантируется в слизистую оболочку. На этой стадии на вентральной стороне зародышевого диска различима энтодерма в виде тонкого слоя клеток, появляется полость амниона. В это время питание зародыша зависит от веществ, проникающих из слизистой оболочки путем диффузии.

На 14-й день начинается образование плаценты и в то же время образуется желточный мешок. Примерно на 16-й день появляется первичная полоска и начинается формирование зародышевой мезодермы. С 16-го по 21-й день образу­ется нервная пластинка, которая превращается в нервную трубку. Одновременно происходит сегментация мезодермы на сомиты, а во внутризародышевой мезодерме образуются полости перикарда и внутризародышевый целом. Возникают закладки сердца, щитовидной железы, пупочных сосудов. Питание зародыша все в большей степени зависит от веществ, поступающих из крови матери. Зародышевый период характеризуется быстрым ростом, дифференцировкой зачатков основных органов и формированием внешних признаков.

Зародыш в возрасте 3 нед имеет длину около 2 мм. В нем насчитывается 10 сомитов, нервная трубка замкнута почти на всем протяжении вплоть до задне­го мозгового пузыря и остается от­крытой лишь на переднем и заднем концах. В незамкнутой части нервной трубки намечаются передний, средний и задний мозговые пузыри. Хорда еще не полностью отде­лена от лежащей под ней энтодер­мы. Передняя, средняя и задняя киш­ка различимы. От задней кишки от­ходит аллантоис. Пупочные вены и артерии следуют за аллантоисом по ножке зародыша в плаценту. К этому сроку сердце начинает со­кращаться. Между двумя слоями боковой пластинки мезодермы образуется целом. Устанавлива­ется замкнутое кровообращение через желточный мешок и ножку зародыша. В ножке сомита обособ­ляются скопления клеток, представляющие собой зачатки канальцев предпочки.


Между 21-м и 32-м днями после овуляции длина зародыша составля­ет 3,5 мм, число сомитов достигает 25 пар. В это время завершаются ранние стадии развития сердца и устанавливается односторонний ток крови через него. Хорошо видны зачатки рук, зачатки ног только начи­нают развиваться, отчетливо различима хвостовая почка. Появляются 3 пары висцеральных дуг. В нефротоме развиваются канальцы первич­ной почки.

В возрасте около 31 дня после овуляции зародыш достигает 7,5 мм в длину. На этой стадии хорошо различимы зачатки рук и ног. Каждый зачаток руки можно разделить на кистевой и плечевой сегменты. В зачатке ноги дифференцировка выражена слабее.

В возрасте около 6 нед зародыш достигает в длину приблизительно 12 мм. На этой стадии можно различить 5 первичных отделов мозга. Особенно больших размеров достигают зачатки переднего и промежуточного мозга, формируются тимус, паращитовидные железы. Идет гистогенез пищеварительного тракта, отчетливо выражена половая дифференцировка гонад.

С 5-й и до конца 8-й недели развитие человеческого зароды­ша характеризуется ростом и дифференцировкой органов. 8-неельный зародыш имеет длину около 40 мм и массу около 5 г. В период между 6-й и 8-й неделями общий вид зародыша изменяется, намечаются черты лица и он начинает обнаруживать больше сходства с человеком. Обособляется шея, голова становится круглой, возникают зачатки наружного уха и носа. Глаза смещаются с боковых поверхностей кпереди и сближаются, появляются веки. Конечности становятся длиннее, четко намечаются и оформляются все их отделы, развиваются пальцы, особенно на руках. Хвост почти незаметен. В переднем отделе мозга начинается рост больших полушарий. Происходит дальнейшая дифференцировка секреторных компонентов вторичной почки. Первичная почка дегенерирует, но по видимому, в ходе зародышевого периода функционируют еще обе почки. Начинается образование надпочечников. К 8-й неделе завершается дифференцировка зачатков гонад в мужские или женские половые железы. К концу 8-й недели завершается зародышевый период развития, практически все основные структуры и системы дифференцированы.


Плодный период, начинающийся с 9-й недели, характеризуется ростом структур, их дальнейшей дифференцировкой и началом функционирования.

Родившийся ребенок некоторое время связан с находящейся в матке плацентой при помощи пупочного канатика. Пупочные сосуды лишены иннервации, но просвет их быстро закрывается в результате сокращения мышечных стенок в ответ на действие механических, химических и температурных раздражителей внешней среды. Зарастание пупочных сосудов происхо­дит в течение нескольких недель, а функционировать они перестают уже через несколько минут после рождения. Глубокие и резкие изменения со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной систем происходят после рождения. В тот момент, когда ток крови по пупочным сосудам прекращается, плацента перестает выполнять дыхательную и выделительную функции. Первый вдох — необходимое условие начала постнатальной жизни. Дыхание стимулируется действием недостатка кислорода и избытка углекислоты в крови на дыхательные центры головного мозга.

После выхода организма из яйцевых оболочек начинается постэмбриональное(постнатальное) развитие. Начальная его стадия или ранний постнатальный онтогенез у животных с прямым развитием характеризуется интенсивным ростом органов и частей организма, установлением дефинитивных (окончательных) пропорций тела, переходом функциональных систем на режим взрослого организма.

Список использованной литературы





  1. Афанасьева Ю.И., Юрина Н.А. Гистология, цитология и эмбриология. Издание пятое. - М. Медицина, 2001. – 380 с.

  2. Бабский Е.Б., Глебовский В.Д., Коган А.Б. Физиология человека. – М.: Медицина. - 2000

  3. Сапин М.Р., Билич Г.Л. Анатомия человека. – в 2 томах.– М.: Оникс. – 2002