Эмбриогенез человека

Идентифицированы многие гены и генные семейства, которые играют важную в раннем периоде развития.

Семейства эмбриональных генов представлены кластерами (пучками) в определенном локусе хромосомы, гомеобоксные гены (НОХ) - определяют транскрипционные факторы осевой дифференцировки эмбриона.

Мутации НОХ у человека не обнаружены - любые мутации ведут к прекращению развития эмбриона.

Спаренные гены РАХ представлены 8 генами.

Мутации в гене РАХ-З приводят к развитию АД синдрома Варденбурга (глухота, гетерохромия радужки, белая прядь волос надо лбом), в РАХ-6 - аниридия (отсутствует радужная оболочка).

Гены цинковых пальцев - кодируемые ими аминокислотные последовательности (транскрипционные факторы) расположены между двумя отдельными цистеиновыми остатками, которые образуют комплекс с ионами цинка, похожий на палец.

Транскрипционные белки, содержащие цинковые пальцы, играют важную роль в развитии.

Мутации в гене этой группы (на 7 хромосоме) приводит к развитию цефалополисиндактилии Грейга (аномалии черепа и рук).

Мутации в них (на II хромосоме) - к нарушению развития почек и половой дифференцировки.

Транскрипционные факторы семейства SOX - обнаружены в спинном и головном мозге плода, более детально их функция еще не изучена, хотя известно, что они локализованы SOX-2 в 3 хромосоме, SOX-3 в X хромосоме, SOX-4 в 6 хромосоме.

Описан ген SOX-9 (17 хромосома) - мутации в котором ведут к камптомиелической дисплазии.

Большинство генов эмбрионального развития ответственны за выработку белков, называемых транскрипционными факторами, которые могут активизировать или подавлять экспрессию генов, участвующих в координации таких эмбриологических процессов как сегментация, индукция, миграция, дифференцировка клеток, апоптоз (программированная гибель клеток).

А эти процессы, очевидно, определяются факторами роста, клеточными рецепторами и др.

Мутации в определенных локусах могут нарушать процесс морфогенеза в эмбриональном и постэмбриональном развитии.

Выполнение морфогенетической программы начинается с момента оплодотворения, продолжается во внутриутробном периоде, далее в детстве, пубертатном периоде и даже во взрослом состоянии.

В сложном процессе эмбрионального развития принимают участие не только взаимодействующие между собой гены и их комплексы, но и среда, в которой эти наследственные факторы должны реализоваться.

Такая пренатальная (внутренняя) среда формируется организмом матери и, естественно, зависит как от ее здоровья и питания, так и от воздействия на организм матери и плода факторов (химических, ионизирующих и др.) внешней среды.

Более того, и в развивающемся зародыше создается определенная среда, которая может оказать модифицирующее действие на реализацию нормального или мутантного гена. например, хорошо известны различия в пренатальном развитии генетически идентичных монозиготных близнецов, имеющих различную площадь бассейна плацентарного кровообращения.

Точно так же при ряде наследственно обусловленных пороков развития мочевой системы (двусторонние арении, атрезии уретры, тяжелых формах инфантильного поликистоза), в связи со значительным изменением условий развития зародыша, нарушается формирование лица, легких, конечностей.

Эмбриональный морфогенез осуществляется при взаимодействии генома зародыша и организма матери, в особенности ее гормональной и иммунной систем и связан с процессами размножения, роста, миграции, дифференциации, отмирания клеток и формирования органов и тканей.

Эти процессы контролируются сложным взаимодействием генетических, эпигенетических и внешних факторов, определяющих временную и пространственную последовательность экспрессии генов и тем самым цитодифференцировку и морфогенез зародыша.

Пренатальный период жизни можно разделить на 3 этапа:

1. Преэмбриональный: первое клеточное деление (30 ч.), зигота попадает в полость матки (4 д.), имплантация (5-6 д.). образование двуслойного диска (12 л.), лайонизация хромосомы-Х (16 д.), образование трехслойного диска и первичной полоски (19 д.)

2. Эмбриональный: органогенез (4-8 нед.), формирование головного и спинного мозга. первые признаки сердца и закладка конечностей (4 нед.), мозг, глаза, сердце и конечности развиваются быстро (6 нед.). появляются пальцы, развиваются уши, почки, печень и мышцы (8 нед.), небо закрывается и образуются суставы (10 нед.), половая дифференцировка почти заканчивается (12 нед.)

3. Плодный (фетальный): активное движение плода (16-18 нед.). открыты веки, плод жизнеспособен при специальном уходе (24-26 нед.), быстрая прибавка массы тела вследствие роста и аккумуляции жира (28-38 нед.).