Рост
Бластоцис
ты
а) Благодаря всасыванию трофобластом жидкости из полости матки, объём пузырька несколько увеличивается, б) В самих бластомерах всё более активируются синтетические процессы.2. а) В трофобласте появляются выросты, которые постепенно разрушают оболочку оплодотворения вокруг зародыша, б) В результате, за несколько часов до имплантации зародыш теряет эту оболочку.З. а) После этого оболочка уже не мешает зародышу увеличиваться в размере, и с этих пор митотические циклы клеток становятся обычными, т.е. включают фазу роста, б) Поэтому в последующем увеличение массы зародыша происходит гораздо быстрей.(см.рис.12)
В полости матки дробление зародыша резко ускоряется и к началу 5-х суток развития он состоит уже из 58 бластомеров, к середине 6-х суток из 107 бластомеров, а к концу дробления из 210 бластомеров. Зародыш увеличивается в размерах, приобретает вид], четко выраженного пузырька, поэтому называется зрелая бластоциста. Стенка бластоцисты образована трофобластом, полость заполнена белковой жидкостью, а бластомеры эмбриобласта лежат внутри в виде небольшого скопления - зародышевого узелка. Место расположения узелка в бластоцисте носит название эмбрионального полюса бластоцисты. Таким образом, в течение недели зародыш стал многоклеточным, он представлен уже сотнями клеток, которые отличаются друг от друга количеством и качеством активированных генов. На этой стадии создается концептус - клеточный прообраз будущего организма, идеальная программа формирующегося человека.
К концу 5-х суток дробление бластомеров трофобласта заканчивается, так как в бластомерах восстанавливается ядерно - плазматическое соотношение и они превращаются в клетки. Клетки плоские, вытянутые и плотно прилежат друг к другу по типу однослойного эпителия. Клетки трофобласта активно делятся, одновременно их строение усложняется, и в цитоплазме увеличивается количество органоидов, особенно
лизосом. На поверхности клеток, обращенной в полость матки, появляются длинные цитоплазматические выросты, которые волнообразно колеблются и как бы ищут субстрат для прикрепления зародьнна. Вращение бластоцисты прекращается, она эмбриональным полюсом опускается на поверхность слизистой оболочки матки и прилипает к ее эпителию. На этом завершается второй период эмбрионального развития - период дробления и к 7,5 суткам период коицептуса завершается, и эмбрион вступает в третий период - гаструляции. который протекает на фоне имплантации.
Имплантация
<,
Имплантация начинается в конце 7-х ~ начале 8--х суток и протекает в две стадии. Первая стадия имплантации называется адгезия (прилипание). К началу имплантации зародыш имеет вид пузырька (бластоцисты), стенка которого образована одним слоем плоских клеток трофобласта, а внутри пузырька расположен зародышевый узелок, который сформирован из эмбриобласгов. Клетки трофобласта, прилегающие к стенке матки, интенсивно делятся митозом, количество их нарастает и они укладываются в два слоя. Внутренний слой, обращенный в полость бластоцисты, сохраняет клеточное строение однослойного кубического эпителия и получает название иитотрснЬобласт.
Имплантация. Начало гаструляции.
Рис. № 12.
А - 6-е сутки; Б - 8-е сутки; В - 10-е сутки развития:
1 - трофобласт; 2 - эмбриобласт; 3 - эпителий матки; 4 - соединительная ткань
эндометрия; 5 — гинобласт; 6 — эпибласт; 7 -• крыша амниотического пузырька; 8 - амниотическая полость; 9 - Сосуды эндометрия; 10 - симпластотрофобласт; 11 - цитотрофобласт; 12 - митоз в цитотрофобласте; 13 - внезародышевая мезодерма; 14 - отложения фибрина; 15 - лакуны в симпластотрофобласте; 16 - экзоцеломическая полость.
Второй наружный слой трофобласта непосредственно контактирует с эпителием слизистой оболочки матки. Его клетки резко увеличиваются в размерах, поверхность их становится неровной, с выростами. В клетках может находиться несколько ядер, и тогда клетки приобретают гигантские размеры. Контактируя друг с другом, они образуют или сложные сети (синцитий) или, сливаясь по несколько клеток, формируют участки симпласта. Этот слой получает название симпластотрофобласт или синцитиотрофобласта. В его измененных клетках нарастает количество лизосом с протеолитическими
ферментами. Ферменты симпластотрофобласта выбрасываются на поверхность эпителия слизистой оболочки матки, разрушая ее, и запуская вторую стадию имплантации.
Вторая стадия имплантации зародыша называется инвазия - проникновение. Ткани стенки матки все больше разрушаются протеолитическими ферментами, которые выделяет разрастающийся трофобласт. Первыми разрушаются эпителиальные клетки, затем подлежащая соединительная ткань. Разрушенные ткани имеют вид жидкой кашицы, в которую постепенно погружается зародыш. Па поверхности симпластотрофобласта появляется огромное количество микроворсинок, которые всасывают из разрушенных тканей матки питательные вещества и через трофобласт доставляют их клеткам эмбриобласта. Такой тип питания называется гистиотрофный или тканевой. Цитотрофобласт продолжает усиленно делиться и дает все новый материал для построения и увеличения симпластотрофобласта. Тяжи гигантских клеток (или симпласта), как корни растений врастают в подлежащие ткани матки, разрушая их. Но характер трофики при этом является анаэробным.
Вслед за эпителием и соединительной тканью симпластотрофобласт разрушает железы и стенки кровеносных сосудов матки. Разрушив стенку сосуда, трофобласт вступает в непосредственный контакт с кровью матери. С этог о момента гистиотрофный тип питания заменяется гематотрофным или аэробным типом. Между тяжами симпластотрофобласта возникает система полостей (лакун), которая постепенно заполняется материнской кровью. Разрушая ткани стенки матки, зародыш все глубже погружается в её толщу, пока не окажется ниже поверхности слизистой оболочки. Полное погружение зародыша происходит в течение 40-50 часов. Отверстие в эпителии магки, через которое шло внедрение зародыша, вначале закрывается разрушенными тканями и кровью, а затем эпителий восстанавливает свою целостность и зародыш оказывается полностью замурованным в слизистой оболочке матки.
С 9-го дня развития начинается бурное разрастание клеток цитотрофобласта, в связи с чем, группы клеток, расположенные пластом, начинают впячиваться в симпласт в виде складок. Каждая складка, покрытая с поверхности слоем симпластотрофобласта, получила название первичной ворсинки трофобласта. С 10-го дня развития протеолитическая активность симпластотрофобласта начинает затухать и этот слой трофобласта становится более тонким. Лакуны трофобласта, заполненные кровью матери, сливаются и укрупняются. Первичные ворсинки трофобласта по всей своей поверхности контактируют с кровью матери, поэтому зародыш оказывается лежащим в крошечном кровяном озерце. К этому времени зародыш еще очень мал и место его имплантации незаметно невооруженным глазом. Размер зародыша на 9-11 сутки составляет -450 х 300 мкм. Таким образом, главная роль в процессе имплантации принадлежит наружным клеткам бластоцисты - трофобласту, который осуществляет ферментативное разрушение слизистой оболочки матки.
Развитие виезародышевых органов»
Рис. 13.
А — 13-е сутки; Б — 15-е сутки развития:
1 - эпибласт; 2 - гипобласт; 3 - полость первичного желточного мешка; 4 - амниотическая полость; 5 -■ симпластотрофобласт; 6 - организованный фибрин; 7 - внезародышевая мезодерма; 8 - цитотрофобласт; 9 - соединение сосудов эндометрия с лакунами; 10 - формирование первичных ворсин; 11 - стенка амниона; 12 - стенка вторичного желточного мешка; 13 - амниотическая ножка; 14 -хорион; 15 - внезародышевый целом (полость хориона); 16 - мезодерма хориальной пластинки; 17 - остаток экзоцелома; 1В - формирование вторичных ворсин хориона.
Период гаструляции.
Параллельно с имплантацией бластоцисты в слизистую оболочку матки протекает гаструляция зародышевого материала. Эго третий период собственно эмбриогенеза, который начинается с 7 - 8 суток и завершается к концу 4 недели. На этом этапе ведущими процессами являются:
Увеличение интенсивности пролиферации стволовых клеток за счет возрастания скорости их деления, вследствие чего общая клеточная масса прогрессивно нарастает. В результате из отдельных стволовых клеток образуются скопления - стволовые пулы, которым дали название зародышевые закладки.
У отдельных групп стволовых клеток появляется способность к активному движению и перемещению, поэтому происходит разъединение - дивергенция
единого зародышевого узелка и образование трех основных эмбриональных закладок: эктодермы, мезодермы, энтодермы, и трех осевых органов - хорды, нервной пластинки, прехордальной пластинки.
Термин “гасгруляция“ (gastrolio - перемещение) обозначает способность клеток перемещаться. Перемещение осуществляется двумя способами: но типу «амебы» и пластом.
«по типу амебы» перемещаются одиночные клетки и
пластом по поверхности движутся группы клеток, образуя закладки. В период гаструляции в каждой конкретной закладке закрепляются различия стволовых клеток, поэтому клетки разных закладок все больше отличаются между собой. Увеличение отличительных свойств лежит в основе зачатковой дифференцировки и проявляется в виде следующих признаков:
® В каждой закладке строго запрограммированы размеры клеток. Так, стволовые клетки нервной пластинки увеличиваются в 18-26 раз больше, чем клетки энтодермы.
© Для каждой закладки характерна определенная скорость размножения стволовых клеток. Наивысшей скоростью обладают клетки эктодермы, самый медленный темп митозов у энтодермы.
® Качественные отличия в , составе органоидов, поэтому одни клетки накапливают ЭПС и КГ, а другие - лизосомы и т.д.
® Качественные отличия по биохимическому составу оболочки клетки, в которой создается специфический набор рецепторов и ферментов. Эта особенность определяет типы межклеточных контактов, как ведущего явления процесса гаструляции.
Таким образом, накопление отличий у клеток различных стволовых пулов закрепляет дивергенцию клеток, когда единая клеточная масса эмбриона расходится на отдельные зародышевые листки, способные перемещаться по отношению друг к другу.
Собственно процесс гаструляции или перемещения осуществляется тремя механизмами: деляминацией или расслаиванием, инвагинацией или внячиванием и иммиграций или выселением.
Условно период гаструляции делится на две стадии:
Ранняя стадия - стадия гаструляции виезародышевого материала - с 7 по 14
сутки.
Поздняя стадия - стадия гаструляции зародышевого материала - с 14 по 21
сутки.
4.1. Стадия внезародышевой гаструляции (ранняя стадия).
Эта стадия начинается с 7-го дня и проходит параллельно с имплантацией. Зародышевый узелок расположен на том месте бластоцисты, который обращен к стенке матки и плотно прилежит к цитотрофобласту. Первый этап гаструляции идет путем деляминации, в результате чего часть клеток эмбриобласта, обращенных в полость или бластоцель, отслаивается и обосабливается в пласт плоских мелких клеток, которые дают первую закладку - виезародышевую энтодерму.
Остальные клетки эмбриобласта также делятся, они раздвигаются, и внутри этой группы клеток появляется небольшая полость, заполненная жидкостью. Эмбриобласт, имеющий вид пузырька, называется амниотическим пузырьком. Клетки, образующие его стенку, в совокупности составляют элмбласт, который часто не совсем правильно называют эктодермой. Клетки эгшбдаста в будущем дадут зародышевую и внезародышевую эктодерму, мезодерму и другие зародышевые закладки. Такой вид зародыш приобретает в 7,5 суток.
В последующие 1-2 дня происходит, главным образом, нарастание количества клеток и их дальнейшее смещение в образовавшихся структурах и их смещение. Клетки энтодермы, размножаясь, обрастают тонким слоем не только эмбриобласт со стороны бластоцеля, но и накладываются па цитотрофобласт. Края эктодермального пласта клеток смыкаются и образуют желточный пузырек. Изменяется и амниотический пузырек. Его полость быстро увеличивается, клетки его стенки на границе с цитотрофобластом раздвигаются и в течение 1-2 дней одна из стенок амниотического пузырька будет представлена клетками трофобласта. Но затем скорость деления эпибласта увеличивается и целостность пузырька восстанавливается. Боковая и верхняя стенки пузырька образованы внезародышевой эктодермой, собственно зародышевый материал представлен клетками дна амниотического пузырька, прилегающего к эктодерме.
Основные процессы и хронология закладки виезародышевых органов
Таблица №5
Выселение из эмбриобласта в полость бластоцисты клеток внезародышевой
мезодермы
Тяжи внезародышевой мезодермы рыхло заполняют полость бластоцисты и образуют мезодерма’Льиые
закладки виезародышевых органов
С 8 по 15 сутки эмбриогенеза |
Хорион I Закладка да развитие с 11 по 17 сутки |
| 1. Мезодерма подрастает под трофобласт и срастается с \ цитотрофобластом, образуя основу хориона - хориальную I пластинку. 1 2. Синцитиотрофобласт образует первичные ворсинки хориона j по всей поверхност и зародыша. ! З.К 15 суткам мезодерма врастает в первичные ворсинки - | формируются вторичные ворсинки хориона. 1 4. К 17 суткам в хориальную пластинку и вторичные ворсинки | врастают сосуды (по аллантоису) - формируются третичные ворсинки хориона. 1 |
Амнион Закладка 11 но 12 сутки _ - |
|
|
Желточный мешок Закладка с 13 но 14 сутки |
1. Мезодермальная лакуна, ближайшая к гилобласту -это j мезодермальная закладка желточного мешка 2 о Эпибласт изнутри обрастает мезодермальную лакуну - образуется зачаток желточного мешка. |
|
|
Аллантоис Закладка с 13 по 15 сутки |
j 1. Эпибласт дна амниотического пузырька и гипобласт ! крыши желточного мешка составляют зародышевый щиток.
|
Второй этап гаструляции происходит путем иммиграции - выселения стволовых
клеток из дна амниотического пузырька в полость бластоцисты на будущем заднем конце тела зародыша. Выселяющиеся клетки образуют третий внезародышевый листок - мезодерму. Клетки мезодермы передвигаются по типу амебы и расселяются по полости бластоцисты в виде нежнейшей сеточки из мелких веретеновидных и отростчагых клеток, причем, часть клеток врастает между цитотрофобластом и энтодермой. Таким образом, к
9-10 дню эмбрионального развития образуются все три внезародышевых листка: эктодерма, энтодерма, мезодерма.
В последующие дни (до 13-15 дня) происходит бурное разрастание всех этих закладок и формирование из них внезародышевых временных - провизорных органов, которые устанавливают более прочную и совершенную связь с организмом матери и создают наиболее благоприятные условия для развития самого зародыша.
Темпы пролиферации клеток всех образованных структур постоянно нарастают, поэтому увеличиваются размеры амниотического и желточного пузырьков. Одновременно быстро разрастается вся бластоциста, которая к этому времени уже полностью имплантирована в слизистую оболочку матки. За счет интенсивного непрекращающегося размножения клеток, претерпевает изменение и мезодерма, ее клетки начинают расселяться вокруг амниотического и желточного пузырьков, а также выстилают непрерывным слоем изнутри всю поверхность цитотрофобласта, формируя наружную плодную оболочку - хорион. В это время из-за усиленного размножения клеток энтодермы в области каудального конца будущего зародыша образуется пальцевидное выпячивание - аллантоис, или «меток с отбросами».
Функции внезародышевых органов
Таблица № 6
Хорион |
L Трофическая синтез и секреция гистолитических ферментов: © Пристеночное пищеварение ® Всасывание переваренных веществ а Доставка питательных веществ в тело зародыша по сосудам 2 Барьерная разделяет кровь зародыша и кровь матери Не пропускает из крови матери многие вредные вещества. Зо Газообмен - между кровью зародыша и матери
|
я © К в 2 < |
|
!Я ЬвЧ ►в е, Si ss 2 В Ч g 1 1 ^ |
1. Кроветворная стволовые клетки крови выселяются из мезодермы; 2» Образование гоиобластов - половые стволовые клетки выселяются из энтодермы; 3. Образование первых сосудов I 1 |
Аллантоис |
|
В результате таких изменений оказывается сформированным ряд провизорных органов: амнион, желточный мешок, хорион, аллантоис, которые, выполняя
определенные функции, создают оптимальные условия для дальнейшего развития плода.
5. Гаструляции зародышевого материала
С 14 дня начинается вторая стадия гаструляции - гаструляция зародышевого материал. Ведущим механизмом перемещение клеток на этой стадии, является иммиграция - выселение их из одной закладки и встраивание в другую. Зародышевый материал в этот период располагается на дне амниона, несколько выбухая в его полость. Овальная форма и небольшая выпуклость этого пласта клеток дали повод назвать его зародышевым щитком - диском. Он образован плотно лежащими стволовыми клетками, которые интенсивно делятся и активно перемещаются в определенных направлениях. Клетки на заднем конце щитка более интенсивно размножаются, их количество быстро увеличивается, поэтому задний край диска утолщается в виде полумесяца.
Зародышевый диск быстро растет, удлиняется и приобретает грушевидную форму с узким задним концом. Часть быстро делящихся клеток растет вперед по средней линии щитка и образует так называемую первичную полоску. Не доходя примерно до середины щитка, клетки первичной полоски образуют скопление - первичный узелок или Гензеновский узелок. На поверхности узелка и по средней линии полоски появляются углубления - первичная ямка в узелке и первичная бороздка в полоске. См рис. № 14
Схема гаструляции зародышевого материала
Рис № 14
/ / —v
*-»•/
/
■
i
\
5
1-4
к
Г
‘У
ТО-4
■ ■ !У
V! K4 ■
Vi
>
TT—r
■ ■
V-У
Первым из зародышевых листков начинает образовываться энтодерма. Клетки первичной полоски на границе с первичным узелком погружаются через центральную часть зародышевого щитка, раздвигают внезародышевую энтодерму желточного мешка, и встраиваются в нее, образуя крышу желточного мешка.
Одновременно с формированием энтодермы, идет образование и среднего зародышевого листка - мезодермы. Образующие ее клетки задней части первичной бороздки, перемещаются под зародышевый щиток и ложатся б щелевидном пространстве между зародышевым щитком и энтодермой. Клетки мезодермы накапливаются и движутся в этом пространстве двумя потоками - крыльями, вперед по бокам щитка. Они в дальнейшем дадут боковгле пластинки мезодермы - сплапхнотомы Параллельно с образованием мезодермы, в щитке продолжают делиться и другие клетки, перемещаются и собираются в группы. Спереди от Гензеновского узелка начинает обосабливаться группа клеток, которой дали название - хордальная, пластинка, так как она содержит стволовые клетки для образования хорды - оси будущего тела эмбриона. Клетки этой пластинки смещаются к первичной ямке, проваливаются в нее и уходят в щель между щитком и энтодермой.
В процессе движения они захватывают с собой и другие мелкие группы клеток, расположенные в области первичного узелка. Вся эта масса связанных друг с другом клеток образует хордомезодермальный тяж, который путем инвагинации уходит через первичную ямку и располагается над энтодермой. Плотный тяж движется в головном направлении по средней линии щитка, между двумя крыльями боковой мезодермы. В состав тяжа входят три типа стволовых клеток. Основная масса клеток тяжа даст хорду, а на ее переднем конце располагаются клетки головной мезодермы и небольшая группа родственных энтодерме клеток, получивших название прехордальная пластинка. Когда хордомезодермальный тяж дорастает до переднего конца щитка, от него последовательно отщепляются клетки, составляющие три группы. При этом хордальный тяж становится свободным и формирует хорду, а клетки прехордалыюй пластинки встраиваются в состав зародышевой энтодермы в области головного конца.
К этому времени клетки первичной бороздки начинает погружаться в пространство между экто - и энтодермой. Эта мезодерма располагается непосредственно по бокам от хорды, и получает название - парахордалъная мезодерма. Между парахордалъной мезодермой и боковой пластинкой спланхнотома размещается еще одна небольшая группа мезодермальных клеток - промежуточная мезодерма. Таким образом, по бокам от хорды в щелевидном пространстве между эктодермой и энтодермой сформировался средний зародышевый листок- мезодерма,^которая представлена двумя мезодермальиыми крыльями, расположенными вокруг хорды. Каждое крыло мезодермы состоит из трех групп мезодермальных клеток: парахордальиых, промежуточных и спланхнотома. Кроме того, к среднему зародышевому листку относится и мезодерма, окружающая аллантоис и несущая в себе кровеносные сосуды.
Одновременно с формированием мезодермы идет образование нервной пластинки. Ее клетки собираются вокруг первичного узелка и первичной полоски в виде серпа с длинными вытянутыми назад концами. В дальнейшем нервная пластинка растет в краниальном направлении над хордой и одновременно с хордомезодермальный тяжом дорастает до головного конца зародыша. По бокам от нервной пластинки располагаются клетки эктодермы.
На заднем конце щитка также продолжаются изменения. Так как материал первичной полоски, постепенно погружаясь, уходит на образование мезодермы хвостового отдела, первичная полоска становится все короче. Поэтому первичная ямка сдвигается за полоской назад и, в конце концов, оказывается на заднем конце зародыша. Хорда, наоборот, удлиняется в каудальном направлении, смещаясь за первичной ямкой, а над хордой по длине всего щи тка разрастается нервная пластинка.
Таким образом, в течение 3-4 дней в зародышевом щитке происходят активные перемещения клеток, вследствие чего зародыш за эти дни из однослойного становится трехслойным.
Верхний наружный слой зародыша, обращенный в полость амниона, представлен двумя закладками: по средней линии расположена нервная пластинка, а по бокам от нее расположена эктодерма.
Средний слой зародыша также содержит две закладки: в центре - хорда и мезодерма в виде двух крыльев по бокам от нее.
Нижний внутренний слой зародыша представлен энтодермой, передняя часть которого образована прехордальной пластинкой.
Таким образом, на зачатковом этапе дифференцировки в результате гаструляции происходят следующие процессы:
Накопление стволовых клеток в результате активной пролиферации и их перемещение с формированием зародышевых зачатков: эктодермы, энтодермы и мезодермы.
Усложнение структуры стволовых клеток в результате внутриклеточной дифференцировки и возникновения межклеточных контактов.
Образование комплекса осевых органов: хорды, прехордальной пластинки и
нервной пластинки.
Этот период гаструляции, когда уже сформированы все закладки, но не наступили последующие их изменения, получил название пресомитиой стадии. Это только очень краткий отрезок времени, так как процессы развития в зародышевом материале ни на минуту не прекращаются. Каждая закладка, появившись в зародыше и заняв свое место, сразу же начинает последующие изменения, не дожидаясь конца гаструляции других закладок. Поэтому окончание периода гаструляции не имеет четкой временной границы.