Ординатура / Офтальмология / Учебные материалы / Развитие глазного яблока, его придаточного аппарата, глазницы Вит

Завершая описание роли адгезивных молекул в развитии глаза, лишь укажем, что более подробные сведения об их значении мы приведем в разделах, посвященных развитию отдельных структур глаза.

Немаловажное значение в развитии глаза имеют и процессы ингибирования роста. Наиболее полно эти процессы изучены на моде - ли развития сетчатки и формирования аксонов ганглиозных клеток сетчатки. При этом основное внимание при изучении процессов ингибирования было обращено на протеогликаны. Установлено, что внеклеточные матричные молекулы имеют большое значение в установлении направления роста аксонов ганглиозных клеток в эбриогенезе, а также при регенера - ции зрительного нерва после травмы. При этом матричные молекулы обладают ингибирующим действием [118, 160, 177, 213, 260, 267, 271].

Из этих матричных молекул наибольшее значение имеют высоко сульфатированные протеогликаны. Многие структурные протеогликаны в большом количестве обнаруживаются в разви-

вающейся ЦНС [100, 112, 141, 169]. Обнару-

жены они и в сетчатке [42, 152, 257]. В зависимости от условий, сульфатированные протеогликаны способствуют росту или ингибируют рост аксонов [143, 238]. Наиболее подробные сведения об участии протеогликанов в регуляции роста аксонов ганглиозных клеток с формированием зрительного нерва известны относительно хондроитин сульфата [33, 38, 238] и гепаран сульфата [42, 257].

Ингибирующее значение протеогликанов в развитии сетчатки было показано на основании исследований, которые выявили, что наибольшее их количество обнаруживается в местах прекращения роста аксонов ганглиозных клеток сетчатки. С другой стороны, ряд протеогликанов, в частности ламинин, способствует в определенных условиях росту аксонов [45, 83,233, 234]. Протеогликаны могут быть и регуляторами дифференциации аксонов ганг-

лиозных клеток [91, 151, 161, 180, 191, 273,

274, 258].

Развитие эмбриона тесно связано не только с размножением, дифференциацией, перемещением клеток, но и с их дегенерацией и гибелью. Гибель клеток четко прослеживается при формировании хрусталика, эмбриональной щели, зрительного нерва и при дифференциации каждого типа нейронов сетчатки [42]. Примеров биологического значения смерти клеток в эмбриогенезе известно довольно много. Эти процессы происходят при дифференциации лю - бых структур организма — центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта, ко-

нечностей и т.д. [65, 77, 107, 127, 182, 208].

Проявления гибели клеток могут быть в нескольких формах. В сетчатке основной формой гибели клеток является апоптоз, который завершается фагоцитозом дегенеративно изме-

ненных клеток [43, 176]. Морфологические проявления апоптоза хорошо описаны. Основным отличием его от других типов гибели клеток является отсутствие реакции окружащих клеток и организма на гибель клеток. Никогда при этом не обнаруживаются клетки воспалительного инфильтрата и макрофаги. Эти особенности характерны для развивающейся сетчатки и для других структур глаза [176, 289]. Явления апоптоза выявляются на всех этапах эмбрионального развития глазного яблока.

Признаки апоптоза обнаруживаются уже при формировании зрительного бокала, зрительной щели, зрительного стебелька и хруста-

лика [42, 68, 77, 158, 211, 230, 231, 232]. За-

программированная смерть клеток приводит к инвагинации и изменению формы зрительного зачатка [77]. Участвует этот процесс и в направлении роста аксонов ганглиозных клеток по направлению наружного коленчатого тела

[230, 231].

Большое значение гибель клеток имеет в дифференциации сетчатки по слоям [57, 224, 229]. Потеря клеток сетчатки в процессе дифференциации исключительно высокая. По данным разных авторов, у человека погибает 70% ганглиозных клеток сетчатки [183—185]. Необходимо отметить, что эспериментально на мышах показано, что апоптоз нейронов сетчатки и наружного коленчатого тела стимулируется светом в ближайшие дни после рождения [207].

Апоптоз участвует и в «исправлении ошибок» эмбрионального развития. Например, апоптоз удаляет нейроны и их аксоны при неправильной их проекции на перекрест зрительного нерва [113]. Правда, необходимо отметить, что такие ошибки встречаются лишь в 1—4%. Апоптоз участвует и в регуляции распределения ганглиозных клеток по площади сетчатки

[21, 136, 183, 223, 224, 276, 281].

Приступая к изложению материала о закономерностях развития глаза, целесообразно первоначально напомнить начальные этапы развития эмбриона вообще.

После оплодотворения яйцо приступает к интенсивному делению [6]. В течение первых суток оно делится на два почти одинаковых бластомера, а еще через сутки уже образуется

3—4 клетки (рис. 5.1.1).

На четвертые сутки зародыш достигает стадии клеточной морулы, складывающейся из 8—12 клеток.

Дальнейшее развитие зародыша происходит уже в матке. По мере быстрого размножения и дифференцировки клеток, отмечающихся в течение трех суток, к середине шестых суток зародыш состоит уже из более чем 100 клеток, а между клетками скапливается содержащая белок жидкость. При этом образуется полость и морула превращается в раннюю бластоцисту. Клетки бластоцисты становятся неоднородными и разделяются на поверхностные блас-

томеры, дающие начало трофобласту, и ле-

жащие внутри более крупные и темные бластомеры. Совокупность этих клеток называется

эмбриобластом (рис. 5.1.2, 5.1.3). Из трофо-

бласта в дальнейшем образуется плацента и поддерживающие ткани. Из эмбриобласта формируется эмбрион. В эмбриобласте можно четко различить два слоя — эпибласт (эктодерма) и гипобласт (энтодерма).

Таким образом, незадолго до имплантации в матку возникают два первых зародышевых листка: эктодерма, точнее, первичная эктодерма, и энтодерма. С образованием первых двух зародышевых листков и начинается процесс гаст-

руляции.

На стадии бластоцисты зародыш человека вступает в период имплантации.

На двенадцатый день развития эмбрион состоит из двух неодинаковых по величине пузырьков. Эти пузырьки соприкасаются между собой в одном месте, образуя зародышевый щиток, из которого затем будет формироваться само тело зародыша.

К пятнадцатым суткам наступает вторая стадия гаструляции. Она характеризуется образованием среднего зародышевого листка (мезодермы), а также хорды и нервной трубки. Средний зародышевый листок образуется следующим образом. По средней линии зародышевого щитка, начиная от заднего его края, образуется

сгущение клеток — первичная полоска, которая растет вперед. Дойдя до середины зародышевого щитка, она заканчивается первичным, или

гензеновским узелком. Из первичной полоски

Рис. 5.1.2. Начальные этапы развития эмбриона:

а—е — стадии интенсивного деления оплодотворенной клетки с образованием морулы (е); ж — бластоциста

путем врастания ее клеток в потенциальное пространство между эктодермой и энтодермой образуется средний зародышевый листок {ме-

зодерма) (рис. 5.1.3—5.1.6).

На семнадцатый день развития из гензеновского узелка по направлению к переднему краю зародышевого щитка вырастает клеточ-

ный тяж — головной, или хордальный, отрос-

ток, представляющий собой зачаток будущей

спинной струны (хорды).

В начале третьей недели развития эмбрион имеет трехслойную структуру и состоит из эктодермы, мезодермы и энтодермы.

Между перечисленными листками располагаются рыхло лежащие клетки звездчатой формы — мезенхима, погруженные в межклеточную белоксодержащую жидкость с небольшим количеством волокон. Клетки мезенхимы исходят из различных участков мезодермы дерматомов, склеротомов, спланхнотомов. Мезенхима по клеточному составу довольно рано становится гетерогенной в результате миграции в нее клеток другого происхождения (нейробласты, меланоциты, миобласты и др.). В области головы и шеи мезенхима развивается из кле - ток нейрального гребня, о чем более подробно будет изложено ниже. Мезенхима является

основным источником формирования соединительной ткани в организме.

Вэтот промежуток времени эктодермальные клетки, расположенные вдоль тела эмбриона на его дорзальной поверхности, начинают интенсивно размножаться. Первоначально формируется утолщение, называемое нейральной пластинкой. Нейральная пластинка, углубляясь, превращается в бороздку. Края (валики) нейральной пластинки постепенно становятся все выше, а затем срастаются между собой, превращая бороздку в нейральную трубку (рис. 5.1.4—5.1.6). Нейральная трубка представляет собой зачаток части центральной нервной системы [6].

Клеточный материал нейральной трубки, обособляясь от эктодермы в дальнейшем развивается в элементы нервной системы (нейроны, глия). По этой причине ткань нервной труб-

ки называется нейроэктодермой [6, 7, 14].

Впереднем отделе нейральной трубки благодаря интенсивному размножению клеток нейроэктодермы формируется три первичных мозговых пузырька, лежащих друг за другом: перед-

ний (prosencephalon), средний (mesencephalon)

изадний (rhombencephalon). При последующей их дифференциации возникает пять пузырьков,

Рис.

5.1.4. Продольный срез эмбриона человека на

19-й день развития (по Duke-Elder, 1963):

1—прохордальная пластинка; 2—нотохордальная пластинка; 3— амнион; 4— амниотическая полость; 5 — нейральная пластинка; 6 — бластопора; 7 — узелок Хенсена; 8— примитивная полоска; 9 — зародышевый ствол; 10— желточный мешок; // — энтодерма; 12 — эктодерма

mm .ш>.

wm

Рис. 5.1.5. Различные стадии образования нервной трубки из нервной пластинки, а также формирование мезодермы (по Clara, 1955):

а — зародыш на стадии 5—6 сомитов; б— зародыш на стадии 13—14 сомитов; в, г — зародыш на более поздних стадиях развития (/ — первичный сегмент; 2 — хорда; 3 — левая аорта; 4 — кровеносный сосуд; 5 — энтодерма; 6 — сегментная ножка; 7 — париетальный листок спланхнотома; 8— висцеральный листок спланхнотома; 9—вторичная полость тела; 10—спинальный ганглий: //—дорзальный край первичного сегмента; 12 — миотом; 13 — кожная пластинка (дерматом); 14 — выселение клеток мезенхимы из склеротома; /5 — выселение клеток мезенхимы из париетального листка спланхнотома; 16 — аорта; 17 — выселение клеток мезенхимы из дерматома; 18 — нервная пластинка; 19 — нервная трубка)

Рис. 5.1.6. Схематическое изображение дорзальной поверхности эмбриона человека, иллюстрирующее эта-

пы развития нервной пластинки, желобка и трубки

(по Sadler, 1990):

а—19-й день развития. Нервный желобок представляет со - бой углубление, расположенное в центре нервной пластинки; б— 21-й день развития. Отмечается смыкание краев желобка с началом образования трубки; в, г — 22-й и 23-й дни развития. Дальнейшее формирование нервной трубки путем прогрессив - ного распространения ее закрытия по направлению к перед - нему и заднему концам эмбриона (/—обрезанный край амниона; 2 — нервная пластинка; 3—примитивный узелок; 4 — примитивная полоска; 5—нейральная складка; 6—перихондраль- ное выпячивание; 7—слуховая плакода; 8—задняя нейропора)

дающих начало пяти основным отделам головного мозга (рис. 5.1.7, 5.1.8). Наибольшей дифференциации подвергается передний мозговой пузырек (prosencephalon). Он подразделяется на заднюю часть, diencephalon (промежуточный мозг), и переднюю, telencephalon (конечный мозг). Именно из боковых стенок промежуточного мозга и развивается глазное яблоко.

Первые признаки развития глазного яб-

лока выявляются уже на третьей неделе эмбрионального развития (эмбрион 2 мм). Первоначально с двух сторон от срединной линии в вентролатеральной области промежуточного мозга (prosencephalon) появляются два выпячивания, направленных в сторону эктодермы. Постепенно увеличиваясь, они формируют

IV

Рис. 5.1.7. Схематическое изображение последовательности развития головного мозга (по Duke-Elder, 1963):

а — первичный мозговой пузырь; б— стадия трех мозговых пузырей; в—стадия пяти мозговых пузырей; г—стадия конечной дифференциации теленцефалона (/—prosencephalon; 2— готbencephalon\ 3 — mesencephalon; 4 — medulla oblongata, 5 —

обонятельная доля; 6 — зрительный бугор: 7 — telencephalon; 8— мозжечок; 9 — diencephalon; 10 — полушария мозга; // — полосатое тело: /. //. ///. IV—первый, второй, третий и четвертый желудочки)

Рис. 5.1.8. Четыре стадии развития головного мозга и черепномозговых нервов у эмбрионов человека

(по Пэттену, 1959):

а — эмбрион Дэвиса (3,5 неделя развития) (/ — глазной пузырь; 2 — передний мозг; 3 — средний мозг; 4 — задний мозг; 5 — слу ховая ямка; 6 — спинной мозг); б— 4-я неделя развития эмбрио на (/ — задний мозг; 2 — конечный мозг; 3—глазной пузырь; 4 — промежуточный мозг: 5 — средний мозг); в — начало 6-й недели развития эмбриона (/ — задний мозг; 2 — спинной мозг; 3 — пузырь конечного мозга; 4 — промежуточный мозг; 5 — сред ний мозг; 6 — глазной пузырь); г — 7-я неделя развития эмбрио на (/—задний мозг; 2 — ромбическая губа; 3 — продолговатый мозг; 4 — спинной мозг; 5 — пузырь конечного мозга; 6 — про межуточный мозг; 7 — средний мозг; 8— зрительный пузырь;

9— черепномозговые нервы)

два шаровидных образования — первичные зри-

тельные пузырьки (рис. 5.1.10—5.1.12).

При закрытии нейральной трубки зрительные пузырьки увеличиваются и уже имеют вид полостей, симметрично расположенных на боковой стороне мозгового пузыря. Полость зрительного пузырька связана с полостью мозга. Первоначально эпителиальные клетки зрительного пузырька имеют призматическую форму.

Их ядра образуют несколько слоев, число которых постепенно увеличивается. Все клетки, выстилающие зрительный пузырек, ориентированы апикальной поверхностью внутрь пузырька и содержат реснички. Базальная поверхность клеток располагается на тонкой базальной мембране.

Зрительный пузырек контактирует с поверхностной эктодермой и продолжает быть связанным с головным мозгом посредством сужения,

которое называется зрительным стебельком.

Зрительный стебелек соединяется с наиболее нижней частью стенки промежуточного мозга, а полость промежуточного мозга (будущий третий желудочек) сообщается с полостью зрительного стебелька [6, 7, 14].

Приблизительно к 27-му дню развития (эмбрион 4,0—4,5 мм) поверхностная эктодерма, расположенная над зрительным пузырьком, утолщается и образуется хрусталиковая плакода. Взаимодействие внеклеточных элементов

Рис. 5.1.9. Стадии формирования плода и развитие при этом глазного яблока:

а — эмбрион на 5-й неделе (5 мм) (I — закладка глазного бокала; 2 — первая жаберная дуга; 3 — сердечное выпячивание; 4 — закладка пуповины; 5 — хвост; 6 — вторая жаберная дуга; 7 — третья жаберная дуга); б — эмбрион в конце 6-й недели (10 мм) (1 — глазной бокал; 2 — конечный мозг; 3 — нога; 4 — рука; 5 — наружный слуховой проход; 6 — крыша IV желудочка; 7 — средний мозг); в, г — эмбрионы в конце 7 -й ( 1 7 мм) и 8-й (31 мм) недель развития соответственно (/ — глазное яблоко с формированием век)