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

Рис. 5.1.14. Этапы закрытия эмбриональной щели в норме (световая микроскопия). Внутренний и наружный слои нейроэпителия глазного бокала сближаются, а затем и срастаются:

Эмбриональная щель имеет большое значение в дальнейшем развитии глазного яб - лока. Ее наличие обеспечивает рост аксонов ганглиозных клеток сетчатки по направлению к головному мозгу с образованием зрительного нерва. Кроме того, именно благодаря эмбриональной щели в зрительный бокал проникает мезенхима, являющаяся источником образования первичного стекловидного тела.

Как указано выше, эмбриональная щель постепенно закрывается. Первоначально это происходит в ее средних участках. Затем закрытие распространяется кпереди и кзади. В тех случаях, когда эмбриональная щель не закрывается полностью, образуются типичные колобомы оболочек глаза (рис. 5.1.13). Более часто встречаются колобомы радужки, а также заднего отдела глаза и зрительного нерва. В экваториальной области колобомы редки. Эта закономерность связана именно с последовательностью закрытия эмбриональной щели [49].

К моменту закрытия эмбриональной глазной щели (седьмая неделя) большинство структур глаза уже существует. С этого момента развитие глаза сводится к дифференциации и модификации различных частей глазного яблока, что подробно будет рассматриваться далее.

Перед тем как приступить к изложению особенностей развития отдельных структур глаза, необходимо привести сведения относительно динамики изменения размера, веса глазного яблока и эмбриона (табл. 5.1.1, 5.1.2). Эти цифры упоминаются во многих работах, поскольку они характеризуют качественно отличающиеся этапы развития эмбриона. Получены они на основании изучения эмбрионов человека многими исследователями [139, 170, 292].

Завершая этот раздел, необходимо подчеркнуть, что в отличие от других органов в развитии глаза принимают участие только два из трех зародышевых листка: эктодерма (нейроэктодерма, поверхностная эктодерма) и мезодерма. Важно отметить, что мезодерма в области головы и шеи имеет свои особенности происхождения. На этом необходимо остановиться более подробно.

Термином «мезенхима» обозначают «примитивную» соединительную ткань, которая не об-

Т а б л и ц а 5.1.2. Относительные размеры и вес эмбриона и глаза человека

разует зародышевого листка (слоя), а представляет собой рыхлое скопление клеток звездчатой формы, выполняющих пространства между зародышевыми листками. Мезенхима в области туловища развивается из мезодермы путем выселения клеток на ранних стадиях развития. Мезенхимные структуры головы (включая структуры глаза и глазницы) исходят из двух источников — клеток нейрального гребня и мезодермы. Именно в последние три десятилетия было выявлено значение клеток нейрального гребня в органогенезе глаза и структур глаз-

ницы [14, 49, 117, 170, 262].

Клетки нейрального гребня возникают в момент закрытия неиральнои трубки. Они выявляются у вершины нервных валиков, расположенных вдоль нервной пластинки (рис. 5.1.15). Клетки нейрального гребня дают начало ряду образований организма человека. К этим образованиям относятся нейробласты (внутричерепные, спинальные и периферические ганг-

лии), глия и спонгиобласты (все глиальные

элементы периферической нервной системы),

парасимпатикобласты (парасимпатические

элементы центральной и периферической нервной системы), меланобласты (меланоциты,

невусные клетки), центральные и периферические нервные элементы (с-клетки, гипофиз,

лобная доля, клетки желудочно-кишечного тракта), феохромобласты (симпатические ганглии, адреналовая система) и производные нейраль-

ного гребня в области головы и шеи.

Рис. 5.1.15. Поперечный срез эмбриона. Миграция клеток нейрального гребня (на схеме обозначены крести-

ками) (по Johnston, Sulik, 1980):

а — начальная стадия формирования нейрального желобка; б— образование нервной трубки (/ —эктодерма: 2—мезодерма; 3 — энтодерма; 4 — нейральный гребень; 5 — нейральная пластинка; 6 — нотохорда: 7 — нейральная трубка; 8 — желудочнокишечная трубка)

Процесс выселения и миграции клеток нейрального гребня происходит следующим образом (рис. 5.1.16). Клетки нейрального гребня, лежащие в передних отделах промежуточного и среднего мозга, начинают передвигаться (мигрировать) вперед вдоль дорзальной поверхности эмбриона. Эта миграция происходит «волно-

Рис. 5.1.16. Миграция клеток нейрального гребешка (по Johnston, 1966) (направление миграции указано стрелками):

а — в процессе закрытия нервной трубки клетки нейрального гребешка перемещаются вперед; б— на следующем этапе клетки нейрального гребешка направляются к глазному пузырьку и окружают его; в — в последующем клетки мигрируют в вентральном и дорзальном направлениях, участвуя в формировании соединительной ткани лицевого черепа

образно». При этом пузырек окружается ими с дорзальной, вентральной и медиальной сторон. В дальнейшем часть клеток перемещается каудально, формируя при этом верхнечелюстной отросток. Другие клетки мигрируют рострально, образуя лобно-носовой отросток. Две волны мигрирующих клеток встречаются и смешиваются вокруг глаза. Указанные отростки (верхнечелюстной и лобно-носовой) являются основой формирования части лицевого черепа и мягких тканей, о чем будет подробней изложено в соответствующих разделах (эмбриогенез глазницы, век).

На ранних стадиях миграции клетки нейрального гребня плюрипотентны, т. е. в дальнейшем они могут дифференцироваться в различных направлениях. Из них развиваются соединительнотканные компоненты глаза и глазницы. Это строма роговой оболочки и эндотелий, большинство структурных элементов склеры, зрительного нерва, строма сосудистой оболочки, ресничного тела, включая мышцы, строма радужки, кости глазницы, жировая клетчатка, хрящ блока, нервные, мышечные оболочки и соединительная ткань глазницы (табл. 5.1.3). Исключением являются поперечнополосатые мышечные волокна наружных мышц глаза и эндотелиальная выстилка всех сосудов глаза и глазницы. Наружные мышцы глаза, как и круговая мышца глаза, развиваются из мезодермы, но соединительнотканные элементы этих мышц — из клеток нейрального гребня. Клетки

нейрального гребня также принимают участие в развитии сосудистой системы эмбрионального глаза, о чем более подробно приведены данные в разделе, посвященном увеальному тракту.

5.2.РАЗВИТИЕ РОГОВОЙ ОБОЛОЧКИ И СКЛЕРЫ

Особенностям развития роговой оболочки посвящено большое количество исследований [49, 92, 147, 181]. В последние годы основное их число направлено на изучение генетических и гуморальных механизмов, контролирующих этот процесс. Задачей настоящего раздела является описание основных закономерностей развития этой структуры (рис. 5.1.12, 5.2.1 —

5.2.5).

Развитие роговой оболочки представляет собой сложный морфогенетический процесс. Возникает она в наружной эктодерме под индуктивным воздействием зрительного бокала [3, 36]. Экспериментально показано, что площадь формирующейся роговой оболочки зависит от площади ее контакта со зрительным бокалом

[93, 94, 137, 291].

В морфологическом отношении эмбриогенез роговой оболочки сводится к следующему

[4, 6, 32, 49, 63, 92, 121, 147, 150, 175, 181,

214, 215, 235]. На пятой неделе эмбрионального развития хрусталиковый пузырек отделяется от поверхностной эктодермы и вдавливает на-

плоских эндотелиальных клеток, расположенных на ее задней поверхности (рис. 5.2.1—5.2.3).

Кседьмой неделе беременности эпителиальные клетки поверхностного слоя имеют гексагональную форму. Их максимальный диаметр равняется 10 мкм [217—222, 291]. На апикальной поверхности клеток уже видны микроворсинки и складки. Клетки обладают довольно электронноплотной цитоплазмой, содержащей многочисленные гранулы гликогена. Поверхностно расположенные клетки соединяются между собой и клетками, лежащими глубже, при помощи единичных десмосом.

Между вторым и третьим месяцами эмбрионального развития большинство поверхностных клеток увеличивается в диаметре и достигает 15—20 мкм. Вся их апикальная поверхность уже покрыта многочисленными микроворсинками. Цитоплазма клеток несколько просветлевает, а количество зерен гликогена уменьшается. Увеличивается и количество десмосом.

Вначале четвертого месяца различается три типа поверхностных клеток. Это самые маленькие клетки, отличающиеся наличием большого количества микроворсинок и микроскладок, клетки среднего размера с промежуточным количеством микроворсинок и крупные клетки. Крупные клетки отличаются наименьшей электронноплотностью цитоплазмы и находятся в состоянии десквамации, т. е. слущивания.

К5—6-му месяцу эмбрионального развития передний эпителий роговицы приближается по строению к эпителию взрослых людей.

Развитие стромы. Развитию стромы роговой оболочки предшествует вторая волна миграции мезенхимных клеток нервного гребня в область «губы» зрительного бокала (рис. 5.2.2, 5.2.4). Эта миграция происходит в двух направлени-

Рис. 5.2.4. Ультраструктурные особенности боуменовой оболочки на 7-м месяце эмбрионального развития. Четко определяется базальная мембрана эпителиоцитов переднего эпителия (тонкие стрелки) и полу-

десмосомы (широкая стрелка):

I — эпителиальная клетка; 2— гранулы гликогена; 3— боуменова оболочка; 4 — строма роговой оболочки

ях. На стадии развития эмбриона, достигше - го 19 мм, клетки растут в пространство между эпителием хрусталика и эндотелием роговой оболочки и формируют первичную зрачковую мембрану. Примерно в это время основное вещество стромы роговой оболочки оттекает в результате гидратации гиалуроновой кислоты. Это способствует наступлению следующей волны миграции клеток нейрального гребня. На 7-й неделе эмбрионального развития (эмбрион 22—24 мм) мезенхимные клетки мигрируют и распределяются между эпителием роговой оболочки и эндотелием.

Центральная область стромы первоначально не содержит клеток. Врастающие клетки дифференцируются в направлении стромальных фибробластов или кератоцитов, активно секретирующих коллагеновые волокна 1-го типа и основное вещество стромы.

Первоначально строма богата фибронектином. Количество фибронектина постепенно уменьшается по мере увеличения числа мезенхимных клеток. Строма вскоре достигает своей максимальной толщины, которая приблизительно вдвое больше толщины постэмбриональной роговицы. Это происходит в результате уменьшения ее гидратации, уменьшения содержания гиалуроновой кислоты, а также ретракции (сокращения) коллагеновых волокон. Звездчатые мезенхимные клетки, беспорядочно рассеянные в строме, постепенно приобретают веретеновидную форму и ориентируются параллельно поверхности роговой оболочки. Это морфогенетическая трансформация начинается в задних слоях роговицы и сопровождается быстрым появлением коллагеновых волокон. Перед появлением волокон отмечается накопление гликозаминогликанов, богатых карбоксильными и сульфатными остатками. Кератансульфат не обнаруживается до 6-го месяца беременности [12]. В последующем коллагеновые волокна образуют пластинки. Пластинки удлиняются и утолщаются в результате постепенного накопления коллагеновых волокон (внутритканевой рост).

К 8-й неделе развития (30 мм) строма роговой оболочки в центральных участках состоит из пяти—восьми рядов клеток. Периферические участки стромы сливаются с мезенхимной тканью, которая в последующем превращается в склеру. Количество слоев стромы быстро увеличивается и на стадии развития, соответствующей 35 мм длины эмбриона, состоит из 15 слоев клеток и небольшого количества коллагеновых волокон. Задняя поверхность стромы покрыта эндотелием, состоящим из двух слоев клеток.

Как было указано выше, коллагеновые волокна растут в длину, в связи с чем увеличивается диаметр роговицы. Диаметр роговой оболочки эмбриона человека на 12-й неделе развития равен 2 мм, на 15-й неделе — 3,5 мм, на 17-й неделе — 4,5 мм, на 21-й неделе — 5,5 мм и на 35-й неделе — 9,3 мм [62]. Как диаметр роговой оболочки, так и ее толщина определяется постоянным взаимодействием роговой оболочки с формирующейся сетчаткой и хрус-

таликом [42, 137].

Развитие десцеметовой мембраны и эндо-

телия (рис. 5.2.5). К третьему месяцу развития (эмбрион 63 мм) эндотелий в центральной области роговицы становится однослойным и плоским. Располагается он на прерывистой базальной пластинке, будущей десцеметовой мембране. На этой стадии развития базальная пла-

/ к Ш,

Рис. 5.2.5. Развитие десцеметовой оболочки (электронная микроскопия). Стрелками указана динамика изменения толщины десцеметовой оболочки. При этом увеличивается объем волокнистого материала оболочки:

а — 3-я неделя эмбрионального развития; б— 12-я неделя развития; в — 6-й месяц эмбриогенеза; г — момент рождения (/ — строма роговой оболочки; 2 — десцеметова оболочка; 3 — эндотелий роговицы)

стинка состоит из электроннопрозрачной зоны (lamina lucida, толщина — 37,5 нм), смежной с эндотелиальными клетками, и электронноплотной зоны (lamina densa, толщина — 36,7 нм), прилежащей к строме роговицы [152, 154, 282, 284, 286]. Дальнейшая дифференциация и утолщение десцеметовой мембраны происходят благодаря секреции эндотелиальными клетками «мембраноподобных структур». Процесс протекает довольно быстро. Если на 12-й неделе развития обнаруживается всего один слой, то к шестому месяцу слоев уже десять, а на момент рождения «мембраноподобных структур» трид- цать—сорок. Параллельно с накоплением стромальных пластин появляются микрофиламенты длиной 170 нм и диаметром 40 нм. Эти филаменты располагаются перпендикулярно слоям стромальных пластин и связывают стромальные пластины, прикрепляя их к мембране. Именно благодаря этим филаментам происходит уплотнение области будущей десцеметовой мембраны [154].

Фибриллы будущей десцеметовой мембраны формируют гексагональные структуры, волокна в которых связаны «узлами» электронноплотного материала. В результате этого образуется равносторонний треугольник, стороны которого равны приблизительно ПО нм.

К четвертому месяцу эмбрионального развития апикальные поверхности эндотелиальных клеток соединяются при помощи десмосом. Образование контактов совпадает с началом секреции ресничным телом камерной влаги.

Кшестому месяцу десцеметова мембрана уже четко различается при микроскопическом исследовании. При этом строма роговицы состоит из основного вещества, коллагеновых волокон и многочисленных активных кератоцитов

[262].

Максимальной толщины десцеметова мембрана достигает на момент рождения.

Развитие боуменовой оболочки. На 18-й не-

деле эмбрионального развития базальная пластинка эпителия роговицы состоит из двух слоев — относительно тонкой lamina lucida (толщина— 41,68 нм) и полностью развитой lamina densa. Причем между эпителиальными клетками и базальной пластинкой полудесмосомы и «якорные» микрофиламенты развиты лишь частично. Постепенно микрофиламенты (средняя длина — 474 нм и диаметр — 17,6 нм) возникают у базальной поверхности эпителиальных клеток, пересекают lamina densa и lucida и заканчиваются в боуменовом слое [10].

Формируется боуменова оболочка в результате синтетической активности фибробластов передних слоев будущей стромы роговой оболочки. Структурные компоненты оболочки (основное вещество, волокна) также способны синтезировать клетки переднего эпителия роговицы [179].

К26-й неделе беременности вблизи полудесмосом уже обнаруживаются «якорные» микрофиламенты типичного строения (рис. 5.2.4).

Необходимо отметить, что роговая оболочка эмбриона полупрозрачна, поскольку она поглощает воду в значительно большем количестве, чем роговица взрослого. Степень гидратации роговицы постепенно уменьшается по мере вызревания переднего и заднего эпителия, и на момент рождения она прозрачна. Нервные волокна в строме роговицы можно обнаружить уже на 3-м месяце развития, а к 5-му месяцу нервные окончания уже довольно равномерно распределены в эпителии [125, 172, 275]. Электронномикроскопические исследования выявили, что созревание синаптических образований нервных окончаний роговой оболочки также происходит на пятом месяце развития.

Развитие склеры. Источником развития склеры являются клетки мезенхимы, которые постепенно уплотняются вокруг зрительного бокала (рис. 5.1.11). Исходят эти клетки, в основном, из нейрального гребешка [14, 262].

Умлекопитающих задняя часть склеры, вероятно, развивается из парааксиальной мезодермы [162—165], особенно в местах прикрепления наружных мышц глаза.

Развитие склеры начинается в передних отделах на 6,5 недели развития эмбриона, и про-

цесс постепенно распространяется назад. На этой стадии определяется восемь—девять параллельно расположенных клеточных слоев (фибробласты) [218]. Позади экватора клетки располагаются более беспорядочно.

Цитоплазма клеток содержит многочисленные свободные рибосомы, небольшое количество шероховатого эндоплазматического ретикулума с хлопьевидным материалом. Обнаруживается и плохо развитый аппарат Гольджи.

Гранулы гликогена и капли липидов, являющиеся источником энергии, более многочисленны в клетках, расположенных в переднем отделе будущей склеры. В межклеточном пространстве можно обнаружить беспорядочно распределенные коллагеновые фибриллы (диаметр — 27—29 нм). Эластические волокона на ранних стадиях развития склеры не обнаруживаются.

К середине седьмой недели эмбрионального развития уже четко определяется граница между склерой и окружающими тканями. Число клеточных слоев в передних отделах достигает 15. Клетки, прилежащие к сосудистой оболочке, отличаются большей длиной и более компактным расположением. Шероховатая эндоплазматическая сеть склеральных клеток хорошо развита. Определяется аппарат Гольджи, вблизи которого видны многочисленные зерна гликогена и капельки липидов.

Количество коллагеновых волокон к этому моменту также увеличивается. При этом их диаметр увеличивается до 30—40 нм. Появляются первые отложения эластина в виде микрофибрилл диаметром 10—12 нм.

По мере накопления межклеточного вещества исчезают контакты между цитоплазматическими отростками соседних склеральных клеток.

В течение девятой недели эмбрионального развития фибробласты задней части склеры отдают длинные отростки, ориентирующиеся параллельно слою хориокапилляров сосудистой оболочки. Нарастает количество эластических волокон.

К одиннадцатой неделе (60—65 мм) существенных различий в строении внутренних и наружных слоев склеры уже не выявляется. В это время часть мезенхимных клеток распространяется между нервными волокнами зрительного нерва, они ориентируются поперечно

иформируют решетчатую пластинку.

Вначале четвертого месяца склера в пре- и постэкваториальных областях состоит из 30 слоев клеток, а к шестому месяцу — из 50 слоев. В дальнейшем количество слоев не увеличивается [219]. Увеличивается лишь объем межклеточного вещества и количество коллагеновых (диаметр — 100 нм) и эластических волокон. Необходимо отметить, что, хотя клеточные элементы роговой оболочки и склеры имеют общее происхождение (мезенхима), они ведут себя по-разному в отношении синтетической активности. Herrmann [101] установил, что

На задней поверхности будущего угла располагаются клетки, из которых в последующем развивается сосудистая сеть зрачковой мембраны. Кроме того, можно обнаружить свободно лежащие мезенхимные клетки и врастающие в зрительный бокал клетки пигментного эпителия. Эндотелиальные клетки распространяются на угол, а к 15-й неделе покрывают переднюю поверхность будущей радужки. С этого момента очерчивается угол передней камеры (рис. 5.3.1; рис. 5.3.2, б). До сих пор неизвестны непосредственные механизмы формирования угла передней камеры в этот период времени. Извест-

но только, что углубление угла связано с различной скоростью роста, обратного развития и дифференциации мезенхимных клеток, а также постепенным вызреванием элементов радужной оболочки, смещающейся назад [6, 11, 14, 37, 89].

К пятому месяцу угол передней камеры округляется, и такая его форма сохраняется до седьмого месяца.

С третьего месяца отмечается постепенное углубление угла, которое продолжается даже после рождения на протяжении длительного времени (до 4 лет). На 7-м месяце эмбриональ-