Гистогенез

Источником развития тканей являются эмбриональные зачатки. В свою

очередь, эмбриональные зачатки развиваются из зародышевых листков в

процессе их дифференцировки. В результате формируется осевой комплекс

зачатков. Процесс образования тканей в эмбриогенезе из тканевых зачатков

называется эмбриональным гистогенезом. Механизмы гистогенеза достаточ-

но сложны и включают следующие компоненты:

1.Деление клеток. В результате деления клеток зачатка происходит на-

растание клеточного материала, объема зачатка, достижение им критической

массы, что запускает дальнейшие гистогенетические процессы. Основным

видом деления клеток в ходе гистогенеза является митоз. Он может быть

стволовым, асимметричным и дифференцирующим, или квантальным. При

стволовом митозе из одной материнской стволовой клетки образуются две

дочерние стволовые клетки. Для асимметричного митоза характерно то, что

из двух дочерних клеток одна является стволовой, а; вторая вступает на путь

дифференцировки. При квантальном митозе обе, дочерние клетки отличают-

ся от стволовых, поскольку уже приступили к. дифференцировке.

2. Рост клеток. Наряду с митозом рост клеток приводит к увеличению

общей массы зачатка ткани. В его основе лежат гипертрофия и гиперплазия

клеточных органелл, накопление включений.

3.Запрограммированная гибель клеток, или апоптоз. По своему зна-

чению клеточная гибель не менее важна для гистогенетических процессов,

чем деление клеток. В результате апоптоза регулируется число клеток в раз-

вивающейся ткани, происходит ее перестройка, исчезают рудиментарные за-

чатки, элиминируются мутировавшие и дефектные клетки. Любопытно, что в

некоторых случаях в ходе гистогенеза сразу образуется заведомо больше кле-

ток, чем их необходимо для развития ткани, и это создает определенный ма-

териальный базис гистогенеза. В последующем лишние клетки погибают,

причем уничтожаются менее полноценные или дефектные клетки. Особенно43

это явление выражено в нервной ткани, где в ходе гистогенеза гибнет от 50

до 85 % всех нейронов.

4. Миграция клеток. Различают пассивную и активную миграцию кле-

ток. Пассивная миграция — миграция в результате давления соседних кле-

ток. Активная миграция клеток происходит за счет работы внутриклеточных

сократительных структур, связанных через подмембранный слой с поверхно-

стными рецепторами.

5. Адгезия клеток и межклеточные взаимодействия. Для образования

ткани необходимо, чтобы клетки зачатка совершили миграционные процес-

сы, а затем сформировали клеточные ансамбли. Инициация миграции связана

с потерей клетками зачатка адгезионных молекул (эта ситуация определяется

как конец адгезии — начало миграции). После начала миграции клеточная

адгезия контролирует миграцию клеток: мигрирующие в ходе гистогенеза

клетки узнают на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе

адгезионные молекулы, что обеспечивает целенаправленность миграции. По-

сле завершения миграции начинается процесс формирования нужных кле-

точных ансамблей. При этом в завершивших миграцию клетках вновь появ-

ляются молекулы адгезии, и между клетками устанавливаются взаимодейст-

вия (конец миграции — начало адгезии).

6. Детерминация (процесс определения пути, программы развития эм-

бриональных зачатков в направлении той или иной дефинитивной ткани).

Механизм детерминации связан со стойкой репрессией-одних и дерепрессией

других генов, необходимых для развития клеток будущей ткани в нужном

направлении.

7. Дифференцировка — стойкое структурно-функциональное измене-

ние ранее однородных клеток, приобретение ими специфических черт строе-

ния для выполнения специфических функций. Молекулярно-генетические

основы дифференцировки — транскрипция, сплайсинг РНК, ее процессинг,

трансляция, т.е. синтез специфических и-РНК и на них — специфических44

белков. Морфологической основой дифференцировки является образование

из специфических белков специфических клеточных органелл.

8. Эмбриональная индукция. Эмбриональная индукция — это направ-

ление гистогенетических процессов в нужное русло путем выделения одним

зачатком веществ — индукторов, действующих на другой зачаток. В качест-

ве эмбриональных индукторов могут выступать не только химические ин-

дукторы, биологически активные вещества и гормоны (вторичные ин-

дукторы), но и самые обычные факторы: питательные вещества, уровень рН,

концентрация электролитов, кислорода и др. (первичные индукторы).

Дифференцировка зародышевых листков.

Дифференцировка эктодермы

Первым из зародышевых листков дифференцируется эктодерма. В пери-

од с 17 по 20 сутки, который называется пресомитным периодом, эктодерма

подразделяется на 5 частей:

1. кожная эктодрма

2. нейроэктодерма. В пресомитном периоде здесь осуществляется про-

цесс нейруляции, т.е. вычленения из эктодермы нервной трубки и ганг-

лиозной пластинки. Нейруляция осуществляется последовательно через

три стадии:

- нервной пластинки

- нервного желобка

- нервной трубки и ганглиозной пластинки

Из нервной трубки в последующем развиваются головной и спинной

мозг. Из ганглиозной пластинки – симпатические и парасимпатические

вегетативные узлы, спинальные ганглии, мозговое вещество надпочеч-

ника, оболочки головного мозга, специальная гладкомышечная ткань

нейрального происхождения. 45

кожная эктодерма, которая даёт начало эпидермису и производным ко-

жи (волосы, ногти, потовые, сальные и молочные железы).

3. Прехордальная пластинка. Из неё развивается эпителий пищевода,

трахеи, бронхов, лёгочных ацинусов.

4. Плакоды (слуховая, хрусталиковая) – образуют структуры, входящие

в состав органов чувств.

5. Внезародышевая эктодерма, из неё развиваются эпителий амниона и

пупочного канатика

Дифференцировка мезодермы

Начинается на 20 сутки с головного конца зародыша, постепенно про-

двигаясь к каудальному концу, заканчивается на 35 сутки. Этот период на-

зывается сомитным. Каждое мезодермальное крыло дифференцируется на

три части:

- дорзальная часть – сомиты

- промежуточная часть – сегментные ножки или нефротомы

- вентральная часть – спланхнотом.

Дорсальная мезодерма в головном конце зародыша сегментируется на

отдельные участки – сомиты. В каждом сомите различают три зоны (рис. 6):

- периферическую зону – дерматом

- центральную зону – миотом

- медиальную зону – склеротом.

В каудальном конце зародыша дорсальная мезодерма не сегментируется

и называется нефрогенной тканью.

В результате образования сомитов зародыш утолщается, приподнимает-

ся и вдаётся в полость амниотического пузырька. Наступление сомитного пе-

риода сопровождается образованием туловищной складки, которая отделяет

зародыш от внезародышевых органов. При формировании туловищной

складки зародыш вдавливается в амнион и постепенно оказывается в нём. 46

Кишечная энтодерма сворачивается в первичную кишку, происходит замы-

кание кишечной трубки. (фото обр-е туловищной складки) По мере замыка-

ния кишечной трубки желточный мешок постепенно вытесняется. И на опре-

делённом этапе желточный мешок остаётся соединённым с кишкой тонким

стебельком, который носит название Меккелев дивертикул. В норме это об-

разование редуцируется. В ряде случаев Меккелев дивертикул сохраняется в

постнатальном периоде, и развитие воспаления в нём имитирует клиниче-

скую картину острого аппендицита.

Промежуточная мезодерма также сегментируется с образованием сег-

ментных ножек – нефротомов. Вентральная мезодерма расщепляется на два

листка спланхнотома- висцеральный и париетальный. Между ними распола-

гается полость - целом.

Из дерматома в дальнейшем развивается дерма кожи, из миотома – по-

перечнополосатая скелетная мышечная ткань, из склеротома – костная и

хрящевая ткани рёбер и позвоночника.

Нефротомы дают начало предпочкам, первичным почкам, частично ор-

ганам женской и мужской половой системы.

Из несегментированной нефрогенной ткани развиваются канальца пер-

вичной почки.

Висцеральный и париетальный листки спланхнотома дают начало эпи-

телию серозных оболочек – брюшины, плевры, перикарда, а также корковому

веществу надпочечников. Кроме того, из висцерального листка развивается

миокард и эпикард сердца.

Дифференцировка энтодермы

Во внутреннем зародышевом листке различают кишечную энтодерму и

внезародышевую энтодерму желточного мешка. Из кишечной энтодермы

развиваются эпителий ЖКТ, железы желудка и кишечника, а также крупные

пищеварительные железы – печень и поджелудочная железа. 47

Желточная энтодерма является источником стволовых клеток крови и

стволовых половых клеток.

Нотогенез

Нотогенез – это процесс образования осевого комплекса зачатков. Осе-

вым он называется потому, что образовавшиеся из зародышевых листков эм-

бриональные зачатки располагаются по длинной, сагиттальной оси тела. В

основе онтогенеза лежат три тесно взаимосвязанных процесса, происходя-

щих в основном в течение 3 недели эмбриогенеза:

- нейруляция

- дифференцировка зародышевых листков

- образование туловищных складок с отделением зародыша от внезаро-

дышевых органов и образованием кишечной трубки.

Осевой комплекс состоит из нескольких зачатков:

1. кожная эктодерма

2. нервная трубка и ганглиозная пластинка

3. сомиты

4. нефротом

5. спланхнотом

6. хорда

7. кишечная трубка

8. мезенхима

Органогенез

Органогенез — процесс образования органов и систем органов из эмб-

риональных зачатков. Этот процесс протекает обычно параллельно с гис-

тогенезом, т.е. с образованием тканей в составе будущих органов, и отделить

два процесса друг от друга невозможно. В процессе органогенеза организм

зародыша разделяется на относительно независимо развивающиеся местные48

системы, дающие орган. Многие механизмы гистогенеза и органогенеза яв-

ляются общими.

Общие механизмы органогенеза:

А. Клеточные процессы.

1.Клеточное размножение — непременная предпосылка органогенеза.

Формообразующую роль играет клеточная гибель. Например, пальцевые

фаланги разъединяются потому, что клетки в промежутках между ними

гибнут. Гибель клеток лежит в основе кавитации — образования полос-

тей в полых органах и канальцах.

2. Формообразующая роль клеточных движений. В органогенетических

процессах участвуют всевозможные типы клеточных движений. За счет

перемещения клеток поставляется клеточный материал в те или иные

отделы зародыша, что приводит к утолщениям и изгибам клеточных

пластов, необходимым в процессе формирования органов.

3. Избирательная сортировка клеток (сегрегация). В ходе морфогенеза

клетки движутся не с абсолютной точностью, возможны ошибки, и тогда

"наводится" порядок путем сортировки. Явления клеточной сортировки

определяются контактными взаимодействиями клеток через посредство

рецепторов. Эти же механизмы поддерживают структуру тканей в дефи-

нитивных органах, а их утеря приводит к злокачественному росту.

Б. Морфогенетические преобразования в зачатках.

Клеточные процессы приводят к морфологическим преобразованиям в

зачатках:

1. Изгиб клеточного пласта. Имеет место при развитии органов из эпи-

телиальных пластов. Все формообразование в ЦНС, органах пищеваре-49

ния и ряде других органов в первую очередь сводится к последователь-

ным изгибам.

2.Утолщение некоторого участка эпителиального пласта. По такому ме-

ханизму (из утолщения эпителия — плакод) развиваются органы обоня-

ния, слуха, хрусталик, некоторые органы полости рта. В мезенхимных

закладках наблюдается аналогичный процесс сгущения клеток, предше-

ствующий, например, закладке хряща или кости.

3. Противоположный предыдущему процесс — разрежение клеток, или

кавитация, что лежит, как упоминалось, в основе образования полых ор-

ганов.

В. Межзачатковые индукционные взаимодействия.

В развитии органов важную роль играют межзачатковые индукционные

взаимодействия. Например, зачаток глазного бокала, влияя на эктодерму,

стимулирует образование из нее хрусталика как части будущего органа зре-

ния. На более поздних стадиях развития глазной бокал индуцирует преобра-

зование кожи в роговицу. Осуществляются межзачатковые индукционные

взаимодействия при помощи первичных и вторичных индукторов.

Г. Межтканевые взаимодействия.

Осуществляются на основе индукционных взаимодействий при помощи

третичных индукторов, воздействующих на уже детерминированный клеточ-

ный материал.

Наиболее частыми являются взаимодействия энтодерма—мезенхима и

эктодерма—мезенхима. Именно эти пары зародышевых листков дают ткани,

которые, тесно взаимодействуя друг с другом, дают большинство органов.

Д. Нервные, эндокринные и иммунные влияния. 50

На определенном этапе органогенеза образование органов становится

невозможным без участия регуляторных механизмов. Таковыми являются

нервные, эндокринные и иммунные регуляторные влияния.

Критические периоды онтогенеза.

Представление о критических периодах впервые дал австралийский учё-

ный Норманн Грег в 1944 году. В 1960 году русский учёный П. Г. Светлов

разработал оригинальную гипотезу критических периодов.Он различал три

группы воздействий внешней среды: 1) повреждающие воздействия, приво-

дящие к смерти или патологии; 2) модифицирующие воздействия, вызываю-

щие отклонения непатологического характера, которые назвал морфозами,

или мутациями; 3) закономерное действие среды, обеспечивающее нормаль-

ное развитие. Эти воздействия (наличие или недостаток кислорода, питание,

температура и т.д.) не бросаются в глаза, но представляют большой интерес,

т.к. влияют на последующую устойчивость организма и нормальное разви-

тие.

Критические периоды онтогенеза связаны со следующими событиями:

1. В эти периоды происходит включение в действие определенной новой

части наследственной информации, которая обеспечивает развитие ор-

ганизма на следующем этапе.

2. В результате детерминации организм вступает в новый этап развития.

3. Происходит смена типа питания, и в связи с этим интенсифицируется

обмен веществ.

4. Временно снижается регуляторная деятельность развивающегося орга-

низма,

5. Временно замедляется рост структур организма, возрастает его энтро-

пия.

Все критические периоды можно разделить на несколько видов: 51

1. Периоды, критические для всего организма, когда вредные воздействия

могут привести к гибели зародыша. Наиболее частая гибель зародышей

происходит в первый лунный месяц эмбриогенеза.

2. Частные критические периоды (различные для каждого органа и тка-

ни).

3. Критические периоды для клетки.

4. Появляются сообщения о критических периодах для отдельных орга-

нелл.

Критическими периодами для организма в целом являются:

1. Развитие половых клеток — прогенез. Половые клетки во время разви-

тия могут быть подвержены самым разнообразным мутациям.

2. Оплодотворение. В этот период происходит сегрегация цитоплазмы и

активируются обменные процессы, происходят ранние детерминация и

дифференцировка, которые чувствительны к различным воздействиям.

3. Гаструляция. В эту стадию происходит образование стадиоспецифиче-

ских и тканеспецифических антигенов.

4. Имплантация, при которой происходит смена типов питания зародыша.

5. Плацентация. Также характеризуется сменой типа питания и, кроме то-

го, образованием органоспецифических антигенов.

6. Развитие осевых зачатков (нотогенез), гистогенез и органогенез. Вред-

ные факторы среды в это время могут вызвать различные аномалии

развития. В дальнейшем для каждого органа определяются свои крити-

ческие периоды.

7. Рождение. Оно связано с резким изменением окружающей среды, что

является сильной стресс-реакцией. Одновременно начинается функци-

онирование дыхательной системы и малого круга кровообращения,

идет перестройка в связи с этим сердечно-сосудистой системы, возрас-

тает нагрузка на сердце.

8. Постнатальном развитии критическими периодами являются период

новорожденности и период полового созревания. В период новорож-52

денности происходит адаптация ребенка к новым условиям существо-

вания, резко возросшему объему информации и антигенов внешней

среды и др. В период полового созревания включаются новые регуля-

торные механизмы, идет становление репродуктивной системы, акти-

вируется рост, происходит перестройка многих органов, изменяется

психика и др.

Эмбриофетопатии

По данным ВОЗ частота врождённых пороков развития в разных стра-

нах мира среди живорождённых составляет до 7%, среди умерших в первый

месяц после рождения – 15%.

Эмбриопатии – патология зародыша в период с 16 дня беременности до