Изучение пренатального и, в частности, эмбрионального (внутриутробного) развития человека очень важно, так как помогает лучше понять взаимосвязи между органами, а также механизмы возникновения врожденных пороков развития. В эмбриональном развитии разных видов млекопитающих есть общие черты, но существуют и различия. У всех плацентарных, например, процессы раннего эмбриогенеза существенно отличаются от таковых, ранее описанных у других позвоночных. Вместе с тем и среди плацентарных есть видовые особенности.
Дробление зиготы человека характеризуется следующими чертами. Плоскость первого деления проходит через полюса яйцеклетки, т.е., как и у других позвоночных, является меридианной. При этом один из образующихся бластомеров оказывается крупнее другого, что указывает на неравномерность дробления. Два первых бластомера вступают в следующее деление асинхронно. Борозда проходит по меридиану и перпендикулярно первой борозде. Таким образом, возникает стадия трех бластомеров. Во время деления меньшего бластомера происходит поворот пары образующихся более мелких бластомеров на 90°, так, что плоскость борозды деления оказывается перпендикулярной к первым двум
Рис. 7.16. Ранние стадии дробления зиготы кролика: I — плоскость первой борозды дробления; IIа — плоскость второй борозды дробления одного из первых двух бластомеров; IIб — плоскость второй борозды дробления второго из первых двух бластомеров
бороздам. Аналогичное расположение бластомеров на 4-клеточной стадии описано у мыши, кролика, норки и обезьяны (рис. 7.16). Благодаря асинхронному дроблению могут быть стадии с нечетным числом бла-стомеров — 3, 5, 7, 9, которые, вследствие отсутствия стадии роста, отличаются своими размерами. Таким образом, дробление человека полное асинхронное неравномерное.
В результате дробления образуется скопление клеток — морула. Поверхностно расположенные бластомеры образуют клеточный слой, а бластомеры, лежащие внутри морулы, группируются в центральный клеточный узелок. Вскоре внутри морулы появляется жидкость, образуется полость (бластоцель), и зародыш превращается в бластоцисту. Формирование морулы происходит на стадии 16 бластомеров, а кавитация (образование полости) начиная со стадии 32 бластомеров.
В бластоцисте различают наружный слой клеток (трофобласт) и внутреннюю клеточную массу (зародышевый узелок, или эмбрио-бласт). Внутренняя клеточная масса оттеснена жидкостью к одному из полюсов бластоцисты. Позднее из трофобласта разовьется наружная зародышевая оболочка — хорион, а из эмбриобласта — сам зародыш и некоторые внезародышевые органы. Показано, что собственно зародыш развивается из очень небольшого числа клеток зародышевого узелка.
Стадия дробления протекает под блестящей оболочкой. На рисунке 7.17 изображены ранние стадии эмбриогенеза человека с указанием, где в материнском организме располагается зародыш. Дробление человеческой зиготы и возникновение бластоцисты схематично представлены на рис. 7.18 и 7.19.
Рис. 7.17. Овуляция, оплодотворение и человеческий зародыш на 1-й неделе развития: 1 — яичник; 2 — овоцит II порядка (овуляция); 3 — яйцевод; 4 — оплодотворение; 5 — зигота; 6 — зародыш на стадии двух бластомеров; 7 — зародыш на стадии четырех бластомеров; 8 — зародыш на стадии восьми бластомеров; 9 — морула; 10, 11 — бластоциста; 12 — задняя стенка матки
Рис. 7.18. Дробление зиготы человека: а — два бластомера; б — три бластомера; в — четыре бластомера; г — морула; д — разрез морулы; е, ж — разрез ранней и поздней бластоцисты: 1 — эмбриобласт; 2 — трофобласт; 3 — бластоцель
Рис. 7.19. Бластоциста зародыша человека (срез): 1 — эмбриобласт; 2 — трофобласт; 3 — бластоцель
Примерно на 6-7-е сутки после оплодотворения зародыш, который уже 2-3 сут свободно плавал в полости матки, готов к имплантации, т.е. к погружению в ее слизистую оболочку. Под действием ферментов, выделяемых трофобластом, блестящая оболочка частично разрушается и зародыш выходит из нее («вылупляется»). При участии белков-интегринов, синтезируемых и эпителием матки, и клетками трофобласта, бластула своим эмбриональным полюсом прикрепляется к стенке матки. Вступив в контакт с материнскими тканями, клетки трофобласта быстро размножаются и, выделяя протеолитические ферменты, разрушают их (эти ткани). Это вызывает реакцию стенки матки, сопровождающуюся активным образованием сосудов в месте имплантации. Нарушение синтеза интегринов и необходимых для имплантации ферментов делает этот процесс невозможным, что, в свою очередь, ведет к гипоксии и гибели зародыша. В ходе имплантации трофобласт дифференцируется на два слоя: внутренний, называемый цитотрофобластом, поскольку он сохраняет клеточное строение, и наружный, называемый синцитио-трофобластом, поскольку он представляет собой синцитий. На рисунке 7.20 показан зародыш человека в процессе имплантации.
Гаструляция у млекопитающих тесно связана с другими эмбриональными преобразованиями. Одновременно с разделением трофо-бласта на два слоя происходит уплощение зародышевого узелка, и он превращается в двухслойный зародышевый щиток. Нижний слой щитка — гипобласт, или первичная энтодерма, по мнению большинства авторов, образуется путем деламинации внутренней клеточной массы, примерно так, как это происходит в зародышевом диске птиц. Первич-
Рис. 7.20. Последовательные стадии имплантации и развития зародыша человека в конце 1-й и на 2-й неделе: а — бластоциста; б — бластоциста в самом начале имплантации (7-е сутки развития); в — частично имплантировавшая бла-стоциста (8-е сутки развития)
Рис. 7.20. Окончание: г — зародыш на 9-10-е сутки развития; д — зародыш на 13-е сутки развития: 1 — эмбриобласт, 2 — бластоцель, 3 — трофобласт, 4 — полость амниона, 5 — гипобласт, 6 — синцитиотрофобласт, 7 — цитотрофобласт, 8 — эпибласт, 9 — амнион, 10 — лакуна трофобласта, 11 — эпителий матки, 12 — ножка тела, 13 — почка аллантоиса, 14 — желточный меток, 15 — внезаро-дышевый целом, 16 — ворсинка хориона, 17 — первичный желточный мешок, 18 — вторичный желточный мешок
ная энтодерма полностью расходуется на образование внезародышевой энтодермы. Выстилая полость трофобласта, она образует первичный желточный мешок млекопитающих.
Верхний клеточный слой — эпибласт — источник будущей эктодермы, мезодермы и вторичной энтодермы. На 3-й неделе в эпибласте образуется первичная полоска, развитие которой сопровождается почти такими же перемещениями клеточных масс, как и при образовании первичной полоски птиц (рис. 7.21). В головном конце первичной полоски образуются гензеновский узелок и первичная ямка, гомологичные спинной губе бластопора других позвоночных. Клетки, которые перемещаются в области первичной ямки, направляются под эпибластом в сторону прехордальной пластинки.
Прехордальная пластинка находится на головном конце зародыша и обозначает место будущей ротоглоточной мембраны. Клетки, перемещающиеся по центральной оси, образуют зачаток хорды и мезодермы и составляют хордомезодермальный отросток. Гензеновский узелок постепенно смещается к хвостовому концу зародыша, первичная полоска укорачивается, а зачаток хорды удлиняется. По бокам от хордомезо-дермального отростка образуются мезодермальные пластинки, которые расширяются в обе стороны. На рисунке 7.22 представлена обобщающая схема некоторых процессов раннего эмбрионального развития.
Рис. 7.21. Развитие зародыша человека на стадии первичной полоски (15-17-е сутки): а — вид на зародыш сверху (амнион снят); б — продольный срез; в — поперечный срез через первичную полоску: 1 — гензеновский узелок; 2 — первичная полоска; 3 — хорда; 4 — прехордальная пластинка; 5 — амнион; 6 — желточный мешок; 7 — эктодерма; 8 — мезодерма; 9 — энтодерма
Рис. 7.22. Дифференциация зародышевых листков млекопитающих
К концу 3-й недели в эктодерме зародыша над зачатком хорды образуется нервная пластинка. Она состоит из высоких цилиндрических клеток. В центре нервной пластинки образуется прогиб в виде нервного желоба, а по бокам его возвышаются нервные валики. Это начало нейруляции. В средней части зародыша происходит смыкание нервных валиков — образуется нервная трубка. Затем смыкание распространяется в головном и хвостовом направлениях. Нервная трубка и прилежащие к ней участки эктодермы, из которых в дальнейшем развивается нервный гребень, полностью погружаются и отделяются от эктодермы, срастающейся над ними (см. рис. 7.10). Полоска клеток, лежащая под нервной трубкой, превращается в хорду. По бокам от хорды и нервной трубки в средней части зародыша появляются сегменты спинной мезодермы — сомиты. К концу 4-й недели они распространяются к головному и хвостовому концам, их число достигает примерно 40 пар.
К этому же времени относится начало формирования вторичной кишки, закладок сердца и сосудистой сети желточного мешка. На рисунке 7.23 видны соотношения размеров зародыша и внезародышевых органов на 21-е сутки развития. Более детально обособление тела зародыша от зародышевых оболочек и закладку органов можно видеть на рис. 7.24, где изображены не только общий вид зародыша, но и планы разрезов. Обращает внимание быстрое (за 7 сут 4-й недели) формирование зародыша в виде вытянутого в длину и изогнутого тела, приподнятого и отсеченного туловищными складками от желточного мешка. За
3 4
Рис. 7.23. Зародыш и внезародышевые органы человека на 21-е сутки развития: 1 — амнион; 2 — зародыш; 3 — хорион; 4 — третичная ворсина; 5 — материнская кровь; 6 — желточный мешок
это время закладываются все сомиты, четыре пары жаберных дуг, сердечная трубка, почки конечностей, средняя кишка, а также «карманы» передней и задней кишки.
В следующие четыре недели эмбрионального развития закладываются все основные органы. Нарушение процесса развития в этот период ведет к наиболее грубым и множественным врожденным порокам развития.
Как было отмечено выше, развитие внезародышевых провизорных органов у млекопитающих и человека имеет особенности. Эти органы образуются очень рано, одновременно с гаструляцией, и несколько иначе, чем у других амниот. Начало развития хориона и амниона приходится на 7-8-е сутки, т.е. совпадает с началом имплантации. Хорион возникает из трофобласта, который уже разделился на цитотрофобласт и синцитиотрофобласт. Последний под влиянием контакта со слизистой оболочкой матки разрастается и разрушает ее. К концу 2-й недели обра-
Рис. 7.24. Развитие зародыша человека на 4-й неделе: а1б1в1 — общий вид; а2б2в2 — продольный срез; а3б3в3 — поперечный срез; а1а2а3 — 22 сут; б1б2б3 — 24 сут; в1в2в3 — 28 сут: 1 — уровень поперечного среза; 2 — ротоглоточ-ная мембрана; 3 — мозг; 4 — клоачная мембрана; 5 — желточный мешок; 6 — амнион; 7 — сомиты; 8 — нервная трубка; 9 — хорда; 10 — парные закладки брюшной аорты; 11 — сердечный выступ; 12 — сердце; 13 — головная туловищная складка; 14 — хвостовая туловищная складка; 15 — ножка тела; 16 — аллантоис; 17 — боковые туловищные складки; 18 — нервный гребень; 19 — спинная аорта; 20 — средняя кишка; 21 — жаберные дуги; 22 — почка передней конечности; 23 — почка задней конечности; 24 — хвост; 25 — перикард; 26 — карман задней кишки; 27 — пупочный канатик; 28 — карман передней кишки; 29 — спинная брыжейка; 30 — нервный узел заднего корешка; 31 — внутризародышевый целом
зуются первичные ворсинки хориона в виде скопления эпителиальных клеток цитотрофобласта. В начале 3-й недели в них врастает мезодер-мальная мезенхима и возникают вторичные ворсинки, а когда к концу 3-й недели внутри соединительнотканной сердцевины появляются кровеносные сосуды, их называют третичными ворсинками. Область, где тесно прилежат ткани хориона и слизистая оболочка матки, называют плацентой.
У человека, как и у других приматов, сосуды материнской части плаценты утрачивают свою непрерывность и ворсинки хориона фактически омываются кровью и лимфой материнского организма. Такая плацента называется гемохориальной. По мере развития беременности ворсинки увеличиваются в размерах, разветвляются, но кровь плода с самого начала и до конца изолирована от материнской крови плацентарным барьером.
Плацентарный барьер состоит из трофобласта, соединительной ткани и эндотелия сосудов плода. Этот барьер проницаем для воды, электролитов, питательных веществ и продуктов диссимиляции, а также для антигенов эритроцитов плода и антител материнского организма, токсических веществ и гормонов. Клетками плаценты вырабатывается четыре гормона, в том числе хорионический гонадотропин, который обнаруживается в моче беременной женщины со 2-3-й недели беременности.
Амнион возникает путем расхождения клеток эпибласта внутренней клеточной массы. Амнион человека называют шизамнионом (см. рис. 7.20) в отличие от плеврамниона птиц и некоторых млекопитающих. Амниотическая полость некоторое время ограничена клетками эпибласта и частично участком трофобласта. Затем боковые стенки эпи-бласта образуют складки, направленные вверх, которые впоследствии срастаются. Полость оказывается полностью выстланной эпибластиче-скими (эктодермальными) клетками. Снаружи амниотическую эктодерму окружают внезародышевые мезодермальныс клетки. Амниотическая жидкость содержит разнообразные вещества, такие, как белки, углеводы, соли, микроэлементы, гормоны и др. Ее состав меняется в ходе развития, кроме того, она постоянно обновляется. В процессе развития зародыша она играет важную роль при формировании носовой и ротовой полостей, органов пищеварения и дыхания.
Желточный мешок появляется, когда от внутренней клеточной массы отделяется тонкий слой гипобласта и его внезародышевые энто-дермальныс клетки, перемещаясь, выстилают изнутри поверхность тро-
фобласта. Образовавшийся первичный желточный мешок на 12-13-е сутки спадается и преобразуется во вторичный желточный мешок, связанный с зародышем желточным протоком. Энтодермальные клетки покрываются снаружи внезародышевой мезодермой. На 3-й неделе развития в стенке желточного мешка начинают обнаруживаться первичные половые клетки, клетки крови и кровеносные сосуды. До 7-8-й недели развития этот желточный мешок является основным кроветворным органом зародыша.
Аллантоис возникает у зародыша человека, как и у других амниот, в виде кармана вентральной стенки задней кишки, но его энтодермаль-ная полость остается рудиментарной структурой. Тем не менее в его стенках развивается обильная сеть сосудов, соединяющаяся с главными кровеносными сосудами зародыша. Мезодерма аллантоиса соединяется с мезодермой хориона, отдавая в него кровеносные сосуды, которые примерно до второго месяца эмбриогенеза обеспечивают питание развивающегося зародыша. Таким образом происходит васкуляризация хо-риоаллантоисной плаценты.
Некоторые этапы и сроки развития органов у зародышей человека представлены в табл. 7.4.
Таблица 7.4. Основные периоды и события в раннем онтогенезе человека
Продолжение табл. 7.4
Окончание табл. 7.4
