Лекция №8. Общие закономерности развития человека и других позвоночных.

Онтогенез, или индивидуальное развитие, человека включает пренатальный (внутриутробный) период, который длится примерно 280 сут, или 10 лунных месяцев, и постнаталъный (внеутробный) период, продолжительность которого у разных людей варьирует и во многом определяется как внутренними, так и внешними по отношению к человеку факторами. Изучение пренатального развития человека (эмбриогенеза) встречается с рядом трудностей, связанных не только с получением необходимого для исследований материала, но с этическими и религиозными нормами, существующими в общественном сознании. Ранние зародыши человека — «редкая находка». Только в 1944 г. впервые был исследован 7,5-суточный зародыш человека, а в 1946 г. — 2—5-суточные зародыши. Наиболее полная коллекция человеческих эмбрионов находится в институте Карнеги (Балтимор, США). Описания ранних эмбрионов человека даны учеными Гертигом, Рокком и Стритером. В отечественной эмбриологии ранние стадии зародышей человека изучены и описаны А. Г. Кнорре (зародыш «ВМА-1») и Б. П. Хватовым (зародыш «Крым»). Развитие технологии искусственного оплодотворения позволило в деталях исследовать механизмы оплодотворения и дробления зиготы у человека.

Оплодотворение (фертилизация). Механизмы оплодотворения как уникального биологического процесса зачатия нового организма издавна привлекали к себе внимание. Так, в начале XX века F. R. Lillie в монографии «Проблемы фертилизации» (1919) писал: при оплодотворении — этом «…чрезвычайно важном событии все нити, из которых сплетены ткани двух жизней, собираются в один узел, чтобы затем вновь разойтись и сплести историю жизни нового индивидуума».

У человека оплодотворение внутреннее. Существует ряд гипотез о периодах, способствующих оплодотворению. По некоторым данным, зачатие чаще всего происходит у женщин вплоть до 2-й недели после менструации, хотя другие авторы указывают в качестве наиболее подходящих для зачатия сроков — 11 —17-е сутки менструального цикла.

В результате гаметогенеза у человека образуется генетически однородная популяция яйцеклеток, содержащих 22 соматические и одну половую Х-хромосомы; и два рода спермиев с различными генетическими характеристиками (22 + X и 22 + Y). Последние образуются в равном количестве. Яйцеклетка имеет статистически равные условия на встречу как с Х-, так и с Y-спермием и, соответственно, ожидается рождение мальчиков и девочек в равном соотношении. Однако физиологические условия оплодотворения вносят поправку в эти результаты (100:106 в пользу рождения мальчиков). Ученые предполагают, что у первобеременных через неподатливую маточную трубу легче проникают более подвижные Y-сперматозоиды, вследствие того что они несколько легче, чем Х-спермии.

Эксперименты, выполненные на низших позвоночных (лягушки), показали, что если икра оплодотворяется своевременно, то получается одинаковое количество женских и мужских особей. При задержке оплодотворения женских половых клеток развиваются преимущественно головастики мужского пола (опыты братьев Гертвигов). В клинической практике бытует мнение, что если зачатие наступило от полового сношения перед менструацией, то в большинстве случаев рождаются мальчики. В настоящее время существует технология заблаговременного выбора пола ребенка с целью избежать появления некоторых наследственных заболеваний, например гемофилии, которая передается новорожденным мальчикам по женской линии.

Процесс направленного перемещения спермиев по органам женского полового тракта из влагалища в маточную трубу продолжается около 10 ч и является, по сути, преодолением клетками с ограниченными метаболическими потенциями огромного расстояния. Благодаря тому, что в эякуляте содержится в среднем около 200—300 млн сперматозоидов, существует высокая вероятность того, что небольшая часть спермиев (около 1% от первоначального числа) после гибели основной массы сперматозоидов в процессе их продвижения по женскому половому тракту сохранится, достигнет маточной трубы и будет участвовать в оплодотворении.

Первым неблагоприятным фактором, с которым встречаются спермин, попав во влагалище, — это кислая среда в его верхних отделах. Естественная кислотность здесь необходима для создания бактериостатических условий, препятствующих развитию инфекции в половых путях женщины. При попадании спермиев во влагалище кислая среда частично нейтрализуется за счет щелочной реакции семенной жидкости, и значительная часть спермиев при этом сохраняет подвижность и жизнеспособность. Прохождению спермиев в шейку матки способствует естественное разжижжение цервикальной слизи, происходящее под влиянием прогестерона, который после овуляции активно вырабатывается в. организме женщины желтым телом яичника. Скорость самостоятельного передвижения спермиев очень невелика — около 2—4 мм/мин. Тем не менее выяснено, что спермин преодолевают женский половой тракт достаточно быстро, так как в этом им способствуют существующие физиологические механизмы. Полагают, что движение спермиев по матке в основном самостоятельное, а при движении по маточной трубе большую роль играет перистальтика трубы. В результате перистальтики по длиннику трубы возникают последовательные кольца сокращения. В промежутках между кольцами биения ресничек эпителиоцитов создают легкие завихрения трубной жидкости, в результате которых спермин «рассеиваются» по длиннику трубы как в дистальном, так и проксимальном направлениях. Сперматозоиды, попадающие при таком рассеивании в дистальный отдел трубы, участвуют в оплодотворении. В самом_; дистальном отделе трубы (воронке) движение спермиев осуществляется самостоятельно под влиянием восприятия ими тока трубной жидкости (явление положительного реотаксиса) и биологически активных соединений — гиногамонов, вырабатываемых женской половой клеткой (положительный хемотаксис). Направленный в полость матки ток трубной жидкости и хемотаксис служат «физиологическим компасом» для продвижения спермиев к яичнику.

Женская половая клетка не обладает самостоятельной двигательной активностью. Ее движения навстречу спермиям пассивны и связаны с морфофизиологией маточной трубы. Накануне овуляции в организме женщины происходит увеличение концентрации прогестерона, что способствует усилению двигательной активности маточных труб, в первую очередь — в дистальной части, переходящей в воронку. Двигательная активность фимбрий воронки и биения ресничек эпителиоцитов слизистой оболочки трубы выбывают направленный в сторону матки ток жидкости как в окружении яичника, так ив маточной трубе. Благодаря этому, а также набуханию фимбрий и их тесному контакту с поверхностью яичника, женская половая клетка попадает в маточную трубу. Известны, однако, казуистические, случаи оплодотворения и развития пловца в брюшной полости, когда овулировавшая женская половая клетка не попадает в трубу, а оплодотворяется выходящими из трубы в брюшную полость спермиями.

Механизмы перемещения женской половой клетки и далее, если произошло оплодотворение, зародыша по маточной трубе до конца не ясны. Неоспоримо то, что движение овоцита и зародыша в дистальном отделе маточной трубы, где выражен складчатый рельеф слизистой и присутствует большое количество реснитчатых эпителиоцитов, осуществляется с участием складок слизистой оболочки, перистальтических сокращений стенки маточной трубы и биения ресничек эпителиоцитов. Складчатый рельеф слизистой оболочки создает своеобразный «узкий коридор» для продвижения половой клетки и зародыша, а биения ресничек и перистальтические волны перемещают половую клетку (зародыш) по складкам слизистой оболочки. Определенную, однако до конца не ясную роль в движении женской половой клетки играет ее лучистый венец. Если венец удалить, то перемещение женской половой клетки по маточной трубе резко замедляется. Следует отметить, что в проксимальной, близкой к матке, части маточной трубы зародыш продвигается, вероятно, преимущественно за счет механизма перистальтики, поэтому в этой части маточной трубы ее мышечная оболочка наиболее развита.

Рассматривая вопрос о взаимодействии сперматозоидов с органами женского репродуктивного тракта, следует более подробно остановиться на явлении капацитации — приобретении спермиями оплодотворяющей способности по мере их продвижения по женскому половому тракту. Механизм и суть капацитации остаются недостаточно ясными. Полагают, что молекулы альбуминов, находящиеся во внутренней среде женского полового тракта, связываются с холестерином цитомембран сперматозоидов. Это вызывает структурную дестабилизацию цитоплазматической и акросомальной мембран спермиев, что облегчает высвобождение ферментов акросомы, которые будут разрушать оболочки женской половой клетки. При капацитации под влиянием секреторных продуктов женского полового тракта с поверхности сперматозоидов удаляются специальные вещества, именуемые coating factors, которые блокируют активные центры рецепторных молекул цитоплазматической мембраны спермин, узнающие поверхность женской половой клетки. Согласно одной из гипотез, гликопротеины женских половых путей способны активировать ферменты акросом спермиев.

Собственно процесс оплодотворения условно разделяют на три фазы — дистантного и контактного взаимодействия и фазу объединения генетического материала половых клеток. Завершается оплодотворение активацией метаболизма зиготы.

В фазе дистантного взаимодействия происходит встреча половых клеток (гамет) в половых путях женщины. Этот процесс был описан выше, и следует напомнить, что важными ме­ханизмами дистантного взаимодействия являются положительные хемо- и реотаксис, а также электростатическое взаимодействие гамет (на близком расстоянии).

В фазе контактного взаимодействия спермий разрушает оболочки овоцита — лучистый венец, прозрачную зону и цитоплазматическую мембрану. Первый этап взаимодействия спермиев с женской половой клеткой — это механическое удаление части клеток лучистого венца, которое осуществляют биения жгутиков спермиев. Дальнейшие события: контактного взаимодействия связаны с акросомной реакцией сперматозоида и кортикальной реакцией женской половой клетки. При контакте с женской половой клеткой, под действием ее активирующих субстанций одна из которых — фертилизин), инициируется активное поступление катионов кальция в головку спермия. В результате щюпроисходит очаговые слияния плазмолемальной и акросомальной мембран сперматозоида и их разрушение с появлением микроперфораций. Через образовавшиеся микроотверстия выделяются ферменты-лизины спермия (гиалуронидаза, трипсиноподобный фермент и др.), которые разобщают контакты между клетками лучистого венца, а также между ними и плазмолеммой овоцита. Диссоциация лучистого венца прогрессирует, и достаточно скоро обнажается небольшой участок более глубоко расположенной прозрачной зоны. Выделяемый акросомой спермия акрозин разрушает в этом участке гликозаминогликаны прозрачной зоны и образует «окно», через которое спермий может проникнуть в женскую половую клетку. Пенетрация прозрачной зоны продолжается около 20 мин. После разрушения участка прозрачной зоны спермий попадает в заполненное жидкой средой перивителлиновое пространство между прозрачной зоной и плазматической мембраной овоцита. В месте соприкосновения головки спермия с плазмолеммой оврцита цитоплазма женской половой клетки формирует выступ — бугорок оплодотворения (в этом участке воцита активируется полимеризация актина), и здесь же происходит слияние мембран женской и мужской гамет. Слившиеся участки мембран затем разрушаются и через образовавшееся отверстие спермий проникает в женскую половую клетку. Его плазмолемма при этом «сползает» и закрывает дефект, образовавшийся в плазмолемме овоцита. Из цитоплазматических структур спермия кроме ядра в овоцит попадают проксимальная центриоль и шейка (хвост остается снаружи и отпадает). Благодаря тому что участок плазмолеммы, привнесенный в оболочку овоцита спермием, хорошо проницаем для катионов натрия, последние начинают активно поступать внутрь женской половой клетки и изменяют ее мембранный потенциал. В течение очень короткого времени (около 1/10 с) мембраный потенциал овоцита резко падает, и женская половая клетка становится невосприимчивой к контактам с другими спермиями. Однако быстрый блок полиспермии продолжается всего лишь около минуты, в то время как оплодотворенной яйцеклетке требуется более надежная защита от воздействия других спермиев (защита от полиспермии). В этой связи и наступает защитная реакция (так называемый медленный блок полиспермии) в виде кортикальной реакции овоцита. Суть реакции состоит в следующем: после внедрения в женскую половую клетку спермия в нее начинают активно поступать катионы кальция. Увеличение концентрации кальция в примембранных зонах цитоплазмы овоцита (где находятся кортикальные гранулы) распространяется волнообразно — от места слияния мембран гамет на периферию, и в этом же направлении инициируется слияние мембран кортикальных гранул с плазмолеммой овоцита и экзоцитоз их ферментов в перивителлиновое пространство. Под влиянием ферментов кортикальных гранул прозрачная зона уплотняется, утолщается, теряет рецепторные белки к сперматозоидам. Так возникает надежная оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению других спермиев, которые в дальнейшем погибают и разрушаются макрофагами женской половой системы.

Фаза синкариона — финальная фаза оплодотворения. В этой фазе происходит объединение генетического материала отцовской и материнской половых клеток, в результате которого возникает диплоидная зигота, или одноклеточный зародыш. Однако, прежде чем это произойдет, яйцеклетка должна завершить второе деление созревания мейоза. В момент встречи со спермием овоцит, как известно, находится в блоке метафазы второго мейотического деления. В течение. 11ч после проникновения спермия женская половая клетка активируется его субстратами и возобновляет мейоз —выделяется полярное тельце с избытком хромосом и завершается второе деление созревания. В это время в овоците можно наблюдать два редукционных тельца. Пока овоцит завершает мейоз, пронуклеус спермия округляется и принимает вид интерфазного. В нем удваивается содержание.ДНК, т. е. пронуклеус приобретает гаплоидный набор двойных (реплицированных) хромосом формулой 23dXp. Ядро женской половой клетки по завершении мейоза претерпевает точно такие же изменения. Следовательно, в зиготе генетический материал соответствует формуле 2х23dXp. Затем оба пронуклеуса переходят в профазу митоза. Центриоль, привнесенная спермием, делится, формируя две центросомы. Последние прикрепляются к веретену, образующемуся между пронуклеусами, и таким образом, хромосомы мужского и женского пронуклеусов оказываются расположенными в экваториальной плоскости — происходит метафаза митоза. Далее следуют ана- и телофаза — зигота завершает первое деление дробления, в результате которого образуются две первые дочерние клетки — бластомеры — с диплоидным набором одиночных хромосом в каждой с формулой 46sXp.

Дробление представляет собой серию митотических делений зиготы с образованием многих дочерних клеток (бластомеров) меньшего размера. Митотические деления зиготы и в последующем бластомеров происходят с увеличением числа клеток, но без увеличения их массы поэтому именуются дроблением. Дробление зародыша человека полное, или голобластическое (борозды дробления проходят через весь зародыш), неравномерное (в результате дробления образуются бластомеры неравной величины) и асинхронное (разные бластомеры дробятся с различной скоростью, поэтому зародыш на отдельных стадиях дробления содержит нечетное число клеток). Первое деление дробления продолжается в среднем около 30 ч, последующие — более кратковременны (около 20—24 ч). В процессе дробления зародыш перемещается по маточной трубе и заканчивает дробление в полости матки на 6-е сутки развития.

Первое деление дробления зиготы на дочерние бластомеры инициируется практически сразу после оплодотворения, когда вслед за удвоением генетического материала и объединения пронуклеусов хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку. Плоскость первого деления дробления проходит меридианально через полярные тельца (которые в этой связи именуются направительными). Возможно, что формирование борозды дробления начинается в зоне расположения митотического веретена и впоследствии борозда простирается дальше, перешнуровывая клетку. В зоне борозды в кортикальном слое клетки собираются в поясок элементы цитоскелета — актиновые микрофиламенты, которые, как полагают, участвуют в окончательной цитотомии зиготы. Поскольку общая поверхность дочерних бластомеров всегда больше, чем исходная поверхность материнской клетки, на всех этапах дробления наблюдается формирование небольших фрагментов новых мембран, которые встраиваются в плазмолеммы новых бластомеров. Эти фрагменты мембран, по-видимому, закладываются только в области борозд дробления и выглядят светлыми, поскольку хорошо проницаемы для воды.

Бластомеры первой генерации у человека, как и зигота, тотипотентны (каждый бластомер способен развиться в полноценный организм), и это свойство нашло практическое применение. При наличии у супружеских пар риска рождения нездоровых детей (в первую очередь с наследственными заболеваниями), а также при обследовании пожилых пар (у которых также высок риск рождения детей с генетической патологией) прибегают к искусственному разделению первых двух бластомеров в условиях «in vitro» и подробному генетическому и цитохимическому исследованию одного из них. Если этот бластомер оказывается без хромосомных и других аномалий, второй бластомер помещают в искусственную среду до определенной стадии развития и затем имплантируют в матку.

Вскоре после окончания первого деления дробления в каждом из двух бластомеров образуется второе митотическое веретено. В одном из бластомеров во время второго деления веретено поворачивается на 90°, в связи с чем один бластомер делится меридианально, второй — экваториально. Это приводит к перпендикулярному расположению бластомеров на 4-клеточной стадии. Подобный тип дробления известен как передающийся. Второе и последующие деления дробления следуют с короткой интерфазой и образованием все более мелких бластомеров. Увеличения массы бластомеров в процессе дробления не происходит, поскольку интерфаза между делениями очень короткая и отсутствует в период, в течение которого при обычном митозе дочерние клетки растут и восстанавливают свои размеры до размеров материнской клетки.

Бластомеры, образующиеся в результате нескольких первых делений дробления, морфологически неспециализированы. Они остаются метаболически малоактивными, и их синтетическая деятельность направлена лишь на выработку ДНК и белков, необходимых для деления. В ходе дальнейших делений и сегрегации цитоплазмы бластомеров возникают и усиливаются различия в экспрессии их генетического материала, становятся все более разнообразными специфические биосинтезы. Так закладываются основы будущей дифференцировки клеток и тканей зародыша.

У человека до стадии 8 бластомеров клетки зародыша формируют рыхлую неоформленную группу, и только после третьего деления возникает компактный клеточный шар, именуемый морулой. Это явление получило название компактизации. Компактизация создает условия, обеспечивающие первый шаг к дифференцировке — обособлению наружной клеточной массы (трафобласта) от внутренней клеточной массы. Полагают, что в основе компактизации зародыша находятся поляризация мембран бластомеров и реорганизация их цитоскелета. При поляризации происходит перераспределение плазмолеммальных гликопротеинов и их концентрация в определенных локусах, в которых бластомеры начинают взаимодействовать друг с другом. Реорганизация цитоскелета состоит в активации биосинтеза актиновых микрофиламентов и формировании микроворсинок, с помощью которых бластомеры прикрепляются друг к другу. В области микроворсинок концентрируется наибольшая часть линкерных гликопротеинов. Тесное расположение бластомеров в моруле и установление плотных контактов между бластомерами способствуют тому, что клетки, лежащие в глубине морулы, изолируются от внешней среды. Клетки компактизированного зародыша делятся и образуют 16-клеточную морулу, которая состоит из небольшого числа внутренних клеток, окруженных более многочисленными наружными клетками. Внутренняя клеточная масса представлена крупными бластомерами, между которыми формируются щелевые коммуникационные контакты. Бластомеры внутренней клеточной массы представляют собой материал будущего тела зародыша (эмбриобласт) и внезародышевых органов. Бластомеры наружной клеточной массы более мелкие, но и многочисленные (их примерно в 10 раз больше), соединены друг с другом плотными контактами.

Если до стадии 16-клеточного зародыша еще реальна возможность «перехода» бластомеров из наружной во внутреннюю клеточную массу, то на стадии 64 бластомеров такая возможность полностью исключается.

Когда морула попадает в проксимальный отдел маточной трубы и далее — в полость матки, через ее прозрачную зону начинает проникать содержащаяся в маточной трубе и матке жидкость. Этот процесс получил название кавитации морулы. Сначала жидкость накапливается между клетками, затем возникает полость внутри морулы. С момента появления полости зародыш именуется бластоцистой. Клетки внутренней клеточной массы бластоцисты локализованы на одном из полюсов. Клетки наружной клеточной массы уплощаются и формируют оболочку бластоциста - трофобласт. Увеличению объема бластоцисты способствует натриевый насос клеток трофобласта. С участием АТФазы происходит активное «закачивание» катионов натрия в полость бластоцисты. Их накопление вызывает поступление в полость бластоцисты воды по осмотическому градиенту, в результате чего объем полости увеличивается. В период перемещения дробящегося зародыша по маточной трубе большое значение имеет тот факт, "что сохраняющаяся прозрачная" зона предотвращает прилипание бластоцисты к стенкам трубы и зародыш попадает в полость матки. Здесь он освобождается от прозрачной зоны и начинает имплантироваться (погружаться) в слизистую оболочку матки для продолжения своего развития. В опытах на животных показано, что в процессе освобождения от прозрачной зоны один из бластомеров трофобласта образует небольшой вырост цитоплазмы, который вступает в контакт с прозрачной зоной. В области плазмолеммы выроста выделяется трипсиноподобная протеаза, которая разрушает ригидную прозрачную зону, и увеличивающаяся за счет роста полости бластоциста «выдавливается» наружу через образовавшееся в прозрачной зоне отверстие.

Имплантация зародыша протекает параллельно с гаструляцией. Однако эти процессы целесообразно описать раздельно. Имплантация. Как указывалось выше, гаструляция по времени совпадает с имплантацией зародыша в матку. С самых ранних сроков развития и до конца беременности зародышу человека необходима тесная связь с материнским организмом. Такая связь устанавливается благодаря погружению (имплантации) бластоцисты слизистую оболочку матки и последующему формированию специальных внезародышевых органов - плодной части плаценты и пуповины. У человека имплантация погружная, или интерстициальная, что бластоциста полностью уходит в глубину слизистой оболочки матки и там продолжает свое развитие. Имплантация осуществляется достаточно быстро — за одни сутки бластоциста погружается в эндометрий почти наполовину, а через 40 ч — полностью. Дефект, образовавшийся в слизистой оболочке, полностью восстанавливается в течение пяти последующих суток. Еще до наступления овуляции слизистая оболочка матки под влиянием гормонов яичника готовится к имплантации — она гипертрофируется, маточные железы разрастаются и продуцируют густую слизь, усиливается кровоснабжение слизистой оболочки в месте будущей имплантации. Условно имплантация состоит из двух фаз — прилипания (адгезии) бластоцисты к слизистой оболочке матки и погружения (инвазии) бластоцисты в глубину слизистой. На 6-е сутки эмбриогенеза бластоциста прикрепляется к эпителию эндометрия (обычно эмбриональным полюсом в области задней или вентральной стенки у маточного угла). Данная топография прикрепления крайне важна, ибо в последующем в этой области сформируется плацента (детское место), которая только при таком расположении будет рождаться в процессе родов после ребенка, не нарушая его снабжения кислородом и питательными веществами. Если адгезия и инвазия произойдут в нижнем сегменте матки, то это приведет к низкому прикреплению (предлежанию) плаценты и ее преждевременной отслойке в родах с последующим возникновением гипоксии (или даже асфиксии) плода.

Имплантацию не следует рассматривать как однонаправленное воздействие зародыша на слизистую оболочку матки — это процесс сложного физиологического взаимодействия бластоцисты и эндометрия. Так, в адгезии бластоцисты важную роль играют вещества группы интегринов, вырабатываемые эпителиоцитами слизистой оболочки матки. В норме у женщин между 19—24 сут менструального цикла, т. е. в самые оптимальные для взаимодействия с бластоцистой сроки, наблюдается активная экспрессия гена интегрина в эпителиоцитах слизистой оболочки матки. У определенной категории инфертильных женщин в период этой фазы цикла интегрин не секретируется, и это является причиной нарушения адгезии бластоцисты и, соответственно, бесплодия. По мере инвазии в слизистую оболочку матки трофобласт зародыша синтезирует разные изоформы интегринов, которые обеспечивают последовательную (по мере погружения) рецепцию и связь трофобласта с элементами слизистой оболочки матки (эпителием, базальной мембраной, межклеточным веществом стромы эндометрия). Параллельно в разные периоды погружения в клетках трофобласта активируется синтез разных групп протеолитических ферментов, разрушающих элементы слизистой оболочки и вызывающих так называемую децидуальную реакцию эндометрия, сопровождающуюся активным ангиогенезом в месте имплантации. О том, насколько координирование во времени и пространстве происходит синтез интегринов, свидетельствуют клинические наблюдения. Так, при осложнении беременности, известном как преэклампсия, бластоциста не может полностью погрузиться в слизистую оболочку матки из-за нарушения регуляции синтеза α-l-b-1-интегрина в клетках трофобласта. При этом трофобласт также не синтезирует коллагеназу, и в матке не происходит достаточного для имплантации и последующего питания зародыша развития сосудов. Это является причиной гипоксии и гибели зародыша.

Таким образом, имплантация зародыша является важнейшим событием в эмбриогенезе, обеспечивающим продолжение ранее начатых морфогенетических процессов как в зародыше, так и во внезародышевых органах.

Гаструляция — следующий после дробления этап эмбрионального развития — возникновение трехслойного зародышевого диска. Значение гаструляции в эмбриогенезе чрезвычайно важно, и образному выражению Льюиса Болперта (1893), «не рождение, супружество или смерть, а гаструляция на самом деле является наиважнейшим событием в вашей жизни».

Главным отличием гаструляции от предшествующих этапов эм6риогенеза является приобретение клетками эмбриобласта способности к активным направленным перемещениям и взаимодействиям. В основе этих перемещений и формообразовательных процессов лежит интенсивная клеточная пролиферация, инициируемая в эмбриобласте сразу же после освобождения бластоцисты от ригидной прозрачной зоны. В результате увеличения численности клеток и пространственно неравномерной пролиферативной активности в разных участках клеточных пластов зародыша возникают механические напряжения, способствующие инициации клеточных перемещений. Важную роль играет также поляризация клеток зародыша — смещение элементов цитоскелета в направлении будущего движения, а органелл — на противоположный конец клетки. Клеточная миграция при гаструляции охватывает весь зародыш и протекает строго координирование в разных его частях.

У зародыша человека гаструляция инициируется в конце 1-й недели развития, сразу по окончании дробления и сброса прозрачной зоны, когда зародыш начинает погружаться в стенку матки. Для удобства рассмотрения хода и результатов гаструляции ее условно разделяют на две фазы.

1-я фаза продолжается всю 2-ю неделю развития. Материал внутренней клеточной массы расщепляется способом деламинации на два листка — эпибласт.(верхнюю часть) и гипобласт (нижнюю часть). Клетки гипобласта — мелкие кубические, пенистого вида, формируют тонкий слой под эпибластом и граничат с полостью бластоцисты. Клетки эпибласта более высокие и имеют вид псевдомногослойного призматического эпителия. В 1-ю фазу гаструляции клетки эпибласта разобщаются посредством небольших полостей, при слиянии которых в дальнейшем формируется амниотическая полость. В нижней части амниотической полости остается небольшая группа клеток эпибласта — материал будущего зародыша (эмбриобласт) и внезародышевых органов.

2-я фаза гаструляции происходит на 3-й неделе развития, осуществляется способом иммиграции и завершается формированием трех зародышевых листков — эктодермы, мезодермы, энтодермы. В будущем из материала этих листков возникнут ткани эмбриона и внезародышевых органов. Происходящие во 2-ю фазу гаструляции события напоминают таковые у куриного зародыша и представителей млекопитающих. Инициация иммиграции связана с активной и неравномерной в разных участках эпибласта пролиферацией клеток, которая приводит к формированию клеточных потоков и образованию на поверхности эпибласта структур, известных как первичная полоска и гензеновский узелок. Формирование первичной полоски и гензеновского узелка можно представить в виде следующей упрощенной схемы. Размножение и перемещение клеток эмбриобласта происходит наиболее активно на периферии зародышевого диска. Скапливающиеся здесь клетки передвигаются к каудальному концу зародыша и, встречаясь там, устремляются кпереди в виде клеточного потока по средней линии зародышевого диска. Удлиняющийся клеточный поток представляет собой материал первичной полоски. Ближе к краниальному кон­цу клетки первичной полоски встречаются с пролиферирующими клетками этой области зародыша и формируют утолщение — первичный (гензеновскип) узелок. Иммиграция инициируется в области гензеновского узелка. Мигрирующие клетки подворачиваются вниз и перемещаются в краниальном направлении. Это приводит к формированию головного отростка (нотохорда). Часть мигрирующих клеток гензеновского узелка и передней трети первичной полоски встраивается в материал головной области гипобласта, участвуя в формировании стенки головной кишки (прехордальной пластинки) и зародышевой энтодермы. Остальной материал первичной по­лоски перемещается в пространство между эпи- и гипобластом и образует мезодерму.

Округлый и плоский зародышевый диск во 2-ю фазу гаструляции превращается в вытянутый с расширенным краниальным и более узким каудальным концами. В результате активного выселения клеток первичная полоска уменьшается и остается в виде небольшого фрагмента в сакрококцигеальной области зародыша. В норме этот фрагмент затем дегенерирует и исчезает, однако в редких случаях может сохраняться и трансформироваться в сакрококцигеальную тератому.

Клетки, которые остаются в эпибласте, образуют эктодерму, содержащую эмбриональные зачатки кожной эктодермы и нервной трубки.

Особое морфогенетическое значение в раннем эмбриогенезе принадлежит головному отростку — нотохорду. Он растет в краниальном направлении между эпи- и гипобластом, пока не достигнет прехордальной пластинки, которая является «индикатором» будущего рта зародыша. Головной отросток не может простираться далее, потому что пре-хордальная пластинка прочно сращена с клетками эпибласта, формирующими орофарингеальную мембрану. Каудальнее от первичной полоски располагается клоакальная мембрана — здесь эмбриональный диск остается двуслойным, поскольку эктодерма и энтодерма в этой области слиты друг с другом. Клоакальная мембрана является местом будущего ануса. Головной отросток дает начало развитию хорды зародыша — своеобразного клеточного стержня, который определяет первичную ось эмбриона и придает ему «жесткость». Хорда формирует ось скелета зародыша человека и является основой развития костей осевого скелета (позвоночника, ребер, грудины, черепа). Вокруг хорды в будущем сформируется позвоночный столб. Там, где впоследствии будут образовываться тела позвонков, клетки хорды подвергнутся дегенерации и исчезнут, однако сохранятся небольшие группы клеток в виде пуль-парных ядер межпозвонковых дисков. Развитие нотохорда важно не только для последующего формирования скелета. Нотохорд оказывает важное индуцирующее влияние на днфференцировку прилежащего к нему сверху участка эктодермы в нервную пластинку и далее - в нервную трубку, из которой будут развиваться головной и спинной мозг. К концу 3-й недели эмбриогенеза хорда почти полностью сформирована и простирается от орофарингеальной мембраны до каудального конца зародыша.

Нейруляция. Развитие нервной трубки именуется нейруляцией. Она начинается в конце 3-й недели. Динамика нейруляции представлена последовательными стадиями образования нервной пластинки, нервного желобка и замыкания последнего в нервную трубку. Как только развивается нотохорд, эмбриональная эктодерма, расположенная над ним, начинает утолщаться и формировать нервную пластинку. Первым признаком дифференцировки нейроэктодермы является удлинение клеток этой области — клетки приподнимаются над остальной частью эктодермы и образуют нервную пластинку. Нервная пластинка занимает около 50% всей площади эктодермы. Изменение формы и увеличение высоты нейроэктодермальных клеток связано с концентрацией и ориентацией вдоль их вертикальной оси микротрубочек цитоскелета. Впоследствии в апикальных частях клеток формируются пояски актиновых микрофиламентов, связанные посредством белка (спектрина) с сократительным миозином. Эти актиновые пояски, как полагают, принимают участие в изменении формы нейроэктодермальных клеток в процессе морфогенеза нервных валиков. Материал нервной пластинки первоначально возникает вблизи гензеновского узелка, затем, когда головной отросток удлиняется, формирование нервной пластинки продолжается в краниальном направлении, и в конце концов она достигает орофарингеальной мембраны. Приблизительно на 18-е сутки нервная пластинка инвагинирует вдоль своей продольной оси и образует нервный желобок с возвышениями — нервными валиками — по обе стороны. В конце 3-й недели в середине эмбриона нервный желобок превращается в нервную трубку, и далее этот процесс распространяется в каудальном и краниальном направлениях. Однако в краниальной области закрытие желобка в трубку происходит более быстрыми темпами. К концу 4-й недели нервная трубка полностью сформирована. В головном конце, где будет формироваться головной мозг, стенка нервной трубки широкая и толстая, в ней контурируются вздутия и сужения, соответствующие будущим отделам головного мозга. В каудальном направлении трубка сохраняет цилиндрическую форму и постепенно суживается. Два открытых конца нервной трубки (спереди и сзади) именуются передним и задним нейропорами. В эмбриогенезе млекопитающих благодаря наличию нейропоров через нервную трубку некоторое время «протекает» амниотическая жидкость. Позже нейропоры смыкаются. Как только нервные валики сливаются и образуют нервную трубку, нейроэктодермальные клетки, располагающиеся между нервной трубкой и эктодермальным эпителием (клетки нервного гребня), мигрируют в стороны от нервной трубки и далее — по всему зар