Общая характеристика процесса нейруляции.

Развитие нервной трубки именуется нейруляцией. Зародыш позвоночных в период нейруляции называется нейрулой. 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.

Обычно нейруляцию определяют как процесс скручивания нейральной эктодермы, расположенной на спинной стороне зародыша, в нервную трубку. В действительности это лишь часть тех формообразовательных движений, которые происходят в зародыше по окончании гаструляции. В целом эти движения состоят в конвергентном (сходящемся) смещении материала эктодермы и мезодермы к средней линии спинной стороны зародыша (вентродорсальные движения); происходит также растяжение дорсальной эктодермы зародыша в передне-заднем направлении.

Собственно нейруляционные движения в презумптивной нейральной эктодерме представляют собой часть этих движений и развиваются на их основе. Сначала нейральная эктодерма уплощается и превращается в нервную пластинку, которая в головной части зародыша шире, чем в туловищной (рис. 4.1). Края пластинки приподнимаются и образуют нервные валики, окаймляющие пластинку сплошной подковой. Затем поверхность нервной пластинки начинает довольно быстро сокращаться в поперечном направлении преимущественно за счет погружения ее наружных клеток в ее же внутренние слои. Одновременно она начинает складываться по средней линии. Возникающее по средней линии углубление нервной пластинки называется нервным желобом. Еще чуть позже края нервной пластинки смыкаются, и образуется нервная трубка, полость внутри которой называют невроцелем. Передняя расширенная часть нервной трубки превращается в головной мозг, а ее невроцель — в полость мозгового пузыря. Более узкая туловищная часть трубки превращается в спинной мозг, а его полость — в спинномозговой канал.

Рис. 4.1. Поперечные разрезы, иллюстрирующие образование нервной трубки и нервного гребня у зародыша амфибии. Нервный гребень покрыт точками.

 

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. После смыкания нервного желобка в нервную трубку материал нервных валиков, расположенный сначала по периферии нервной пластинки, концентрируется вдоль средней линии зародыша дорсальнее трубки в виде образования, напоминающего петушиный гребень. Поэтому данную структуру называют нервным гребнем. Клетки нервного гребня не входят в состав центральной нервной системы; они дают множество различных производных.

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 зародышу. Позднее эти клетки в разных участках эмбриона дадут начало нескольким клеточным популяциям, в том числе пигментным клеткам, клеткам мозгового вещества надпочечников, клеткам периферической нервной системы. Так из материала нервного гребня образуются клетки спинномозговых ганглиев и ганглиев вегетативной нервной системы. Ганглии V, VII, IX, X черепных нервов также частично являются производными нервного гребня. Помимо этого, клетки нервного гребня служат источником развития оболочек нервов, мозговых оболочек и других тканей.

Еще до начала скручивания нервной пластинки в трубку или в самом начале этого скручивания из осевой мезодермы точно по средней линии зародыша в виде тяжа обособляется хорда, или спинная струна (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Поперечный разрез зародыша курицы на стадии образования нервной трубки:

1 – эктодерма; 2 – энтодерма; 3 – сомит; 4 – нервная трубка; 5 – хорда; 6 – целом.

 

Формирование хорды и сомитов связано с интенсивной миграцией материала эмбриональной мезодермы в вентродорсальном направлении, к средней линии зародыша, т. е. к линии образования хорды. Таким образом, хорда образуется на месте встречи двух клеточных потоков, причем встречно движущиеся клетки втискиваются друг между другом. Это явление названо интеркаляцией клеток. В результате интеркаляции хорда удлиняется. Вентродорсальное движение мезодермы (совпадающее по направлению с нейруляционными движениями) характерно для туловищной области зародыша. В шейной и головной областях происходит обратное, дорсовентральное движение мезодермальных клеток, концентрирующихся на вентральной стороне тела, в области будущей закладки сердца.

Мезодерма, с которой связано развитие всех органов, состоит из парных частей: дорсальная, осевая разделяется на сомиты; латеральная, несегментированная - боковая пластинка или спланхнотом (греч.: splanchnon - внутренности, tomos - отрезок).

Вскоре после обособления хорды, еще до завершения нейруляции начинается метамеризация осевой мезодермы, т. е. ее разделение на парные сегменты — сомиты. Это один из важнейших морфогенетических процессов у позвоночных, закладывающий основы их опорно-двигательной системы. Метамеризация мезодермы идет в направлении спереди назад.

Сомиты (первичные сегменты тела) лежат по обе стороны от хорды и разделяются на 3 части: 1) наружная (латеральная) - дерматом, источник развития соединительнотканной основы кожи; 2) внутренняя (вентромедиальная) - склеротом, источник развития скелета; 3) промежуточная (дорсомедиальная) - миотом, зачаток скелетной мускулатуры. Сомиты располагаются по обе стороны от нервной трубки и дорсальной аорты. Их ветви растут к сомитам и приобретают метамерное положение. Сомиты связаны со спланхнотомами сомитными ножками или нефротомами - суженная, промежуточная мезодерма, источник развития предпочки и первичной почки. Каудальный отдел промежуточной мезодермы не сегментируется и образует метанефрогенныи тяж, источник развития нефронов окончательной почки.

Сплахнотом (парная боковая пластинка мезодермы) разделяется на 2 листка: висцеральный (внутренностный) - спланхноплевра, окружает энтодерму туловищной кишки, участвует в развитии кишечной трубки и ее производных; париетальный (пристеночный)- соматоплевра, участвует в формировании стенок целомической полости зародыша и ее производных. Мезодерма спланхнотомов служит источником развития мезотелия и главным источником мезенхимы, из которой развиваются все виды соединительной ткани, гладкая мышечная ткань, миокард. Мезенхима- это совокупность полиморфных (разных формы и строения) клеток разного происхождения и с различной судьбой. Первоначально мезенхимные клетки имеют звездчатую форму и благодаря своим длинным тонким отросткам образуют сеть с широкими интерстициальными (межуточными) каналами, по которым осуществляется дососудистая циркуляция тканевой жидкости. Вскоре после образования мезенхима теряет сетевидную структуру и уплотняется в результате увеличения концентрации клеток за счет митозов и продолжающегося выселения мезенхимных клеток из зародышевых листков и их производных. Эктодерма служит источником развития кожного эпителия (эпидермиса), волос, ногтей; сальных, потовых и молочных желез; части эпителия ротовой полости и прямой кишки, моче- и семявыносящих путей; эмали зубов. Нейроэктодерма образует нейроны и особую соединительную ткань (нейроглию), а также нейрогипофиз и эпифиз, хроматофинные клетки. Энтодерма является источником развития части выстилки воздухопроводящих путей и легочной паренхимы, части выстилки ротовой полости, эпителиев глотки, пищевода, желудочно-кишечного тракта, печени, поджелудочной железы, щитовидной и паращитовидных желез.

Хорда существует длительное время, вплоть до формирования скелетных позвонков, которыми она вытесняется. Располагается хорда под туловищной частью нервной трубки; ее передний конец как раз совпадает с границей туловищного и головного отделов. Спереди от хорды находится тонкий пласт клеток прехордальной пластинки, образующих выстилку глотки и ротовой полости. Сразу латеральнее материала хорды располагается мезодерма будущих сомитов; вентральнее границы нервной пластинки и покровной эктодермы этот материал плавно переходит в мезодерму боковой пластинки. Внутри зачатков сомитов возникает полость, переходящая в узкую щель, разделяющую боковую пластинку на два листка: париетальный, прилежащий к покровной эктодерме, и висцеральный, прилежащий к энтодерме. Внутренняя полость и щель образуют уже знакомую нам вторичную полость тела — целом. У зародышей амфибий, как и у подавляющего большинства других позвоночных животных, целом возникает путем расхождения клеток, т. е. шизоцельным путем. Только применительно к ланцетнику и некоторым акуловым рыбам можно говорить об энтероцельной его закладке (т. е. об отшнуровке от единой полости архентерона).

 

II. Методические указания к выполнению лабораторной работы.

1. Изучить процесс нейруляции по методическому пособию.

2. Изучить процесс образования нервной трубки и нервного гребня, используя таблицы.

2.1. Зарисовать последовательное образование нервной пластинки, нервных валиков, нервной бороздки и нервного гребня (планшет № 4.1 «Схема образования нервной трубки у амфибий и амниот»).

Обозначить эктодермальные клетки, предшественники нервного гребня (черным цветом).

2.2. Изучить под микроскопом и зарисовать препарат № 11.

Препарат № 11. Нейрула земноводных. Зародыш лягушки (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Нейрула земноводных. Зародыш лягушки.

 

Этот препарат надо изучать и рисовать под малым увеличением микроскопа. Ориентировать препарат нужно анимальным полюсом кверху. Этот полюс обозначен темноокрашенным вдавлением, края которого выступают в форме своеобразных «рогов». На этой стадии в головном конце зародыша появляется желобок, который распространяется по направлению к хвостовому концу. Края желобка приподнимаются и соединяются вместе, образуя трубку. Она погружается вглубь и покрывается слоем клеток эктодермы. На препарате виден желобок, еще не завернувшийся в трубку. Хордомезодермальный зачаток получил дальнейшее развитие: в нем выделилась мезодерма и дифференцировалась хорда. На рисунке отметьте эктодерму, нервный желобок, хорду, по обеим ее сторонам мезодерму в виде клеточных групп, первичную кишку, эктодерму. Обратите внимание на то, что нижняя стенка первичной кишки образована гораздо более крупными бластомерами, чем верхняя. Это следствие неравномерного дробления зиготы лягушки.

2.3. Изучить под микроскопом и зарисовать препарат № 12.

Препарат № 12. Первичная полоска. Зародыш курицы (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Первичная полоска. Зародыш курицы:

1 – первичная полоска; 2 – эктодерма; энтодерма; 4 – мезодерма.

 

Препарат представляет собой поперечный разрез зародышевого диска цыпленка. Он имеет вид тонкой полоски, состоящей из нескольких рядов клеток. При малом увеличении находим центральный, несколько вдавленный участок, в котором клетки собраны более густо. Этот участок надо ориентировать кверху. При большом увеличении различаем более широкий и плотный наружный клеточный слой – эктодерму, а под ним однослойный пласт энтодермы. Первичная полоска возникает в результате перемещения эмбрионального материала зародышевого щитка к средней линии и отвечает стадии гаструляции земноводных.

Выделите на рисунке экто- и энтодерму, первичную полоску.

3. Изучить дифференцировку зародышевых листков. Дать характеристику способам образования мезодермы. Рассмотреть микропрепараты и дать сравнительную характеристику нейруляции у разных биологических видов.

3.1. Изучить дифференцировку зародышевой эктодермы, производные нервной трубки, нервного гребня (планшет № 4.2 «Дифференцировка зародышевых листков»). Охарактеризовать процесс образования ЦНС и ПНС.

3.2. Изучить под микроскопом и зарисовать препарат № 13.

Препарат № 13. Образование сомитов, хорды, нервной трубки. Зародыш курицы (рис. 4.5).

На препарате мы видим поперечный разрез зародыша цыпленка на стадии нейруляции. Ориентировать препарат надо нервной трубкой кверху. При малом увеличении различаем: многослойную эктодерму, покрывающую зародыш, под ней нервную трубку, по бокам которой лежат участки мезодермы – сомиты, ниже – хорду, еще ниже – слой энтодермы. От сомитов в обе стороны расходятся листки спланхнотома – закладка выстилки брюшной полости.

Выделите на рисунке перечисленные части зародыша.

4. Изучить ход нейруляции у млекопитающих, дифференцировку структур спинного и головного раздела нервной системы.

4.1. Зарисовать процесс образования нервной трубки у зародыша человека (планшет № 4.3 «Нейруляция у зародыша человека»).

Обозначить передний и задний нейропоры, клетки нервного гребня. Отметить спинной и головной мозг.

Рис. 4.5. Закладка осевых органов у цыпленка (36-38 час. инкубации):

1 – эктодерма; 2 – незамкнутая нервная трубка; 3 – хорда; 4 – сомиты;

5 – спланхиотом; 6 – энтодерма.

 

III. Содержание отчета.

Отчет должен быть представлен на отдельных листах формата А4 или в альбоме.

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Краткое описание теории нейрогенеза.

3. Результаты исследований (микроскопическое изучение препаратов) и их анализ (с указанием использованных микроскопов и материалов).

4. Результаты выполнения индивидуального задания (определение и описание «слепого» препарата).

5. Выводы.

Отчет на листе формата А4 сдается в конце работы преподавателю.

 

IV. Контрольные вопросы:

1. Дать характеристику каждого зародышевого листка и его производных.

2. В чем заключается процесс нейруляции?

3. Что такое нервный гребень?

4. Как происходит образование нервной трубки?

5. Перечислить производные нервной трубки и нервного гребня.

 

Рекомендуемая литература.

1. А.В.Белоусов. Биология индивидуального развития, 1983.

2. К.Г.Газарян. Биология индивидуального развития животных, 1983.

3.О.Д.Мяделец Гистология, цитология и эмбриология. Учебно-методическое пособие, 2000.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

ФОРМИРОВАНИЕ ОРГАНОВ.

 

Цель работы: изучить развитие производных зародышевых листков; уметь объяснить механизмы формообразования; иметь представление об индукционных взаимодействиях в ходе тканевой дифференцировки.

 

Оборудование, приборы и принадлежности: таблицы, микроскопы, микропрепараты, схемы, планшеты.

 

I. Теоретическая часть.

После завершения гаструляционных движений зародыш приступает к построению отдельных систем своих органов — к органогенезу. Если формирование центральной нервной системы позвоночных связано, как мы видели, с морфологическими перестройками, охватывающими почти весь зародыш, то дальнейший органогенез представляет собой более местный процесс. Зародыш постепенно разбивается на относительно независимо развивающиеся системы, которые и превращаются в органы или части тела (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Схема органогенеза и гистогенеза у зародыша высшего позвоночного.

1 – кожная эктодерма; 2 – ганглиозная пластинка; 3 – нервная трубка; 4 – хорда; 5 – дерматом; 6 – миотом; 7 – склеротом; 8 – нефротом; 9 – мезотелий; 10 – висцеральный листок спланхнотома; 11 – кишечная энтодерма; 12 – мезенхима; 13 – внезародышевая энтодерма; 14 – эндотелий аорты; 15 – желточная энтодерма; 16 – целом.

1. Развитие производных энтодермы.

Сформировавшаяся кишечная трубка позвоночных может быть разделена на три отдела: переднюю, среднюю и заднюю кишки. Наиболее сложно дифференцирована передняя кишка. Относительно долгое время она представляет собой слепой вырост, так как ротовое отверстие прорывается на сравнительно поздних стадиях. До этого времени передняя кишка успевает дифференцироваться на глотку, зачаток желудка и зачаток печени. Последний возникает из печеночного выроста. Кроме того, за счет материала передней кишки впоследствии формируются большая часть двенадцатиперстной кишки и поджелудочная железа. На более поздних стадиях развития из вентральной стенки передней кишки образуются зачатки легких. Они появляются непосредственно сзади глотки на вентральной стороне пищеварительного канала в виде парных выпячиваний.

Одна из наиболее характерных черт зародышей всех позвоночных — образование в стенке глотки жаберных карманов, часть которых превращается в сквозные жаберные щели. Наибольшее число жаберных щелей формируется у низших позвоночных. Например, у круглоротых их 14. У зародышей амфибий закладываются 5 пар жаберных карманов, из которых 4 задних открываются во внешнюю среду в виде жаберных щелей, а передний так и остается слепым выростом. При прорыве жаберных щелей покровная эктодерма соединяется с энтодермой передней кишки.

У зародышей амниот закладываются 4 пары жаберных карманов, из которых 3 передних на короткое время превращаются в жаберные щели, но впоследствии снова зарастают. Первая пара карманов превращается в евстахиевы трубы, соединяющие полости среднего уха с ротовой полостью. Из других жаберных карманов развиваются железы внутренней секреции: 3-я пара карманов дает начало парному зачатку зобной железы (тимусу), 4-я — паращитовидным железам. Все эти железы образованы преимущественно энтодермальной выстилкой жаберных карманов. Из энтодермы дна глотки в виде непарного выпячивания между 1-й и 2-й жаберными дугами формируется щитовидная железа.

В промежутках между жаберными щелями закладываются хрящевые жаберные дуги, образующие висцеральный скелет. Они строятся из переместившихся сюда клеток нервного гребня (эта закладка описана ниже). Чем выше организация позвоночного, тем больше сокращается число жаберных дуг, которые в ходе развития подвергаются все большим преобразованиям. У круглоротых и акуловых рыб закладываются 7 пар дуг, у других рыб — 5 пар. Хрящи 1-й пары превращаются у рыб в челюстные дуги, 2-й — в подъязычную дугу. У наземных позвоночных за счет хрящей первых двух пар возникают, кроме того, слуховые косточки. За счет остальных дуг у высших позвоночных формируются хрящи трахей. Кроме того, клетки дорсальных концов жаберных дуг участвуют в образовании головных нервных ганглиев. В морфологической дифференцировке легких, печени и поджелудочной железы много общего: она сводится к последовательному ветвлению первоначальных зачатков — выступов кишечного эпителия — на все более тонкие выросты, вклинивающиеся в окружающую их мезенхиму.

2. Развитие производных эктодермы.

2.1. Развитие кожи и ее придатков.

Кожа позвоночных развивается из двух зародышевых листков — эктодермы и мезодермы. Эмбриональная эктодерма сначала превращается в двухслойный, а затем в многослойный эпителий — кожный эпидермис. Его внутренний, прилежащий к мезодерме слой (ростковый, или мальпигиев) в течение всей жизни организма сохраняет функции камбия: в нем происходят клеточные деления, и вновь образующиеся клетки перемещаются во внешние слои эпидермиса, где дифференцируются. У всех наземных позвоночных дифференцированные клетки внешних слоев эпидермиса (кератоциты) синтезируют роговое вещество — белок кератин. Дифференцировка клеток, синтезирующих кератин, сопровождается их инактивацией, они заполняются кератином, уплощаются, теряют ядро и формируют поверхностный омертвевающий слой кожи.

Мезодермальный слой кожи (дерма) образуется соедини­тельнотканными клетками, происходящими из кожных листков сомитов (дерматомов). За счет деятельности клеток дермы формируются коллагеновые, эластические и ретикулярные волокна.

2.2. Развитие центральной нервной системы и органов чувств (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Последовательные стадии (А—В) развития головного мозга зародыша позвоночных: вм — воронка мозга; вме — центральная мозговая складка; мп — мостовой изгиб; зп — затылочный изгиб; нкк—нервнокишечный канал; пп — нейропор; ими — первичный мозговой пузырь;.х — хорда; тн — теменной изгиб.

 

Нервная трубка зародышей всех позвоночных вскоре после своего замыкания состоит из более широкого переднего и более узкого заднего отдела. Расширенный передний отдел называют первичным мозговым, пузырем (первичным головным мозгом — archencephalon). Первичный головной мозг открывается наружу нейропором, а задний отдел посредством нервно-кишечного канала связан с задним отделом гастроцеля (в области дорсальной губы бластопора). Нейропор и нервно-кишечный канал впоследствии зарастают.

Нервная трубка по средней линии подстилается хордой, которая доходит до задней границы первичного головного мозга. Последний подстилается тканью, происшедшей из прехордальной пластинки. Как правило, задняя граница первичного головного мозга также отмечена резкой складкой вентральной стенки нервной трубки (вентральная мозговая складка), спереди от которой вентральная стенка первичного мозгового пузыря образует воронкообразный выступ (infundibulum), или воронку мозга. Вентральная мозговая складка и воронка формируют характерный для всех позвоночных теменной, или среднемозговой, изгиб. В дальнейшем передняя часть нервной трубки дифференцируется на три мозговых пузыря: передний (prosencephalon), расположенный спереди от вентральной складки, средний (mеsencephalon), находящийся над этой складкой, и задний (rhombencephalon), без резкой границы переходящий в спинной мозг. У зародышей высших позвоночных уже на стадии трех мозговых пузырей при взгляде сверху отчетливо видны боковые выступы переднего мозгового пузыря, впоследствии дающие начало глазным зачаткам.

Позже передний мозговой пузырь подразделяется на два отдела: передний (telencephalon) и промежуточный (diencephalon) мозг. Из боковых стенок последнего в дальнейшем развиваются глазные зачатки. Средний мозговой пузырь в дальнейшем не расчленяется, а первичный задний мозговой пузырь подразделяется на задний (metencephalon) и продолговатый (myelencephalon) мозг, переходящий без резкой границы в спинной мозг. У низших позвоночных эти отделы мозга лежат примерно в одной плоскости, а у высших — головной мозг вскоре после формирования названных отделов образует новые резкие изгибы: затылочный и мостовой. Затылочный изгиб находится на месте перехода спинного мозга в продолговатый и направлен в ту же сторону, что и теменной, мостовой изгиб располагается в области заднего мозга и назван так потому, что в вентральной стенке этого мозгового пузыря впоследствии возникает варолиев мост. Этот изгиб направлен -в сторону, обратную двум другим изгибам. Все мозговые изгибы особенно хорошо выражены у высших млекопитающих и человека.

2.3. Нервный гребень и его производные.

При смыкании нервной трубки клетки нервных валиков располагаются над ее дорсальной частью. Образованная ими структура называется нервным гребнем. Уже в процессе замыкания нервной трубки клетки нервного гребня выходят из состава нервных валиков и мигрируют в разных направлениях, проявляя формообразовательные потенции. Некоторые клетки нервных валиков формируют хрящи висцерального скелета, мышцы кожи и ресничного тела глаза, рыхлую соединительную ткань лица, языка и нижней челюсти, а также входят в состав аденогипофиза, паращитовидных желез и мякоти зуба. Таким образом, клетки нервного гребня проявляют способность формировать такие закладки (например, хрящи), которые в других случаях возникают из мезодермы.

3. Развитие производных мезодермы.

3.1. Осевая мезодерма. У всех позвоночных имеются осевая и боковая мезодермы, причем осевая мезодерма подразделяется на сомиты (метамеризуется; рис. 5.3).

Рис. 5.3. Развитие целомической мезодермы у зародыша человека:

А – поперечный разрез зародыша, имеющего около десяти сомитов (при малом увеличении микроскопа); Б – тот же разрез при большем увеличении: 1–двухслойный амнион; 2–энтодермальный эпителий тела зародыша; 3–нервная трубка; 4–сомит без ясно выраженного деления на дерма-миотом и силеротом; 5–нефротом; 6–соматоплевра; 7–спланхноплевра; 8–целомическая полость, 9–хорда; 10–однослойный энтодермальный эпителий кишечника зародыша; 11–стенка желточного мешка.

 

Способ закладки и дифференцировки сомитов в разных классах хордовых неодинаков. У ланцетника сомиты формируются в виде энтероцельных выпячиваний архентерона и с самого начала содержат участок целомической полости. У большинства позвоночных сомиты сначала закладываются в виде сплошных скоплений мезодермальных клеток и лишь позже в них возникают полости путем расхождения этих клеток (рис. 5.4).

В ходе дальнейшего развития сомита из его клеток образуются три основные закладки. Наружная, обращенная к эктодерме стенка сомита формирует кожный листок, или дерматом. Из его клеток впоследствии возникает соединительная часть кожи, представленная преимущественно фибробластами. Внутренняя часть сомита, примыкающая к хорде (низшие позвоночные) или к хорде и нервной трубке (высшие позвоночные), образует склеротом — зачаток осевого скелета, вскоре распадающийся на отдельные клетки.

Рис. 5.4. Дифференциация сомита у куриного зародыша.

а – нерасчлененный сомит (36 час. инкубации); б – сомит, дифференцированный (72 час. инкубации) на дерматом (1), миотом (2) и склеротом (3).

 

Часть сомита, расположенная между дерматомом и склеротомом,— миотом — зачаток всей поперечно-полосатой мускулатуры (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Развитие миотома:

А – дерматом и миотом у зародыша миноги (разрез проведен на уровне предпочки); Б – поперечный разрез в области продолговатого мозга головастика травяной лягушки: 1 – спинной мозг, 2 – энтодермальный эпителий кожи, 3 – дерматом, 4 – слеротом, 5 – миотом, 6 – хорда, 7 – соматоплевра, 8 – спланхноплевра, 9 – нефротом, 10 – спинной и продолговатый мозг, 11 – мезенхима, 12 – закладка туловищной мускулатуры.

 

В разных классах позвоночных соотношение и темпы развития этих частей сомита неодинаковы. У низших позвоночных основная часть сомитов, как правило, представляет собой миотомы. У высших позвоночных сомиты вначале подразделяются на дерматом и массу склеротомных клеток, а миотом (точнее, скопление эмбриональных мышечных клеток—миобластов) появляется позже на внутренней поверхности дерматома.

Вначале осевая мезодерма метамеризуется не только в туловищной, но и в головной части тела зародыша, Однако во взрослом состоянии лишь у ланцетника в области головы сохраняется метамерная структура. У других позвоночных головные сомиты распадаются вскоре после своего возникновения. Основная часть их клеток образует парные хрящевые закладки задней части черепа — парахордалии. Таким образом, эта клеточная масса по своим потенциям соответствует склеротомам.

3.2. Развитие органов выделения. У анамний последовательно развиваются два сменяющих друг друга органа выделения: головная почка, или предпочка (пронефрос), и туловищная, или первичная, почка (мезонефрос). У взрослых анамний функционирует обычно мезонсфрос, хотя у личинок и даже у взрослых круглоротых и некоторых костистых рыб пронефрос также участвует в функции выделения (рис. 5.6).

Рис.5.6. Первичная почка на схематическом поперечном разрезе зародыша:

1 – миотом; 2 – вольфов проток; 3 – мюллеров проток; 4 – каналец первичной почки; 5 – клубочек; 6 – боуменова капсула; 7 – зачатковый валик; 8 – зачатковый эпителий; 9 – первичная почка; 10 – кишечная трубка; 11 – полость тела; 12 - аорта.

 

У амниот вслед за пронефросом и мезонефросом развиваются расположенная каудальнее тазовая почка — метанефрос, которая и функционирует (хотя у сумчатых млекопитающих до достижения половой зрелости действует мезонефрос). Все три типа почек образуются из мезодермы, находящейся в области ножек сомитов. Пронефрос развивается из ножек немногих передних сомитов, мезонефрос — из ножек почти всех туловищных сомитов, а метанефрос—из расположенного каудальнее скопления нефрогенной мезенхимы.

Наиболее четко метамеризация выражена в развитии пронефроса. Стенки его канальцев образуются непосредственно из стенок сомитных ножек. Поэтому канальцы пронефроса открываются своими внутренними концами в полость целома. Эти концы имеют вид воронок, покрытых ресничками,— нефростомов. Противоположные концы канальцев загибаются назад и сливаются друг с другом в парные продольные тяжи, из которых развиваются вольфовы каналы, или первичные мочеточники. Вольфовы каналы продолжают расти назад, индуцируя образование мезонефрических канальцев в более задних сегментах тела.

Канальцы мезонефроса также возникают из мезодермы сомитных ножек, но у большинства позвоночных ко времени образования мезонефрических канальцев мезодерма ножек отшнуровывается от сомитов и преобразуется в мезенхимную ткань. Из этой ткани и формируются метамерные мезонефрические канальцы, у которых впоследствии появляются многочисленные изгибы и ответвления. У зародышей анамний внутренние концы мезонефрических канальцев вторично соединяются с целомом посредством ресничных воронок, а у высших позвоночных канальцы слепо заканчиваются в мезенхиме. Наружные концы; канальцев открываются в первичный мочеточник, который индуцирует само образование канальцев.

У высших позвоночных от мезонефроса остаются лишь небольшие придатки половых желез — эпоофорон у самок и эпидимис у самцов. Функционирующей почкой у высших позвоночных, как уже говорилось, является метанефрос (тазовая почка). В строении метанефроса не остается уже никаких следов метамерии, и он не связан с целомом ни на одной стадии развития. Тем не менее нефрогенная мезенхима, из которой метанефрос построен, произошла из того же источника, что и материал про- и мезонефроса,— из ножек сомитов.

3.3. Половые железы и половые протоки. Стенки половых желез позвоночных развиваются из висцерального листка боковой пластинки на уровне ножек сомитов. Эти утолщения получили название герминативного эпителия. Половые клетки возникают из первичных гоноцитов и лишь позже заселяют половые железы.

3.4. Развитие сердца. У птиц парный зачаток сердца возникает в середине вторых суток инкубации в виде двух симметрично расположенных утолщений висцерального листка мезодермы, который тесно связан с энтодермой. Левый и правый зачатки соединяются лишь после сворачивания энтобласта в трубку головной кишки, причем вентральнее последней. Из объединившихся трубок висцеральной мезодермы возникает мышечная стенка сердца — миокард. Внутренняя оболочка сердца— эндокард — также получается в результате слияния двух трубчатых зачатков, образованных мигрировавшими по энтобласту и миокарду мезенхимными клетками. Единая сердечная трубка переходит в широкие желточные вены, несущие кровь от внезародышевой системы кровообращения со стенки желточного мешка. Сердечная трубка лежит в широкой перикардиальной полости, являющейся частью целома. Точно так же, как у цыпленка, развивается сердце у всех других амниот.

В отношении цитодифференцировки сердечная мышца отличается от скелетной тем, что здесь не сливаются миобласты и не образуются мышечные волокна. На протяжении всего гистогенеза эта ткань сохраняет клеточное строение.

Кровеносные сосуды позвоночных развиваются, по-видимому, исключительно из мезенхимы. Они закладываются в виде не связанных друг с другом кровяных островков — клеточных скоплений, внутри которых позже образуются просветы. Затем отдельные трубочки сливаются в рыхлую сеть. Эти стадии развития особенно хорошо видны на краю бластодиска зародышей птиц, но по существу не отличаются и у других позвоночных. Наружные клетки островков (ангиобласт) уплощаются и вступают в контакт друг с другом, образуя эндотелиальную стенку сосуда, а внутренние клетки (гемобласт) превращаются в клетки крови.

 

II. Методические указания к выполнению лабораторной работы.

1. Ознакомиться с механизмами формообразования (явление апоптоза, перемещения эмбриональных клеток, факторы индукционных взаимодействий при развитии органов) по методическому пособию.

2. Изучить развитие производных эктодермы, энтодермы, мезодермы и связанных с ними закладок.

2.1. Изучить дифференцировку зародышевых листков энтодермы, мезодермы, эктодермы (планшет № 5.1 «Дифференцировка зародышевых листков»).

Обратить внимание на производные мезодермы. Изучить сомитный период эмбриогенеза.

2.2. Изучить под микроскопом и зарисовать препарат № 14.

Препарат № 14. Туловищная складка (рис. 5.7).

Препарат представляет собой поперечный срез зародыша цыпленка на стадии развития – 48-54 часа, где видно начало обособления тела зародыша от желтка. В препарате при малом увеличении различаем: эктодерму, нервную трубку, хорду, сомиты, энтодерму, туловищную и аминотическую складки. В сомитах наступило разрыхление ткани и идет размножение клеток, дифференцируется мезенхима.

Рис. 5.7. Закладка туловищной и амниотической складки у цыпленка (48 –54 час. развития): 1 –туловищная складка; 2 –амниотическая складка; 3 –эктодерма; 4 –нервная трубка; 5 –сомиты; 6 –хорда; 7 –энтодерма; 8 –внеэмбриональная мезодерма; 9 –аорта; 10 –кишечный желобок.

Появились первые кровеносные сосуды в виде ограниченных тонкой стенкой пространств в мезенхиме, содержащие изолированные, свободно лежащие в них первичные кровяные клетки.

На рисунке выделите перечисленные выше части зародыша.

2.3.Изучить под микроскопом и зарисовать препарат № 15.

Препарат № 15. Закладка внутренних органов. Тотальный препарат цыпленка (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Зародыш курицы на стадии 18 сомитов (43 часа инкубации). Тотальный препарат.

 

Рассмотреть и зарисовать закладку органов цыпленка: головной мозг с глазами, спинной мозг, сомиты, закладку сердца и крупных кровеносных сосудов. Сосчитать количество сомитов.

3. Ознакомиться с картами презумитивных зачатков у зародышей костистых рыб, птиц, рептилий.

3.1. Зарисовать карту презумптивных эмбриональных зачатков (планшет № 5.2 «План расположения презумптивных эмбриональных зачатков в зародышевом щитке птиц»).

Схематично изобразить зародышевый щиток курицы (вид сверху) и отметить в нем презумптивные зачатки разными цветами; кожную эктодерму – коричневым, мезодерму – красным, нервную пластинку – синим, прехордальную пластинку – серым.

 

III. Содержание отчета.

Отчет должен быть представлен на отдельных листах формата А4 или в альбоме.

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Краткое описание развития производных зародышевых листков.

3. Результаты исследований (микроскопическое изучение препаратов) и их анализ (с указанием использованных микроскопов, их увеличения, других приборов и материалов).

4. Результаты выполнения индивидуального з