Genetika_Razvitija
.pdfГлава 3. Раннее развитие млекопитающих
______________________________________________________________________________
близнецов хорион общий. В этих случа- |
трофобластический пузырек. При |
||||||||||||||
ях произошло разделение ВКМ после |
трансплантации его в матку клетки ТЭ, |
||||||||||||||
образования трофобласта. |
|
|
|
лишенные |
связи |
ñ |
ÂÊÌ, |
íå |
|||||||
Ê 3-òè ñóò. |
зародыш человека |
пролиферируют, в них происходит |
|||||||||||||
завершает формирование другого |
эндоредупликация |
ÄÍÊ |
è |
îíè |
|||||||||||
внезародышевого образования - |
превращаются в первичные гигантские |
||||||||||||||
амниона. |
Из этой ткани образуется |
клетки |
трофобласта, |
которые |
|||||||||||
амниотический мешок |
(èëè |
водная |
индуцируют в матке |
децидуальную |
|||||||||||
оболочка), |
|
заполненный |
реакцию, а затем резорбируются. |
||||||||||||
амниотической |
жидкостью. |
Îí |
Èç |
|
второй |
половинки |
|||||||||
окружает зародыш и защищает его от |
бластоцисты, |
содержащей полярную |
|||||||||||||
обезвоживания и последствий резких |
ÒÝ è |
ВКМ, in vitro формируется |
|||||||||||||
движений. |
Ó |
2/3 |
идентичных |
«минибластоциста». |
|
|
Ïðè |
||||||||
близнецов |
разделение |
зародыша |
трансплантации ее в матку происходит |
||||||||||||
происходит между образованием |
нормальная имплантация и развитие |
||||||||||||||
хориона (на 5-е сут.) и амниона (на 3-е |
зародыша |
может |
завершиться |
||||||||||||
ñóò.). |
|
|
|
|
|
|
|
рождением нормального мышонка. |
|||||||
Небольшой процент близнецов |
Если разрезать бластоцисту по |
||||||||||||||
имеет общий хорион |
è |
общий |
меридиану, ее половинки in vitro |
||||||||||||
амнион. Это означает, что разделение |
восстанавливают целостность |
è èç |
|||||||||||||
зародыша произошло после 9-ти сут. |
каждой такой «половинки» можно |
||||||||||||||
беременности. Такие новорожденные |
получить нормального мышонка. |
||||||||||||||
рискуют оказаться сросшимися между |
В норме |
под индукционным |
|||||||||||||
собой («сиамские близнецы»). |
|
|
влиянием ВКМ клетки полярной ТЭ |
||||||||||||
3.1.2.8.Проспективные потенции |
продолжают пролиферировать и из них |
||||||||||||||
формируется |
|
внезародышевая |
|||||||||||||
различных частей бластоцисты. |
эктодерма и эктоплацентарный конус. |
||||||||||||||
В бластоцисте различают |
äâà |
При отсутствии воздействия ВКМ, как |
|||||||||||||
уже говорилось, ТЭ трансформируется |
|||||||||||||||
района ТЭ; район, который покрывает |
в первичные |
гигантские клетки |
|||||||||||||
полюс с ВКМ, называется полярной |
трофобласта, |
è |
â |
норме |
ýòî |
||||||||||
ТЭ, тогда |
êàê |
район, |
который |
происходит в тех районах ТЭ, которые |
|||||||||||
граничит с бластоцелем, называется |
отдалены от ВКМ (муральная ТЭ). |
||||||||||||||
муральной ТЭ . |
|
|
|
|
|
3) Изолированные ВКМ не могут |
|||||||||
Äëÿ |
нормального |
развития |
развиться в зародыш без окружения |
||||||||||||
полноценного зародыша необходимы |
ТЭ, т.к. не способны к имплантации и |
||||||||||||||
взаимодействия ВКМ и ТЭ, что |
к образованию полноценных зароды- |
||||||||||||||
вытекает из следующих фактов: |
|
шевых оболочек. |
|
|
|
|
|||||||||
1) Без ВКМ не может образоваться |
ÂÊÌ |
способны |
in |
vitro |
|||||||||||
тело зародыша. |
|
|
|
|
|
трансформироваться в полипотентные |
|||||||||
2) Если разрезать бластоцисту по |
эмбриональные стволовые клетки (ES- |
||||||||||||||
экватору и отделить муральную ТЭ, |
cells, embrionic steam cells). À åñëè |
||||||||||||||
îíà |
образует |
in |
|
|
vitro |
инъецировать ВКМ в бластоцисту |
|||||||||
___________________________________________________________________________________
3-45
Глава 3. Раннее развитие млекопитающих
______________________________________________________________________________
Таблица 3.1. Последовательные стадии нормального развития крысы
и мыши и время их наступления.
Стадия |
Сроки |
|
|
беременности |
|
|
(ñóò.) |
|
|
|
|
|
крысы |
ìûøè |
|
|
|
1.Стадия зиготы. Одноклеточные зародыши располагаются в |
1 |
1 |
ампуле яйцевода. |
|
|
2.Стадия 2 бластомеров. Зародыши в верхней трети яйцевода. |
2 |
1,5 |
3.Стадия 4 бластомеров. Зародыши в средней трети яйцевода. |
2,5 |
2,5 |
4.Стадия 8 бластомеров. Зародыши в нижней трети яйцевода. |
3 |
3 |
5.Стадия морулы. 16-32 клеточные зародыши переходят в матку. |
4 |
3,5 |
6.Стадия однослойной блаотоцисты. Зародыши (бластоцисты) |
5 |
4,5 |
подразделяются на эмбриобласт (ВКМ) и трофобласт. Стенка |
|
|
бластоцисты из одного слоя клеток трофэктодермы |
|
|
(трофобласта). Эмбриобласт не дифференцирован. |
|
|
7.Стадия двухслойной бластоцисты (или двух зародышевых |
6 |
5,5 |
листков). Зародыши теряют блестящую оболочку и |
|
|
имплантируются. В эмбриобласте обособились наружный (пер- |
|
|
вичная эктодерма или эпибласт) и внутренний (первичная |
|
|
энтодерма или гипобласт) зародышевые листки. |
|
|
8.Стадия двухслойного зародышевого цилиндра. Возникает |
7 |
6 |
проамниотическая полость.Эктодерма и энтодерма разделены |
|
|
на зародышевые и внезародышевые части. Дистальная |
|
|
энтодерма обросла бластоцель. Завершается имплантация. |
|
|
9.Стадия первичной полоски и трехслойного зародышевого |
8 |
6,5 |
цилиндра. Образовалась первичная полоска, закладывается |
|
|
внезародышевая и зародышевая мезодерма (третий |
|
|
зародышевый листок). В теле зародыша имеется |
|
|
проамниотическая полость. |
|
|
10-22. Органогенез. |
|
|
23.Стадия рождения сформированного плода. Эмбриональный |
21 |
19 |
период закончен. |
|
|
24.Стадия новорожденности. Однодневные детеныши голые, |
одни сутки после |
|
морщинистые, веки сомкнуты, питаются молоком матери. |
рождения |
|
контрастирующего генотипа, то они обнаруживаются в составе разных органов и тканей генетических химер, что говорит об их полипотентности.
Ни в одном случае не были получены подобные результаты, если
обнаруживались только в составе трофэктодермы и ее производных.
Таким образом ТЭ и ВКМ - две различные клеточные популяции, которые не могут превращаться друг в друга. Причем ВКМ сохраняет
âбластоцисты-реципиенты способность к тканевым
индуцировали ТЭ |
клетки |
от других |
дифференцировкам тела зародыша, в |
бластоцист. |
Ýòè |
клетки |
отличии от ТЭ. |
___________________________________________________________________________________
3-46
Глава 3. Раннее развитие млекопитающих
______________________________________________________________________________
Íà 4,5 ñóò. |
зародыши мышей |
клеток, |
являющихся |
зачатком |
|||||
представляют |
собой |
поздние |
внутреннего зародышевого листка (эн- |
||||||
бластоцисты ( таблица 3.1). ВКМ в них |
тодермы). Остальная часть ВКМ |
||||||||
дифференцируются |
íà |
зпибласт |
составляет |
зачаток собственно |
|||||
(ранняя |
первичная |
эктодерма) |
è |
эктодермы, |
Краевые |
клетки |
|||
гипобласт (первичная энтодерма), |
интенсивно |
пролиферирующей |
|||||||
который граничит с бластоцелем. Эти |
энтодермы |
перемещаются по |
|||||||
две клеточных популяции также не |
внутренней поверхности трофобласта, |
||||||||
могут |
дедифференцироваться |
è |
образуя стенку первичного желточного |
||||||
превращаться друг в друга. |
|
|
мешка, |
которая тесно прилегает к |
|||||
Из гипобласта может возникнуть |
трофобластическому слою. Стенка |
||||||||
только внезародышевая энтодерма. Из |
бластоцисты, таким образом, на этой |
||||||||
эпибласта могут сформироваться: |
|
стадии становится двухслойной, по- |
|||||||
1) соматические и половые клетки |
лость бластоцисты превращается в |
||||||||
зародыша; |
|
|
|
|
полость желточного мешка. На поверх- |
||||
2)амнион, аллантоис и ности бластоцисты обнаруживаются
мезодерма желточного мешка. |
первые |
гигантские |
клетки |
||||||||
Примечания и дополнения (таблица |
трофобласта. В местах прилегания |
||||||||||
бластоцисты |
ê |
слизистой |
матки |
||||||||
3.1). |
|
|
|
|
эпителий |
|
матки |
исчезает. |
|||
Ñ ò à ä è ÿ 6 . Î ä í î ñ ë î é í û å |
Трофобластические |
|
клетки |
||||||||
бластоцисты |
|
оказываются |
â |
||||||||
бластоцисты распределяются по длине |
непосредственной связи с тканью |
||||||||||
матки приблизительно на равных |
матки. |
|
|
|
|
|
|
||||
расстояниях друг от друга. В участках |
Стадия 8. С началом имплантации |
||||||||||
матки, |
ãäå |
останавливаются |
резко увеличивается полость жел- |
||||||||
бластоцисты, |
разыгрываются бурные |
точного мешка, затем начинается |
|||||||||
морфогенетические процессы. Сосуды |
бурный рост ВКМ и к стадии 8 |
||||||||||
заметно расширяются, |
в слизистой |
образуется |
удлиненный |
|
òàê |
||||||
оболочке матки резко возрастает синтез |
называемый яйцевой цилиндр. Он |
||||||||||
ДНК, усиливаются пролиферативные |
состоит из двух зародышевых листков |
||||||||||
процессы. |
 |
то время, когда |
- внутренней массы эктодермальных |
||||||||
бластоцисты еще свободно лежат в |
клеток |
è |
наружного |
|
ñëîÿ |
||||||
полости |
матки, |
все эти изменения |
энтодермальных |
клеток. |
Ò.å. |
||||||
приводят к локальным набуханиям ее |
происходит инверсия зародышевых |
||||||||||
слизистой, т.е. к образованию мест |
листков. Вся энтодерма, выстилающая |
||||||||||
имплантации |
- |
будущих |
полость |
желточного |
мешка, |
||||||
плодовместилищ. |
|
|
разделяется |
íà |
дистальную, |
||||||
Стадия 7. Стадия поздней (2-х |
прилежащую к стенке трофобласта, и |
||||||||||
слойной) бластоцисты. От нижней по- |
проксимальную, |
покрывающую |
|||||||||
верхности |
|
|
интенсивно |
яйцевой цилиндр. Эктодерма состоит |
|||||||
пролиферирующей |
ÂÊÌ |
из двух частей - дорсальной (верхней), |
|||||||||
(эмбриобласта) |
обособляется слой |
которая является внезародышевой |
|||||||||
___________________________________________________________________________________
3-47
Глава 3. Раннее развитие млекопитающих
______________________________________________________________________________
эктодермой и имеет трофэктодермальное происхождение, и вентральной - которая является эктодермой собственно зародыша. Во всей эктодерме зародышевого цилиндра обнаруживается длинная узкая щель - проамниотическая полость. Дорсальная внезародышевая эктодерма в наружной своей части образует эктоплацентарный конус. Самый дорсальный участок его разрыхлен, промежутки между тяжами клеток инфильтрированы материнской кровью. На этой стадии имплантация завершается.
Данные полностью приложимы только к эмбриогенезу мышевидных грызунов. Другие млекопитающие сходны на стадии ранних бластоцист, а потом возникают существенные изменения, характерные для каждого вида. Наиболее яркий пример - свиньи: на 3-16 сут. бластоцисты свиней увели- чиваются более чем в 300 раз и из небольшого сферического пузырька превращаются в нитевидную трубку длиной более, чем 1 метр (на 13 сут. - 157 см), только небольшой участок которой занят эмбриональным диском. Лишь после этого происходит имплантация.
3.1.2.9. Преобразование бластоцисты
âзародышевый цилиндр.
Преобразование бластоцисты в зародышевый цилиндр происходит по ходу имплантации (таблица 3.2). Бластоциста является стадией развития, приспособленной для имплантации, и свойственна эмбриогенезу всех млекопитающих.
Бластоциста не гомологична гаструле. С гаструлой низших позвоночных нужно сопоставлять не бластоцисту млекопитающих, а эмбрион, в котором происходит формирование зародышевых листков. Эта стадия развития в эмбриогенезе мышевидных грызунов носит наименование зародышевого (яйцевого) цилиндра.
Как происходит преобразование бластоцисты в зародышевый цилиндр? В то время, когда зародыш перемещается по яйцеводу по направлению к матке, бластоциста увеличивается в объеме. Это происходит, как уже упоминалось, благодаря наличию в плазматических мембранах клеток ТЭ натриевого насоса. В период перемещения зародышей большое значение имеет тот факт, что прозрачная оболочка предотвращает прилипание бластоцисты к стенкам яйцевода. У человека такое прилипание вызывает так называемую «трубную беременность». Это опасное явление, поскольку имплантация зародыша в яйцевод может вызвать угрожающее жизни кровотечение. Однако, когда зародыш достигает матки, он должен освободиться от прозрачной оболочки для того, чтобы прикрепиться к стенке матки.
Процесс освобождения от блестящей оболочки эмбриологи называют «вылуплением» бластоцисты. Это происходит путем лизиса в оболочке небольшого отверстия, через которое бластоциста как бы выдавливается при увеличении своего объема. Одна из клеток муральной ТЭ образует вырост, при помощи которого она «дотягивается»
___________________________________________________________________________________
3-48
Глава 3. Раннее развитие млекопитающих
______________________________________________________________________________
до блестящей оболочки. На плазматической мембране этого выроста локализована трипсиноподобная протеаза, стрипсин, она и лизирует отверстие в оболочке.
Освободившись от оболочки, бластоциста может вступить в непосредственный контакт со стенкой матки. Эта фаза - адгезия и внедрение бластоцисты в слизистую матки - называется общим термином имплантация. Для того, чтобы бластоциста могла погрузиться в стенку матки, трофобласт секретирует другую трипсиноподобную протеазу, активатор плазминогена, который необходим для разрушения ткани матки. Возникающая при этом тесная связь трофэктодермы с эпителием матки оказывает влияние на рост зародыша и на морфогенетические процессы, в результате которых происходит преобразование бластоцисты в зародышевый цилиндр.
Решающее значение в преобразованиях бластоцисты в яйцевой цилиндр играют различия в пролиферативной активности полярной и муральной трофэктодермы.
Рассмотрим наиболее приемлемую и непротиворечивую в настоящее время модель формирования яйцевого (зародышевого) цилиндра.
На стадии трехслойного зародышевого цилиндра (6,3 - 7,5 сут.) из зпибласта формируются три зародышевых листка: дефинитивные эктодерма, энтодерма и мезодерма зародыша.
У большинства позвоночных количество клеток, необходимых для гаструляции, должно быть достаточно
велико: например, у амфибий более 5.000, а у птиц более 80.000. У млекопитающих зародыши на стадии ранних яйцевых цилиндров состоят из небольшого количества клеток (у мышей из 500 - 600). Но через 24 часа количество клеток у зародыша мыши достигает 12.000 - 15.000, т.е. в процессе гаструляции резко повышается скорость пролиферации клеток. Одновременно осуществляются морфогенетические перемещения клеток, то есть выделяются зародышевые листки.
Список рекомендуемой литературы
Дыбан А.П. Раннее развитие млекопитающих. “Наука”, Ленинград, 1988.
Корочкин Л.И. Взаимодействие генов в развитии. “Наука”, Москва, 1977.
Hogan B., Constantini F., Lacy E. Manipulating the Mouse Emebryo. Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1986.
___________________________________________________________________________________
3-49