Cyt_embr_rus

ГЛАВЫ НАЧАЛУ К

"СОДЕРЖАНИЮ" К

Приложение 2.2.1

ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

Прогенез

ЭМБРИОГЕНЕЗ ЧЕЛОВЕКА

Сперматозоиды

Èçî-

и олиголецитальная яйцеклетка

Оплодотворение

Зигота

– одноклеточ-

ный зародыш

Дробление

Светлые бластомеры

Темные бластомеры

Трофобласт

Бластоциста

Эмбриобласт

Гаструляция

Цитотрофобласт

Симпластотрофобласт

Гипобласт

Эпибласт

I ôàçà

Желточный пузырек

Амниотический пузырек

Крыша

Äíî

– эпибласт

Внезародыше-

Внезародышевая

Внезародыше-

Зародышевый

энтодерма

вая эктодерма

вая мезодерма

щиток

Хорион

Желточный мешок

Амнион

II ôàçà

Аллантоис

Первичный

Первичная

узелок

полоска

Зародыше

-

Íîòî-

Преното-

Зародыше-

Зародыше-

хордальная

âàÿ ýíòî-

âàÿ ìåçî-

âàÿ ýêòî-

хорда

пластинка

дерма

дерма

дерма

Дифференцировка заро-

дышевых листков

Смотрите

приложение 2.3.1

I человека Эмбриогенез

091

110 Цитология и общая эмбриология

вое пространство (между блестящей оболочкой и плазмолеммой яйцеклетки), образование бугорка оплодотворения и слияние плазматических мембран гамет при помощи специализированных белков слияния – дезинтегринов (рис. 2.2.6). Контакту гамет содействует наличие на плазмолемме овоцита рецепторов к сперматозоидам. Слияние гамет является сигналом для завершения второго мейотического деления с образованием гаплоидной яйцеклетки и редукционного тельца. Поскольку в оплодотворении принимает участие большое количество спермиев (рис. 2.2.3), важным является механизм блока полиспермии за счет кортикальной реакции (ðèñ. 2.2.5). Кортикальная реакция

заключается в выделении кортикальных гранул овоцитом в перивителлиновое пространство и формировании оболочки оплодотворения, которая блокирует полиспермию. Кортикальная реакция сопровождается повышением в цитоплазме яйцеклетки содержания ионов Са2+, которые выходят из цистерн гладкой эндоплазматической сети. Это способствует изменению транспорта ионов Nа+ и мембранного потенциала овоцита во время проникновения головки спермия. Сразу после вхождения головки спермия в овоците завершается 2-е мейотическое деление. В результате образуется второе редукционное тельце и гаплоидная яйцеклетка. Ее ядро - женский пронуклеус, и ядро сперматозоида - мужской пронуклеус, сближаются, образуется зигота с диплоидным набором хромосом (рис. 2.2.3 е, ж). В пронуклеусах активируется репликация ДНК, после чего запускается сборка веретена деления и первый митоз дробления.

Дробление зиготы осуществляется путем последовательных митотических делений без увеличения объема зародыша. Характер дробления определяется строением яйцевой клетки человека (изолецитальная, олиголецитальная), является полным, неравномерным и резко асинхронным по сравнению с таковым у млекопитающих (рис. 2.2.8). Уясните хронологию, топографию зиготы и зародыша, развивающегося из нее (концептуса) во время дробления. Эти данные необходимы для реализации экстракорпоральноно оплодотворения путем введения в матку концептуса. Зигота через 30 часов после оплодотворения проходит первое митотическое деление и образуются два бластомера: темный и светлый (рис. 2.2.8 А). Через 40 часов зародыш состоит из 3-х, а затем из 4-х бластомеров (рис. 2.2.8 Б, В). Характерно, что во время дробления не изменяется размер зародыша. Это связано с наличием оболочки оплодотворения. Вспомните клеточный цикл и его особенности в бластомерах. На 3-и сутки зигота достигает стадии морулы. Периферические клетки морулы (рис. 2.2.8 Г) соединяются с помощью плотных контактов и представлены светлыми бластомерами, которые на стадии бластоцисты образуют трофобласт. Полость бластоцисты появляется на 4-е сутки развития, этот процесс называется «кавитация». Эмбрион в это время приобретает вид пузырька, который включает трофобласт и эмбриобласт (рис. 2.2.9). Клетки трофобласта, расположенные снаружи, связаны плотными контактами, продуцируют жидкость в бластоцель. Через 5-5,5 суток после оплодотворения зародыш находится в полости матки и состоит из 107-ми бластомеров. Период с 5-х по 7-е сутки – стадия свободной бластоцисты, в которой происходит процесс компактизации с образованием многочисленных щелевидных контактов между бластомерами эмбриобласта. Эмбриобласт трансформируется из узелка в диск с компактно расположенными клетками. В этот период в клетках трофобласта увеличивается количество лизосом. Дробление завершается на 6-7-е сутки развития зародыша. Свободная бластоциста привлекает внимание исследователей, так как является источником тотипотентных эмбриональных стволовых клеток (рис. 2.2.10). Из них могут образовываться любые ткани, которые могут использоваться в качестве источника и стимулятора репарации в органах после необратимого повреждения (инфаркты, инсульты, болезнь Альцгеймера и т. д.).

Таким образом, в конце дробления образуется бластоциста – многоклеточный зародыш, который состоит из трофобласта, эмбриобласта è полости – бластоцели, заполненной жидкостью. В дальнейшем, после высвобождения из оболочки оплодотворения (хетчинга), бластоциста может имплантироваться, что является необходимым ус-

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Эмбриогенез человека I	111

ловием начала следующего периода эмбриогенеза – гаструляции. Своевременная и правильная имплантация бластоцисты является одним из важных этапов нормального развития эмбриона и считается критическим периодом его развития. Основным последствием различных видов нарушения имплантации является неправильная плацентация, которая сопровождается острой или хронической гипоксией зародыша и может привести к аномалиям его развития или гибели.

Имплантация – погружение зародыша в слизистую оболочку матки. Процесс на- чинается на 7-е сутки после оплодотворения. Имплантация, как правило, происходит в верхней части полости матки, чаще на передней или задней ее стенке. Различают две фазы имплантации: адгезию (прилипание) è инвазию (погружение). Во время адгезии между клетками трофобласта и эпителиоцитами слизистой оболочки матки формируются адгезивные контакты. Бластоциста катится по поверхности эндометрия, пока не найд¸т оптимальное место – «окно имплантации» (рис. 2.2.11), богатое рецепторами и факторами роста, которые экспрессируют эпителиоциты эндометрия. Здесть происходит разрушение десмосом между клетками эндометрия, начинается деление и миграция клеток трофобласта вглубь. Это приводит к формированию двух сло¸в: цитотрофобласта и ñимпластотрофобласта, образующих первичные ворсинки. (рис. 2.2.13). Во время инвазии протеолитические ферменты симпластотрофобласта разрушают слизистую оболочку матки, куда погружается зародыш – имплантационная ямка (рис. 2.2.12; 2.2.13). Необходимо подчеркнуть, что дефект эндометрия в месте инвазии обязательно

закрывается пут¸м эпителизации на	11-е сутки	развития (рис. 2.2.15).
Гаструляция зародыша человека	происходит	â äâå ôàçû. Первая фаза начинается

вместе и имплантацией (на 7-е сутки) и продолжается до 13-14-х суток. Вторая фаза охватывает период с 14-х по 17-е сутки развития. На 7-е сутки эмбриогенеза эмбриобласт бластоцисты в результате деляминации расщепляется на наружный листок – эпибласт (который включает материал будущего зародышевого материала, внезародышевой экто- и мезодермы) и внутренний листок – гипобласт, из него развивается внезародышевая энтодерма (рис. 2.2.14). Из задней области эпибласта – области ранней первичной полоски, выселяются клетки в полость бластоциты и формируют внезародышевую мезодерму. В эпибласте на 8-е сутки, вследствие накопления жидкости в центре клеточной массы, образуется полость. Эта полость увеличивается, возникает

амниотический пузырек. Эпибласт на дне пузырька формирует зародышевый щиток, из которого во второй фазе гаструляции образуются все зародышевые листки. Крыша амниотического пузырька образована внезародышевой эктодермой, которя представлена амниобластами. Гипобласт в период с 9-х по 11-е сутки растет, его края срастаются и возникает желточный пузырек (рис. 2.2.15). Параллельно происходит выселение клеток по периферии эпибласта и образование внезародышевой мезодермы, которая раст¸т в направлении трофобласта и на 11-е сутки заполняет полость бластоцисты. Клетки внезародышевой мезодермы (мезенхимы) вростают в первичные ворсинки трофобласта, формируя вторичные ворсинки хориона. Вторичные ворсинки возникают на поверхности хориона, которая обращена в глубину слизистой оболочки матки и называется ворсинчатый хорион. С 15-х суток во вторичные ворсинки вростают кровеносные капилляры и образуются третичные ворсинки. Зародыш на протяжении первых двух недель использует секрет маточных жел¸з и продукты распада тканей эндометрия (гистиотрофный тип питания), а после полного погружения и разрушения сосудов эндометрия его питание осуществляется непосредственно из материнской крови (гематотрофный тип питания). На противоположной стороне хориона ворсинки со временем редуцируются – формируется гладкий хорион. Ворсинчатый хорион впоследствии будет принимать участие в образовании плаценты. На 13-14-е сутки у зародыша человека имеется хорион, амниотический и желточный пузырьки. Внезародышевая мезодерма (мезенхима) окружает амниотический и желточный пузырьки, обеспечивая образование стенки амниона и желточного мешка, а также образует амниотическую ножку –

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

112	Цитология и общая эмбриология

тяж, который идет от будущего каудального конца зародыша к хориону (рис. 2.2.16). Таким образом, в конце 1-й фазы гаструляции (13-14-е сутки) эмбрион человека

образован, в основном, внезародышевыми органами: хорионом (трофобласт и внезародышевая мезодерма), амнионом (внезародышевые эктодерма и мезодерма), желточным мешком (внезародышевые энтодерма и мезодерма), амниотической ножкой; и только небольшая часть его является материалом зародышевого щитка – это эпибласт на дне амниотического пузырька, из которого позднее будет формироваться тело самого зародыша. Раннее развитие внезародышевых органов создает необходимые условия для внутриутробного развития зародыша человека.

Предлагается для самоконтроля выполнить задания:

Проанализируйте строение мужской (рис. 2.2.1, 2.2.4 А) и женской (рис. 2.2.2) гамет и заполните таблицу:

					Таблица 2.2.1
		Характеристика гамет человека
	Название	Количество гамет,	Стуктурные	Особенности их	Функциональное
		принимающих участие в		образования

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Эмбриогенез человека I	113

		Головка
		I.
	Рис. 2.2.1. Схема строения сперматозоида
	человека: I – головка; II – хвост.
	1 – рецепторы в составе гликокаликса;	À,Á,Â,Ã
	2 – акросома; 3 – наружная и внутренняя
	акросомальные мембраны; 4 – проксималь-
	ная центриоль; 5 – митохондрии; 6 – слой	Хвост
	упругих фибрилл; 7 – аксонема; 8 – дис-
	тальная центриоль; 9 – фиброзное влага-
	лище (продольные столбы и циркулярные
	фибриллы, которые состоят из филаментов	II.
	кератина).

Между фолликулярными клетками – щелевидные соединения (ЩС). Отростки клеток проникают через ZP и формируют ЩС с овоцитом

1

2

3

Ядро: 22 аутосомы + + 1 половая хромосома (X или Y)

А. Шейка (связующая часть) 4

Б. Промежуточная часть

5

6

7

8 В. Главная часть

9

Г. Конечная часть

Овоцит окружен прозрачной оболочкой – ZP и слоем фолликулярных клеток

Перивителиновое

пространство

	Кортикальные
	гранулы	ИÑÎ
	содержат
		Са2+
	протеазы. Их
	освобождение
	приповышении	СМ
	уровня Са2+	Комплекс
	ведет к	Гольджи
	деградации
	ZP2 иZP3.	Cdc2 циклин В
		Гранулярная ЭПС
	ZP – содержит гликопроте-
	ины ZP1, ZP2, ZP3, секре-
	тируемые овоцитом

ИСО – ингибитор созревания овоцита. Секретируется фолликулярными клетками, блокируя мейоз.

СМ – стимулятор мейоза – это комплекс циклина В и циклин-зависимой киназы (Cdc2)

Рис. 2.2.2. Схема строения овоцита 2-го порядка.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

114					Цитология и общая эмбриология
					3
				1
	5à	2		5â		1
			4
					1
						5ã
					4
				3
		5á
			5á
1
3		1		1	9	1
6			8
7					11
11
10
					3
		ä		å		æ

Рис. 2.2.3. Схема оплодотворения у человека.

1 – яйцевая клетка (вторичный овоцит); 2 – просвет маточной трубы; 3 – блестящая оболочка; 4 – лучистый венец; 5а – сперматозоид во время капацитации; 5б – акросомальная реакция; 5в – пенетрация блестящей оболочки, вхождение головки и хвостовой части спермия в овоцит, плазматическая мембрана спермия остается за пределами поверхности овоцита; 5г – сперматозоид в цитоплазме овоцита; д – образование мужского пронуклеуса; е – слияние пронуклеусов; ж – зигота, 1-е деление дробления; 6 – женский пронуклеус; 7 – мужской пронуклеус; 8 – хромосомы пронуклеусов; 9 – митотическое веретено деления; 10 – дегенерирующий хвост спермия; 11 – полярные тельца.

Рецепторы к ZP3

Плазмолемма

Акросома Наружная мембрана

акросомы

Внутренняя мембрана акросомы Белки слияния

(дезинтегрины)

Ядро

	Запуск
	акросомаль-
	ной реакции
	связан с
	повышением
À	внутрикле-
	точного Са2+

Плазмолемма сливается с наружной акросомальной мембраной, что ведет к выбросу акросомальных ферментов

Плазмолемма

Наружная

мембрана

акросомы

Экзоцитоз

гидролитических

ферментов

Послеслияниягамет2 центриолисперматозоида транспортируются в зиготу (в яйцеклетке центриоли отсутствуют

Á

Рис. 2.2.4. Изменение структуры сперматозоида во время акросомальной реакции.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Эмбриогенез человека I	115

	овоцит	после распоз-
		навания специ-
		альными ре-
	разрушение	цепторами
	связей между	акрозин разру-
сперматозоид	фолликулярными	шаетZP3
	клетками
фоллику-
лярные
клетки

прозрачная гиалуронидаза оболочка

плазмолемма

кортикальные гранулы

Рис. 2.2.5. Схема взимодействия сперматозоида с овоцитом.

блок полиспермии

протеазы кортикальныхгранул разрушаютZP2 и ZP3, блокируя связь новых спермиев с ZP

дезинтегрин(фертилин)

2-е редукционное тельце

взаимодействиесперматозои-

да с ZP при участии ZP3 рецепторы сперматозоидараспознают и связываются с ZP3

олигосахасперматозоид риды ZP3

ZP3
олигосаха-
риды ZP2
ZP2
ZP1 - попе-	перивителиновоепространство
речно связыва-	овоцит
ет ZP2 и ZP3
	À

		Zona pellucida
	дезинтегрин	сперматозоид
	белки
	слияния

слияниемембран

происходитпри CD9 интегрин связывании дезин-

тегринасперматозоидасинтегриновымрецептором овоцита при

участииCD9

сперматозоид

Á

слияниемембран овоцит

Рис. 2.2.6. Механизмы слияния гамет. Схема.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

116	Цитология и общая эмбриология

	1				Рис. 2.2.7. Оплодотворение у человека.
					Стадия двух пронуклеусов.
			Гистологический препарат. Ув. × 280.
	2
			1			– мужской и женский пронуклеусы;
			2			– оболочка оплодотворения.

2		1

1

2

À

Á

1	2

1

2

Â

Ã

Рис. 2.2.8. Дробление зародыша человека: А – стадия двух бластомеров; Б – стадия трех бластомеров; В – стадия четырех бластомеров; Г – стадия морулы. Гистологические препараты. Ув. Ч 500.

1 – бластомеры; 2 – оболочка оплодотворения.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Эмбриогенез человека I	117

2

1

2

3

1

4

À

Á

Рис. 2.2.9. Дробление зародыша человека. Кавитация, стадия бластоцисты: А – 58-клеточная бластоциста (4-4,5 сутки внутриутробного развития); Б – 107-клеточная бластоциста (5-5,5 сутки внутриутробного развития). Гистологические препараты. Ув. Ч 600.

1 – трофобласт; 2 – эмбриобласт; 3 – полость бластоцисты; 4 – оболочка оплодотворения.

Эмбриобласт

Бластоциста

Трофобласт

Zona pellucida

Выращивание клеток эмбриобласта в культуральной среде

Эмбриональная стволовая клетка

Клетки крови Нейроны	Клетки	Мышечные	Половые
	поджелудочной	клетки	клетки
	железы

Рис. 2.2.10. Свободная бластоциста – источник тотипотентных эмбриональных стволовых клеток. Схема.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

118	Цитология и общая эмбриология

редукционноетельце	зонавыхода
	бластоцисты
	эмбриобласт
трофобласт	бластоцель

эмбриобласт

эпителий	рецепторы
эндометрия

À

пиноподии

Á

клеткитрофобласта пенетрируют эпителий,чтоприводит кразрушениюдесмосом и апоптозу егоклеток

десмосомы

Рис. 2.2.11. Механизмы имплантации.: А – прикрепление бластоцисты; Б – имплантация бластоцисты. Имплантация бластоцисты всегда происходит тем полюсом, где расположен эмбриобласт.

4

1	1
3	4

1

2		3

2

À

Á

Рис. 2.2.12. Зародыш во время адгезии (А) и в начале инвазии (Б). Гистологические препараты. Ув. Ч 100.

1 – полость матки; 2 – эпителий эндометрия; 3 – эмбриобласт; 4 – трофобласт.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"