РОСТ, ФОРМИРОВАНИЕ ТЕЛА И ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОРГАНОГЕНЕЗА И ГИСТОГЕНЕЗА
Как видно уже из предыдущего изложения, параллельно с сегментацией зародыша происходят начальные процессы органогенеза и гистогенеза, которые продолжаются и по окончании периода сегментации.
К концу периода сегментации (33—34 дня внутриутробного развития) зародыш сильно вырастает в длину (до 1 см) и скручивается в вентральном направлении.
Еще раньше (XII—XV стадии) на заднем конце его за счет материала нескольких последних пар сегментов тела образуется хорошо заметный хвост. К этому времени успевает закончиться замыкание нерв ной трубки, вследствие чего нервно-кишечный канал, ранее соединявший полость амниотического пузырька с полостью желточного пузырька, теперь оказывается соединением полости нервной трубки с полостью задней кишки. Вскоре он зарастает.На головном конце нервная трубка образует расширения, отделенные друг от друга перехватами, так называемые мозговые пузыри. Вначале, на 4-й неделе развития (XI стадия), их три — передний, средний и задний; затем передний и задний подразделяются каждый на два и возникает 5 мозговых пузырей (6 недель внутриутробного развития, эмбрионы 11—13 мм). Первый из них дает начало большому (так называемому конечному) мозгу с его полушариями, второй — промежуточному мозгу, третий — среднему мозгу, четвертый — мозжечку и варолиеву мосту, пятый — продолговатому мозгу. Второй мозговой пузырь дает начало двум боковым выростам — правому и левому глазным пузырям, которые появляются уже на XI стадии, т. е. до отделения второго мозгового пузыря от первого. Прогибаясь на своих расширенных латеральных концах, глазные пузыри превращаются в глазные бока лы. Прилегающие к каждому из глазных бокалов участки эктодермы, утолщаясь, образуют хрусталиковые плакоды.
Впячиваясь и отшнуровываясь от кожной эктодермы (XIV стадия), эти плакоды дают начало зачаткам хрусталиков, а срастающаяся над ними кожная эктодерма, становясь более прозрачной, образует эпителий роговицы глаза. Из внутреннего листка бокала позднее в результате сложной дифференцировки образуется сетчатка с ее светочувствительными клетками. Наружный листок глазного бокала становится пигментным эпителием сетчатки. Разрастание мозговых пузырей (вначале главным образом среднего и заднего, позднее перед него) приводит к увеличению объема головы, которая на определенном этапе развития (к началу III месяца) становится не меньше всего остального тела, и к появлению характерных изгибов — теменного (в области среднего мозга) и затылочного (в месте перехода головного мозга в спинной), исчезающих позднее, при дальнейшем формировании всего тела и особенно головы. По бокам головы у 3-недельных зародышей в области зачатка промежуточного мозга в эктодерме возникают парные впячивания (по одному с каждой стороны) — слуховые (точнее, лабиринтные) плакоды. Отшнуровываясь отэктодермы (XII стадия), эта пара впячиваний дает начало слуховым пузырькам — зачаткам перепончатого лабиринта внутреннего уха. По бокам задней части головы и шеи зародыша также в виде парных впячиваний эктодермы возникают последовательно одна за другой четыре пары жаберных щелей (начиная с первой). Навстречу им образуются в соответственном количестве парные выпячивания передней кишки — жаберные карманы. Первая пара жаберных щелей дает начало наружному уху, их наружные отверстия становятся наружными слуховыми ■отверстиями, позже вокруг них в виде кожных складок с врастающими в них мышцами начинают формироваться слуховые раковины. Остальные жаберные щели закрываются складкой, нарастающей на них от переднего края первой пары жаберных щелей. Первая пара жаберных карманов образует зачатки среднего уха. За счет краев остальных пар жаберных карманов формируются важные эндокринные органы — зобная и околощитовидные железы. Прорыва жаберных щелей в жаберные карманы у зародыша человека в отличие от зародышей низших позвоночных и птиц не происходит.Уже у 3-недельного зародыша на вентральной стороне головы эктодерма утолщается и образует неглубокое впячивание — ротовую бухту (ротовую пластинку). К концу 4-й недели развития это эктодермальное ротовое впячивание, соприкасающееся со слепо замкнутым концом передней кишки, прорывается в нее и, таким образом, кишка впервые получает сообщение с внешней средой через образовавшееся ротовое отверстие. Еще до прорыва над ротовой ямкой нависают пять выступов, образуемых передним концом головы и являющихся зачатками лицевых частей: сверху — непарный лобный выступ, а с боков — парные верхнечелюстные и нижнечелюстные выступы. На 5-й и 6-й неделе вследствие усложнения формы лобного выступа в нем возникают обонятельные ямки, имеющие вначале скорее вид краевых вырезок лобного выступа. Образуются и глазные впадины, вначале связанные с обонятельными ямками носоглазничной бороздкой (за счет нее впоследствии формируется слезный канал, обеспечивающий отток слезной жидкости в носоглотку через носовую полость). Медиальные выросты лобного выступа срастаются с верхнечелюстными выступами, что приводит к отделению обонятельных ямок от верхнего ротового отверстия и к формированию верхней части лица. Правый и левый нижнечелюстные выступы срастаются друг с другом, образуя нижнюю челюсть.
Кишечник зародыша, сильно вырастая в длину, начиная со 2-го месяца не умещается более в брюшной полости в выпрямленном виде и начинает петлеобразно изгибаться. В виде выростов его энтодермальной стенки возникают печень и поджелудочная железа. Печень, возникнув у зародыша уже на 4-й неделе внутриутробного развития, разрастается очень быстро, так как играет важную роль в кровотворении, замещая в этом отношении рано редуцирующийся желточный мешок. Поэтому вместе с рано начинающим функционировать сердцем она сильно выпячивает переднюю часть вентральной стенки зародыша (сердечно-печеночный выступ).
Позднее сердечно-печеночный выступ смещается из области головы в каудальном направлении в область груди и живота, причем сердечный его отдел сглаживается вследствие отставания роста сердца от роста печени и всего тела. На заднем конце кишки таким же способом, как ротовое, но несколько позже его, прорывается заднепроходное отверстие.Зачаток дыхательной системы появляется к концу 4-й недели внутриутробного развития ⅛ виде непарного выпячивания вентро-каудальной части глоточного отдела кишечной трубки. Затем зачаток трахеи растет в вентральном и каудальном направлении параллельно пищеводу. Уже у 4-недельного зародыша на каудальном, слепо замкнутом конце этого зачатка намечается бифуркация — возникают две бронхиальные почки, которые затем, начиная с 5-й недели, дают начало все более разветвляющимся системам бронхов правого и левого легкого. В окружающей этот эпителиальный зачаток бронхиального дерева мезенхиме формируются и разветвляются легочные кровеносные сосуды; капилляры на значительно более поздних стадиях развития (VI месяц) вступают в тесный контакт с концевыми разветвлениями бронхов — формирующимися зачатками легочных ацинусов.
В результате охарактеризованных изменений зародыш на протяжении II месяца внутриутробного развития принимает все в большей мере человеческий облик. На 5-й неделе развития возникают зачатки рук, а затем
Рис. 31. Зародыш человека около 10 мм длины с плодными оболочками. Часть хориона (стенки плодного пузыря) удалена (по Гамильтону, Бойду и Моссмэну, 1952).
1 — пупочный канатик; 2 — желточный мешок; з — хорион; 4 — амнион; New Roman",serif;font-style:italic'>5 — кровеносные сосуды.
и ног, причем те и другие имеют вначале вид коротких лопатообразных выростов (рис.
31) — кожных складок, в которые врастают зачатки мышц и нервы. На 6-й неделе намечается подразделение конечностей на их основные разделы, а на 7-й неделе на их концах намечаются зачатки пальцев в виде коротких выступов (на руках несколько раньше, чем на ногах). На 8-й неделе конечности настолько сформированы, что выражены характерные различия в строении кисти и стопы. В течение III месяца развития постепенно исчезает (втягивается) наружный хвост и от него в норме остаются только рудименты в виде хвостцовых позвонков. C IV месяца голова начинает отставать в своем росте от туловища и пропорции размеров постепенно изменяются в пользу последнего. Однако, как известно, и у новорожденного младенца голова все еще относительно гораздо крупнее, чем у взрослого человека, так что окончательное соотношение размеров возникает только в первые годы внеутробной жизни. На VI месяце развития зародыш покрывается тонким волосяным покровом — лануго, который позднее, к VIII — IX месяцу, полностью исчезает на всех участках тела, кроме головы, где он постепенно заменяется новой генерацией волос. Последние месяцы внутриутробного развития характеризуются не столько формообразовательными процессами, сколько усиленным ростом плода, а также гистологической дифференцировкой.Размеры зародыша и плода (длина тела, измеряемая по прямой от выпуклости теменного изгиба до крестца) и вес его тела представлены в табл. 1 (указаны лунные месяцы, равные 28 дням).
Таблица 1
Изменение в процессе внутриутробного развития размеров
и веса зародыша и плода
Одновременно с органогенезом, или процессами анатомического формирования, протекает и гистогенез, или дифференцировка клеточного и тканевого материала зародыша.
Дифференцировка клеточного материала эмбриональных зачатков и их тканевых производных проходит два основных этапа.
Первоначально клетки различных эмбриональных зачатков отличаются друг от друга главным образом неспецифическими морфологическими признаками (различия в величине и форме клеток и их ядер, взаиморасположении клеток, количестве желточных включений у животных с богатыми желтком яйцами и т. п.). Соответственно этому клетки различных зачатков мало разнятся друг от друга и в функциональном отношении, выполняя только общие, неспецифические функции обмена (дыхание, питание, выделение) и морфогенеза (митотическое размножение, рост, взаимные перемещения в одиночку и группами и т. п.). Разумеется, наряду с этим может иметь место биохимическая дифференцировка, детерминирующая (определяющая) дальнейшие пути развития разных зачатков и их превращение в различные ткани, однако она еще не имеет адекватного морфологического выражения: клетки и их комплексы лишены специфических структур, характерных для элементов определенных тканей (миофибриллы, нейрофибриллы, кутикулярные и щеточные каемки, межклеточные вещества с волокнами и т. п.). Вследствие этого данный период дифференцировки может быть условно назван периодом доспецифической дифференцировки. В течение этого периода клеточные элементы представляют собой еще не тканевые клетки, а лишь клетки эмбриональных зачатков.Второй период дифференцировки — специфическая, или тканевая, дифференцировка — знаменуется появлением функциональной и соответственно морфологически выраженной специализации клеток и их производных в разных направлениях. Клетки приобретают специфические для каждой ткани структуры: специальные органоиды (реснички, кутикулярные и щеточные каемки у клеток различных эпителиев, тонофиб- бриллы в клетках некоторых эпителиев и некоторых клеточных форм нейроглии, миофибриллы в мышечных элементах, нейрофибриллы в нервных клетках и их отростках), межклеточные вещества (основное вещество соединительных и скелетных тканей с его разнообразными волокнами, плазма крови и лимфы и т. п.), а также специфические включения (тигроид нервных клеток, различные пигменты, секреторные гранулы эпителиальных и железистых элементов и т. д.
Каждый эмбриональный зачаток в норме дает начало определенной совокупности тканевых производных или, иначе говоря, обладает определенным проспективным значением. Однако при изменении условий развития (например, в условиях эксперимента на зародышах животных или при некоторых патологических условиях у зародышей как животных, так и человека) направление развития (дифференцировки) клеток того или иного зачатка может существенно измениться. Это приводит к возникновению за счет клеток данного зачатка необычных тканевых производных, в норме развивающихся за счет других зачатков. Следовательно, проспективная потенция того или иного зачатка (совокупность тканевых производных, возникающих при разных условиях) шире проспективного значения (совокупности производных, возникающих в норме, при неотклонен- ном ходе развития).
Проспективное значение зародышевых листков и эмбриональных зачатков |у человека иллюстрируется в табл. 2.
В схему не включены следующие зачатки и их тканевые производные, занимающие особое положение по отношению к зародышевым листкам.
1. Трофобласт, сравнительноанатомически и филогенетически соответствующий внезародышевой эктодерме серозной оболочки зародышей рептилий и птиц, но обособляющийся в онтогенезе млекопитающих и человека,чрезвычайно рано — уже с первых делений дробления, т. е. до того, как сформируются основные зародышевые листки — эктодерма, энтодерма и мезодерма.
class=21 style='margin-left:0cm;text-indent:18.0pt;line-height:97%'>2. Хордальный зачаток, дающий начало ткани спинной струны, или хорды. Отношение этого зачатка к зародышевым листкам весьма неясно. В сформированном осевом комплексе зачатков хорда занимает аксиальное положение в составе среднего зародышевого листка, однако на определенных стадиях развития тесно связана и с энтодермой. Филогенетически же некоторые сближают ткань хорды с эпидермальным тканевым типом и, следовательно, хордальный зачаток —с эктодермой (Н. Г. Хлопин, 1946).3. Прехордальная пластинка —■ зачаток, инвагинирующий в ходе гаструляции у низших позвоночных и рептилий кпереди от хордальной пластинки. У птиц, млекопитающих и человека его первоначальное возникновение не прослежено. Прехордальная пластинка в своей медиальной части дает начало эпителиальной выстилке передней кишки и возникающих в качестве выростов последней дыхательных путей. Латеральные ее части образуют материал первых двух (ларвальных) пар сомитов, в дальнейшем расходуемый на формирование наружных глазных мышц. Формально-эмбриологически прехордальная пластинка входит в состав внутреннего зародышевого листка — энтодермы, но ее тканевые производные имеют не энтодермальную детерминацию, а представлены эпителиями эпидермального (кожного) типа и поперечнополосатой мышечной тканые скелетного типа.
4. Зачаток эпителиальной выстилки аллантоиса и его дериватов (мочевого пузыря) формально-эмбриологически является частью энтодермы, возникая как вырост задней кишки. Однако его тканевые производные приобретают эпидермальную детерминацию.
5. Половой зачаток (гонобласт) обособляется (детерминируется) до дифференцировки клеточного материала зародыша на зародышевые листки и потому не может быть отнесен к производным какого-либо из зародышевых листков, хотя топографически клетки гонобласта (гоноциты) могут локализоваться среди элементов одного из них (энтодермы или мезодермы).
Таблица 2
Тканевые производные зародышевых листков и эмбриональных зачатков при нормальном развитии зародыша человека
| Зародышевые листки | Эмбриональные зачатки | Тканевые производные |
| Наружный зародышевый ли- оток, или эктодерма | 1. Нейральный зачаток, или нейроэктодерма: а) Нервная трубка б) Ганглиозная пластинка («нервный гребень») в) Плакоды 2. Кожная эктодерма 3. Внезародышевая эктодерма | Нейроны и нейроглия мозга и сетчатки глаза Нейроны и нейроглия ганглиев, нейроглия нервов и нервных окончаний; хромаффинная ткань; хроматофори (у низших позвоночных); некоторые хрящи (например, гортани) |
| Нейроны и нейроглия некоторых ганглиев головы и органа равновесия и слуха Эпидермис и его дериваты (кожные железы, волосы, ногти); эпителии слизистой оболочки преддверия ротовой полости и анального отдела прямой кишки с их железистыми производными; зубная эмаль Эпителии амниона и пупочного канатика (у зародышей рептилий ■ птиц также эпителий серозной оболочки) J | ||
| Внутренний зародышевый листок, илихэн- тодерма | 1. Кишечная энтодерма 2. Желточная энтодерма | Эпителии кишечного типа (желудка, кишки) и их железистые производные (железы желудка и кишки, железистая паренхима печени и поджелудочной железы) Эпителий желточного мешка |
| Средний зародышевый листок, или мезодерма | 1. Сомит: а) Дерматом (разрыхляясь, образует мезенхиму) б) Склеротом (разрыхляясь, образует скелетогенную мезенхиму) в) Миотом 2. Нефротом 3. Мюллеровы каналы 4. Спланхнотом 5. Мезенхима (выселяющаяся из спланхнотома) 6. Внезародышевая мезодерма | Соединительнотканная основа кожи Скелетные ткани (хрящевая, костная) Поперечнополосатая мышечная ткань скелетного типа Эпителии почек и семявыносящих путей Эпителии маточных труб, матки и первичная эпителиальная выстилка влагалища Мезотелий (целомический эпителий), корковое вещество надпочечника, мышечная ткань сердца Клетки крови, соединительная ткань, сосуды, гладкая мышечная ткань внутренностей и сосудов Соединительнотканная основа хориона, амниона и желточного мешка. Экзоцеломический эпителий |
Как видно из приведенной выше схемы, в целом дифференцировка клеточного материала зародыша протекает дивергентно. Вначале однородный клеточный материал эмбриобласта дифференцируется на зародышевые листки, затем в составе каждого из них обособляются разнородно детерминированные эмбриональные зачатки, а в дальнейшем каждый из этих последних, приступая к специфической дифференцировке, дает начало большему или меньшему количеству тканевых производных.
Дифференцировка протекает асинхронно. Помимо общей краниокау- дальной последовательности процессов дифференцировки (например, сомитов), разные эмбриональные зачатки вступают в период специфической (тканевой) дифференцировки в разное время. Например, кожный эпителий дифференцируется из эктодермы значительно раньше, чем энтодерма даст начало кишечному эпителию. Особенно резко выступает гетерохрония процессов дифференцировки при сопоставлении развития провизорных и дефинитивных органов. Ткани провизорных органов зародыша (например, трофобласт, соединительнотканная основа хориона, хорда, эпителий желточного мешка и т. д.) дифференцируются значительно раньше дефинитивных и при этом проходят ускоренный и сокращенный путь развития по сравнению с последними (желточный эпителий сравнительно с кишечным и т. д.).
Гистологическая детерминация эмбриональных зачатков осуществляется на ранних стадиях развития зародыша, дифференцировка же реализуется в течение значительно более длительных отрезков времени и завершается в основном ко времени наступления специфического функционирования. В случаях рождения недоношенного плода может иметь место та или иная степень его незрелости в смысле незавершенности процессов дифференцировки некоторых или многих тканей и органов и неспособности их обеспечить полноценное функционирование при обычных условиях постнатального развития. Гистологические проявления незрелости недостаточно изучены.