ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОЛОВОГО ЗАЧАТКА. РАЗВИТИЕ ГОНАД
.Широко распространено мнение, будто первичные половые клетки (гоноциты) возникают на довольно поздних стадиях эмбрионального развития (у человека на II месяце внутриутробной жизни) из клеток целомического эпителия, покрывающего с медиальных сторон вольфовы тела (первичные почки) зародыша.
Эти участки целомического эпителия, носящие название зачаткового эпителия, вместе с подлежащей мезенхимой образуют зачатки гонад — яичников или семенников. Клетки зачаткового- эпителия, вначале однородные, затем дифференцируются в двух направлениях: одни, округляясь и делаясь более крупными, становятся Первич- яшми половыми клетками. Позднее именно они дают начало половым клеткам — яйцеклеткам либо сперматозоидам. Другие, более мелкие клетки дают начало вспомогательным, так называемым фолликулярным элементам — клеткам фолликулярного эпителия яичника или сертолиевым элементам семенника. Вначале зачатки гонад являются индифферентными, т. е. по внешнему виду нельзя отличить будущие яичники от будущих семенников и тем самым определить пол зародыша. Однако на микроскопических срезах уже на II месяце внутриутробного развития зачатки семенников и яичников отличаются друг от друга (см. ниже). Так или иначе, -согласно излагаемой распространенной точке зрения, половые клетки вместе с вспомогательными фолликулярными элементами имеют мезодермальное происхождение, возникая за счет особых участков целомического эпителия, именуемых зачатковым эпителием.Однако еще в начале XX столетия отечественными исследователями было показано, что у птиц (В. М. Данчакова) и млекопитающих (В. Я. Py- ■башкин) первичные половые клетки возникают значительно раньше, чем ^появляются целомический эпителий и зачатки гонад, и притом в совершенно другой области зародыша, а именно в стенке желточного мешка.
Позднее эти первичные половые клетки мигрируют через мезенхиму.зародыша или уносятся током крови по кровеносным сосудам и концентрируются в образовавшемся к этому времени целомическом эпителии, в тех его участках, которые покрывают медиальные стороны первичных почек. Здесь они в течение определенного периода становятся неотличимыми от местных клеток зачаткового эпителия и лишь позднее вновь выделяются среди них более крупной величиной, округлой формой и светлой окраской. Таким образом, первичные половые клетки и их потомки — яйцеклетки и спермин — возникают не из мезодермального целомиче- •ского эпителия, а в составе (но не из) энтодермального эпителия желточного мешка. Первичные половые клетки (гоноциты), образующие в совокупности половой зачаток или гонобласт, обособляются чрезвычайно рано ■от всех остальных зачатков тела зародыша, дающих начало различным тканям. Это объясняется тем, что клетки тканевых зачатков довольно рано начинают специализироваться, превращаясь из малодифференцированных эмбриональных (зачатковых) клеток в специализированные тканевые клетки, потенции развития которых (т. е. возможность превращения в клетки других тканей) все более суживаются. Половые же клетки должны сохранять всю широту потенций развития, так как им предстоит после оплодотворения дать начало новым организмам со всем многообразием их тканей и органов. Образование же первичных половых клеток первоначально в стенке желточного мешка объясняется тем, что желточный мешок с его сосудами является у рептилий, птиц и многих млекопи- •тающих первым органом дыхания зародыша, а у рептилий и птиц, кроме того, и резервуаром питательного материала (желтка) и органом его переработки (переваривания, всасывания). Следовательно, именно в стенке желточного мешка первичные половые клетки, чрезвычайно требовательные к снабжению кислородом и питательными веществами, находят наилучшие условия для дыхания и питания. По этим же вполне материальным причинам они позднее, когда улучшается кровоснабжение в органах тела самого зародыша, перемещаются на медиальные поверхности первичных почек, где и входят в состав зачатков гонад. Вспомогательные фолликулярные клетки гонад возникают из местного зачаткового эпителия.Как показали опыты В. М. Данчаковой, прижигание участков стенки -желточного мешка у куриных зародышей, где находятся первичные половые клетки, приводит к тому, что половые клетки в зачатках гонад не образуются и гонады недоразвиваются.
Несколько позже рядом зарубежных исследователей такой же способ возникновения первичных половых клеток был описан и для человека Шолитцер (PoIitzer, 1933), Битши (Witschi, 1948)] (рис. 1). В самое последнее время [Чикуаин (Chiquoine, 1954); Мак Кэй, Гертиг, Эдеме и Данци- гер (McKay, Hertig1 Adams, Danziger, 1953)] это было особенно наглядно
Рис. 1. Локализация первичных половых клеток на 4-й неделе внутриутробного развития зародыша человека (по Витши, 1948, схематизировано). Гоноциты, обозначенные жирными черными точками, находятся исключительно в составе эпителия желточного мешка и прилежащих участков задней кишки.
1 — амнион; 2 — тело зародыша; 3 — желточный мешок; 4 — задняя кишка; 5 — аллантоис.
® убедительно продемонстрировано с помощью особой гистохимической -(«кобальтовой») методики Гомори для выявления щелочной фосфатазы. Первичные половые клетки, обладающие высокой ферментативной активностью и из всех клеток зародыша наиболее богатые щелочной фосфатазой, избирательно окрашиваются в черный цвет кобальтовым сульфидом, резко выделяясь на фоне остальных неокрашенных клеток зародыша. На препаратах самых ранних изученных зародышей эти окрашенные в черный цвет клетки сосредоточены в составе эпителия желточного мешка, у более поздних зародышей — в различных участках мезенхимы по пути к зачаткам гонад, у еще более старших — исключительно в зачатках гонад.
Первичные половые клетки, достигшие зачатков гонад (рис.
2) и вошедшие в состав зачаткового эпителия, здесь митотически размножаются и дают начало в зависимости от пола зародыша либо оогониям — родоначальникам яйцеклеток, либо сперматогониям — родоначальникам спермиев.Ранняя гистологическая дифференцировка гонад заключается в том, что зачатковый эпителий (имеющий, как явствует из описанного выше, в своем составе гоноциты — потомки размножившихся половых к леток)! врастает тяжами в подлежащую мезенхиму (погружной рост) (рис. З, А, Б). Затем, в случае образования зародыша мужского пола, эти тяжи становятся очень длинными и извилистыми, приобретают просвет и становятся семенными канальцами (рис. 3, В). В составе стенок этих канальцев оказываются клетки двоякого рода: одни —потомки первичных половых, клеток —становятся сперматогониями, другие —потомки клеток целомического эпителия — делаются фолликулярными сертолиевыми клет ками. Соединяясь друг с другом отростками цитоплазмы, сертолиевы элементы образуют синцитий (п о А. В. Немилову — сетевидный симпласт),, в петлях которого и заключены сперматогонии. В случае зародыша женского пола вросшие в мезенхиму тяжл зачаткового эпителия разбиваются разрастающейся мезенхимой на округлые клеточные группы — пфлюгеровские, или яйцевые, шары, состояшие из нескольких первичных половых клеток, превращающихся в оогс-
Рис. 2. Схема миграции первичных половых клеток из желточного мешка в зачаток гонады; разные этапы миграции условно нанесены на один и тот же поперечный разрез зародыша (по Паттену, видоизменено).
1 — эпителий желточного мешка; 2 — мезенхима; з — сосуды; 4 — первичная почка;. 5 — зачаток гонады; 6 — первичные половые клетки; 7 — зачатковый эпителий.
НИИ, и большего количества фолликулярных клеток (рис.
3, Г). Пфлюгеровские шары врастающей в них мезенхимой подразделяются на меньшие клеточные группы, в каждой из которых оказывается по одной оогонии и по нескольку окружающих ее плоских фолликулярных клеток. Такие группы называются примордиальными фолликулами, т. е. фолликулами I порядка, и располагаются в корковом веществе (т. е. поверхностных слоях) яичника. В более глубоких слоях —в мозговом веществе —тяжи зачаткового эпителия резорбируются и исчезают. Мезенхимная основа как мужской, так и женской гонады дифференцируется в особую соединительную ткань и густо прорастает кровеносными сосудами. Как уже говорилось, потребность развивающихся половых клеток в кислороде и в притоке питательных веществ очень высока, поэтому гонады имеют особенно богатую васкуляризацию.Сперматогонии, возникшие в семеннике за счет первичных половых клеток, размножаются в течение всей жизни мужского организма до глубокой старости. Начиная с периода полового созревания, это размноже-
Рис. 3. Развитие зачатков гонад (частично по Паттену).
А — зачатковый эпителий и прилежащая мезенхима раннего зачатка гонады; Б — индифферентный зачаток гонады 6-недельного зародыша человека; В —формирование эпителиальных тяжей (зачатков извитых семенных канальцев) в зачатке семенника; Г ■—■ яйценосные шары в зачатке яичника. 1 — зачатковый эпителий; 2 — мезенхима; з — погружные разрастания зачаткового эпителия; 4 — эпителиальные тяжи — зачатки извитых семенных канальцев; 5 — оогонии; 6 — фолликулярные клетки; 7— проток первичной почки; 8 — мальпигиевы тельца первичней почки; 9 — первичнопочечные канальцы.
ние особенно активизируется, и часть продуцируемых за счет митотического размножения новых сперматогониев партиями вступает на путь образования из них сперматозоидов (см.
ниже сперматогенез).Что касается оогониев, то в отношении времени их размножения существуют большие разногласия. Со времени Вальдейера (Waldeier, 1870) широко распространен взгляд, что незадолго до рождения девочки в ее яичнике размножение оогониев прекращается, все они превращаются в ооциты (см. ниже оогенез) и женский организм от рождения на всю жизнь оказывается снабженным ограниченным количеством ооцитов, которые частично расходуются в течение периода половой зрелости на образование яйцеклеток, частично подвергаются атрезии.
По мнению других исследователей [Аллен (Allen, 1922); Эвене и Свези (Evans и Swezy, 1931) и др.], яйцеклетки возникают в течение всего половозрелого периода жизни женщины за счет циклической пролиферации зачаткового эпителия. Значение выяснения этого спорного вопроса выходит далеко за пределы теоретической эмбриологии, поскольку хирургические вмешательства при поражениях яичника должны быть более щадящими, если будет доказано, что даже маленький участок зачаткового эпителия яичника может продуцировать новые полноценные яйцевые клетки.
Необходимо подчеркнуть, что установление раннего обособления первичных половых клеток в составе желточного мешка или более позднего- их возникновения за счет зачаткового эпителия, а также раннего (до рождения) прекращения размножения оогониев либо, напротив, циклической продукции их зачатковым эпителием в течение всей половозрелой жизни является фактом и не имеет отношения к признанию или непризнанию теории непрерывности зародышевой плазмы. Сущность этой теории, высказанной в общей форме Вейсманом (Weismann) и развитой применительно- к конкретному фактическому материалу Нуссбаумом, Вальдейером, Bo- вери (Nussbaum, Waldeyer, Bovery) и др., состоит в утверждении, что первичные половые клетки зародыша являются непосредственными производными родительских половых клеток и протоплазмы зиготы. Согласно этому взгляду, зародышевая плазма, представленная в ряде поколений половым зачатком, или гонобластом, и развивающимися из него половыми клетками, будто бы отделяет от себя в ходе эмбрионального развития соматические клетки как побочный продукт, сама же непрерывно и преемственно передается от поколения к поколению (потенциальное бессмертие зародышевой плазмы).
Между тем в действительности даже у животных с наиболее рановозникающим половым зачатком этот последний обособляется от клеток других зачатков лишь когда зародыш является уже многоклеточным, например у аскариды на стадии 16 бластомеров, у циклопа на стадии. 64 и т. д. У позвоночных же, в том числе и человека, гонобласт обособляется на еще более поздних стадиях развития, когда зародыш состоит уже из многих сотен и тысяч клеток. Независимо от более раннего или более позднего обособления полового зачатка, отчетливо видно, что половые клетки образуются организмом зародыша и возникают из неполовых (вегетативных, соматических) клеток.
А. А. Заварзин (1945) справедливо рассматривает половой зачаток и в эмбриологическом и в филогенетическом аспекте как часть многоклеточного организма, специально приспособившуюся к воспроизведению- новых поколений организмов. По А. А. Заварзину, если мы примем, что «... у первых не имевших тканевой дифференцировки животных половые- клетки могли развиваться из любой недифференцированной клетки тела, то проблема выделения полового зачатка становится не более сложной,. чем проблема дифференцировки на ткани»[I].