содержание .. 1 2 3 4 ..

Цитогенетика эмбрионального развития - часть 3

Цитогенетика эмбрионального развития человека

соответствуют периоду бластогенеза (преэмбриональный период раз-

вития), остальные 15 горизонтов (IX–XXII — c 20-го по 60-й д. р.) —

пе риоду раннего органогенеза (эмбриональный период). Горизонты

Стритера не распространяются на фетальный (60–180 д. р. — стадия

XXIII) и перинатальный периоды (180–280 д. р.). Данная классифика-

ция основана на исследовании зародышей при достаточно точной ре-

гистрации срока зачатия. Естественно, что эти периоды отличаются от

таковых при стандартной регистрации сроков беременности, принятой

в акушерстве (плюс две недели от первого дня последних месячных).

Соответственно, преэмбриональный период согласно классифика-

ции Карнеги должен примерно соответствовать первым четырем

неделям беременности (1 –4 н. б.), эмбриональный — 5–9 н. б., плод-

ный — 9–40 н. б.

В практическом акушерстве используется более упрощенный ва-

риант классификации, согласно которому I триместр беременности

(до 13-й н. б.) соответствует эмбриональному периоду развития, II и

III — фетальному (плодному) периоду. В последнем нередко принято

выделять еще и перинатальный период — с 28-й н. б. до 7-го дня пери-

ода новорожденности [1].

С учетом целей и задач монографии в данной главе мы выделяем

следующие этапы (периоды):

проэмбриональный (гаметогенез + оплодотворение);

●

преэмбриональный период (первые 20 д. р.);

●

собственно эмбриональный, или период раннего органогенеза

●

(с 21-го по 60-й д. р.);

плодный период (после 60-го д. р. до конца беременности).

●

С учетом поправки на срок беременности, принятой в акушер-

стве (см. выше), рассматриваемые периоды приблизительно соответ-

ствуют:

преэмбриональный — 1–4 н. б.;

●

период раннего (активного) органогенеза — 5–12 н. б. включи-

●

тельно;

плодный — с 13-й по 40-ю н. б.

●

Основные морфологические характеристики зародышей человека с

1-й по 23-ю стадии развития по классификации Карнеги от оплодотво-

рения до плодного периода приведены в таблице 1.1.

Глава 1.

основы проэмбрионального и эмбрионального развития человека

Стадия по

Карнеги

Возраст

зародыша,

дни

Менструаль-

ный возраст

+ 2 недели

КТР,

мм

Морфологические особенности

Преэмбриональный период

0–2

0,2

Оплодотворение, зигота

2–4

+ 2

–2

+ 3

0,2

От 2 до 16 бластомеров

4–5

-3

–3

-2

0,2

Стадия компактизации, ранняя блас-

тоциста, образование трофобласта и

внутренней клеточной массы (ВКМ)

5–6

-2

–3

-1

0,2

Освобождение от блестящей оболочки

(«хэтчинг»), начало имплантации

6–7

–4

-2

0,2

Деламинация внутренней клеточной

массы (ВКМ) бластоцисты с образова-

нием эктодермы и энтодермы (1-я фаза

гаструляции); первичный желточный

мешок (ЖМ); разрастание трофоблас-

та, начало образования ворсин

7–15

-1

–4

+ 1

0,2–

0,4

Вторичный ЖМ, эмбриональный диск

грушевидной формы, 2-я фаза гастру-

ляции, первичная полоска, кровяные

островки в стенке ЖМ

16–18

+ 1

–4

+ 3

0,4

Формирование трех зародышевых лис-

тков, появление хорды

18–20

+ 3

–5

-2

1,0–

1,5

Формирование нервной пластинки,

нерв ного желобка, образование пер-

вичных сосудов

Эмбриональный период

IХ

20–21

-2

–5

1,5–

2,5

Первые сомиты, вторичные ворсинки,

начало формирования сердца, появле-

ние предпочки

21–22

+ 1

–5

+ 2

2,0–

3,5

4–12 сомитов, нервные валики начи-

нают смыкаться в средней части, появ-

ляются 2 пары жаберных дуг, зачатки

глаз, слуховые плакоды

ХI

22–26

+ 2

–6

-2

2,5–

4,5

13–20 сомитов, нейропоры откры-

ты, 3–4 пары жаберных дуг, эмбрион

приобретает С-образную форму, сер-

дечная трубка S-образная, ритмично

сокращается

Таблица 1.1. Основные морфологические характеристики зародыша человека — с 1-

й по 23-ю стадии развития по классификации Карнеги [383, 524] (преэмбриональный

период — стадии 1–8; эмбриональный период — стадии IX–ХХII, ранний фетальный

период — стадия XXIII)

Цитогенетика эмбрионального развития человека

XII

26–30

-2

–6

+ 2

3,0–

5,0

21–29 сомитов, определяются почки

верх них конечностей, закрывается за-

дний нейропор; закладываются печень,

поджелудочная железа, пищевод, трахея,

легкие, клапаны и перегородка сердца,

начинается развитие мышц, костей

ХIII

28–32

–7

-3

4,0–

6,0

30–40 сомитов, появляются почки

нижних конечностей, удлиняются и

дифференцируются почки верхних

конечностей, формируются слуховые

пузырьки, передний, средний и задний

мозг, аортальные дуги

XIV

31–35

+ 3

–7

5,0–

7,0

Верхняя конечность разделяется на

плечо и предплечье, определяется за-

чаток кисти, видны мандибулярные и

гиоидные дуги, ротовая ямка, сердце

4-камерное, формируются зачатки лег-

ких, закладка третичной (постоянной)

почки, мочевого пузыря

35–38

–7

+ 3

7,0–

10,0

Размеры мозга увеличиваются на 1/3,

передний нейропор закрыт, видны 4

пары жаберных дуг, определяются

мандибулярные и максилярные дуги,

носовые ямки, формируются стопы,

гонады заселяются первичными поло-

выми клет ками (ППК)

XVI

37–42

+ 2

–8

8,0–

12,0

Пигментация глаз, начало оссификации

костей, закладываются зубная пластин-

ка и зачатки зубов, дифференцированы

основные части конечностей

XVII

42–44

–8

+ 2

11,0–

14,0

Определяются закладки пальцев верх-

них конечностей, формируется диафраг-

ма, появляется половой бугорок, почки

начинают вырабатывать мочу

XVIII

44–47

+ 2

–9

-1

13,0–

17,0

Определяются бедро, голень, пальцы

нижних конечностей, срастаются веки,

появляются соски

XIX

47–51

-1

–9

+ 2

16,0–

18,0

Туловище удлиняется и несколько вы-

прямляется; определяются полушария

мозга, ушные раковины расположены

низко, глаза в боковых частях головы,

развивается задний мозг

ХХ

51–53

+ 2

–10

-3

18,0–

22,0

Верхние конечности удлинены, согну-

ты в локтях, определяются коленные и

голеностопные суставы, различаются

пальцы стоп

Таблица 1.1 (продолжение)

Глава 1.

основы проэмбрионального и эмбрионального развития человека

XXI

52–56

-3

–10

-2

22,0–

24,0

Поздняя эмбриональная стадия, ко-

нечности хорошо дифференцированы,

пальцы рук сжимаются, завершается

формирование межпредсердной пере-

городки

XXII

56–60

-2

–10

23,0–

28,0

Глаза открыты, появляются первые

извилины мозга, возникают непро-

извольные движения, возможно рас-

познавание пола по гонадам, кишка

из пупочного канатика втягивается в

брюшную полость

Ранний фетальный период

XXIII

60–70

–12

+ 3

27–45

Масса тела (МТ) около 10 г. Глаза за-

крыты веками, сформирована верхняя

губа, формируется твердое небо, исче-

зает естественная пупочная грыжа, по-

являются очаги окостенения в длинных

трубчатых костях, конечности хорошо

сформированы, пальцы разделены

70–77

50,0–

70,0

МТ около 20–40 г. Увеличивается мас-

са мозга, голова наклонена вперед, ге-

ниталии дифференцированы по поло-

вому признаку, объем амниотической

жидкости около 50 мл

77–90

70,0–

90,0

МТ 45–60 г. Плод начинает двигаться,

хорошо прослушивается сердцебие-

ние, развиваются зубы, растут волосы,

дифференцируются бронхи

1.1. Проэмбриональный период

Принимая во внимание важность процессов гаметогенеза и на-

чальных этапов эмбриогенеза в этиологии и патогенезе хромосомной

патологии, в данном разделе будут рассмотрены: гаметогенез (сперма-

тогенез и оогенез) и оплодотворение.

1.1.1. Гаметогенез

Все половые клетки млекопитающих и человека берут начало от

первичных половых клеток (ППК) — гоноцитов. Происхождение ППК

до настоящего времени окончательно не выяснено. Не вызывает, од-

нако, сомнения, что эти клетки возникают значительно раньше, чем

появляются зачатки гонад, то есть они имеют экстрагонадное проис-

Таблица 1.1 (окончание)

Цитогенетика эмбрионального развития человека

хождение. Согласно существующим представлениям ППК могут быть

обнаружены в первичной полоске уже на 16–18-й день развития, затем

они перемещаются в желточную (внезародышевую) энтодерму у ос-

нования аллантоиса, мигрируют в энтодерму средней кишки, откуда и

попадают в половые валики — зачатки гонад [54, 56, 172]. В последнее

время получены данные о том, что ППК выделяются в самостоятель-

ный эмбриональный зачаток значительно раньше, еще во время дроб-

ления и формирования бластоцисты.

Попав в зачатки гонад, гоноциты впервые обнаруживают признаки

полового диморфизма. При формировании мужских гонад (семенни-

ков) они окружаются клетками целомического эпителия, образуя так

называемые «половые тяжи», в составе которых пребывают в латен-

тном, недифференцированном состоянии (сперматогонии) вплоть до

начала полового созревания.

При формировании женских гонад (яичников) гоноциты задержи-

ваются в наружном, корковом слое мезенхимной ткани половых вали-

ков, активно пролиферируют, вступают в мейоз, после чего каждый

из них окружается фолликулярными клетками и, в виде ооцитов 1-го

порядка, сохраняется до полового созревания. Принципиальная схема

гаметогенеза у млекопитающих и человека приведена на рисунке 1.1.

1.1.1.1. сперматогенез

Общая продолжительность сперматогенеза у человека составляет

72 дня. За это время стволовые клетки сперматогенного ряда (спер-

матогонии), находящиеся в глубине извитых семенных канальцев,

проходят длительный путь дифференцировки до зрелых, практически

лишенных цитоплазмы, сперматозоидов, содержащих гаплоидный на-

бор хромосом. В процессе сперматогенеза различают две фазы — тес-

тикулярную и эпидидемальную. Во время первой происходят основные

этапы дифференцировки сперматогоний в сперматозоиды; во время

второй завершается cозревание спермиев. В результате накопления

мукополисахаридов, холестерина, других защитных белков, меняются

свойства наружных мембран, спермии приобретают подвижность.

Сперматогенез (тестикулярная фаза) включает два последователь-

ных этапа: собственно сперматогенез и спермиогенез. Тестикулярная

фаза контролируется гормонами гипофиза (фолликулостимулиру ющим

Глава 1.

основы проэмбрионального и эмбрионального развития человека

Рис. 1.1. Принципиальная схема сперматогенеза (слева) и оогенеза (справа) у млеко-
питающих и человека [895]

Первичные половые клетки

Эмбриональный митоз

Блок митоза

Сперматогонии

Дифференцировка

Сперматиды

Сперматозоиды

Дифференцировка

Сперматоциты II

Сперматоциты I

Оогонии

Эмбриональный митоз

Вступление в мейоз

Период роста

Ооцит II

Завершение мейоза

Оплодотворенная

яйцеклетка

Возобновление

мейоза

Блок мейоза на стадии

метафазы II

Ооцит I

Блок на стадии

диплотены

Вступление в мейоз

Постнатальный

митоз

Вт

орое де

ление мейо

за

Перв

ое де

ление мейо

за

Мит

оз

и лютеотропным) и собственными гормонами семенников — тестику-

лярными андрогенами (тестостероном, андростендионом и другими),

которые продуцируются клетками Лейдига, находящимися в строме

извитых семенных канальцев.

На 1-м этапе вступающие в мейоз клетки (сперматоциты 1-го по-

рядка) претерпевают два последовательных мейотических деления.

При этом из одного сперматоцита 1-го порядка возникают 4 клетки

Цитогенетика эмбрионального развития человека

Рис. 1.2. Строение зрелого сперматозоида (а), акросомная реакция (б), последова-

тельные этапы оплодотворения (в)

(сперматиды) с гаплоидным числом хромосом (рис. 1.1). Все процес-

сы дифференцировки проходят в стенке извитых семенных канальцев.

При этом клетки сперматогенного ряда находятся непосредственно

в цитоплазме клеток Сертоли, которые обеспечивают питание сперма-

тоцитов и сперматид.

Во время спермиогенеза гаплоидные клетки — сперматиды — про-

ходят ряд последовательных стадий дифференцировки (фаза Гольджи,

фаза колпачка, акросомная фаза, фаза созревания). Они утрачивают

цитоплазму, формируют специальные органоиды (хвост, шейку, ак-

росому) (рис. 1.2). Акросома возникает непосредственно из мембран

аппарата Гольджи, покрывает в виде колпачка переднюю часть голов-

ки спермия (примерно до ее середины) и содержит набор литических

лизосомных ферментов, важных для оплодотворения (рис. 1.2).

Особенно существенные изменения происходят непосредственно в

ядре клеток. ДНК в составе хромосом утрачивает типичную для со-

матических клеток нуклеосомную организацию. Гистоновые белки,

характерные для функционально активной ДНК, заменяются на кис-

а)

б)

в)

Глава 1.

основы проэмбрионального и эмбрионального развития человека

Таблица 1.2. Временные особенности основных периодов оогенеза у разных млекопита-

ющих и человека [52]

Объект

Вступление

ооцитов в

мейоз

Размножение

оогониев

Рост ооцитов

Созрев

ание

ооцит

ов,

часы

Профаза

мейоза

Диктиотена

Человек

Асинхронное

2–5 м. б.

2,5–8 м. б.

8–9 м. б. — 13,5–

14 лет

54–60

Макака

2–5 м. б.

2–6 м. б.

5 м. б. — 2–3 года 54–60

Мышь

Синхронное

10–14 д. б.

14–20 д. б.

2–3 д. п. р. —

1,5 м. п. р.

16–20

Крыса

14–17 д. б.

17,5 д. б. —

4 д. п. р.

5 д. п. р. —

1,5 м. п. р.

16–20

Кролик

14–20 д. п. р. 3–20 д. п. р.

20 д. п. р. —

4–5 м. п. р.

15–18

Золотистый

хомячок

10–17 д. б.

1–9 д. п. р.

10 д. п. р. —

1,5 м. п. р.

16–20

Примечание. Периоды оогенеза даны в соответствующих стадиях онтогенеза: д. б. — дни

беременности, д. п. р. — дни после рождения, м. б. — месяцы беременности, м. п. р. — ме-

сяцы после рождения

лые белки, богатые аргинином и протаминами. Спирализация ДНК

достигает максимальной величины. Ежедневно у человека активного

репродуктивного возраста продуцируется свыше 10 млн зрелых спер-

матозоидов.

1.1.1.2. оогенез

В отличие от мужских половых клеток родоначальники женских

половых клеток — оогонии — претерпевают важнейшие стадии диф-

ференцировки, включая все этапы профазы мейоза (рис. 1.1), еще во

внутриутробном периоде развития. Более подробно временные и ци-

тогенетические характеристики мейоза у зародышей женского пола

и у половозрелых женщин представлены на рисунке 1.3. Временные

особенности основных периодов оогенеза у человека приведены в таб-

лице 1.2. Достигнув зачатков будущих яичников (половых валиков)

примерно к концу 1-го — середине 2-го месяца беременности, гоноци-

ты теряют амебоидную подвижность, вступают в контакт с клетками

фолликулярного эпителия и преобразуются в оогонии. В течение пос-

содержание .. 1 2 3 4 ..