ВЫПОЛНЕНИЕ ЦЕЛЕВЫХ ВИДОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1. Гаметы. Строение, функция мужских и женских половых клеток, основные периоды их развития, отличия строения половых клеток от соматических.

2. Периоды эмбриогенеза человека.

3. Оплодотворение, его биологическая роль, фазы, стадии: капацитация сперматозоидов, акросомальная и кортикальная реакции. Усло­вия, необходимые для нормального оплодотворения. Зигота как одно­клеточный организм.

4. Дробление зародыша человека, его характеристика. Строение и локализация зародыша в различные периоды дробления.

5. Имплантация: фазы, механизмы осуществления, хронология, особенности у человека.

6. Гаструляция: первая (ранняя) фаза, хронология, сущность и меха­низмы.

7. Образование внезародышевых органов (хорион, амнион, желточ­ный мешок), их значение.

ПРЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД ЭМБРИОГЕНЕЗА.

ПРОГЕНЕЗ.

В развитии зародыша человека различают три периода: начальный (1-я неделя развития), зародышевый (2—8-я недели развития) и плод­ный (с 9-й недели до рождения ребенка). Эмбриональное развитие че­ловека, как и развитие птиц и млекопитающих, состоит из четырех фаз: оплодотворения, дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза. Эти процессы осуществляются в начальный, зародыше­вый и плодный периоды эмбриогенеза человека.

Эмбриогенез тесно связан с прогенезом — гаметогенезом. Половые клетки высокодифференцированные, способны к взаимодействию во время оплодотворения и образованию одноклеточного организма — зиготы. Гаметогенез (развитие половых клеток) определяет качество гамет и включает:

1) образование первичных половых клеток — гонобластов, их на­копление в стенке желточного мешка, миграцию в зачатки гонад;

2) размножение предшественниц половых клеток путем митоза;

3) изменчивость за счет кроссинговера, который происходит в про­фазу первого деления мейоза;

4) образование в половых клетках гаплоидного набора хромосом в результате мейоза;

5) дифференцировку половых клеток (ха­рактерна для сперматогенеза).

Участниками процесса оплодотворения у человека являются вторичный овоцит (из которого образуется яйцеклетка) и спермато­зоиды. Одним из современных методов диаг­ностики мужского бесплодия является оценка спермограммы, которая учитывает количество, подвижность и строение сперма­тозоидов.

Особенности строения головки сперматозоида - кроме ядра, содержит специализированную структуру — акросому (производная лизосомы, образует­ся комплексом Гольджи и содержит ферменты гиалуронидаза и акрозин для осуществления процесса опло­дотворения). Подвижность сперматозоидов связана с наличием и структурной организа­цией жгутика, для которого продукцию энер­гии обеспечивают митохондрии, располо­женные в промежуточной части.

Яйцеклетка человека, как и у млекопита­ющих, — олиго- и изолецитальная, посколь­ку содержит мало желтка, равномерно рас­пределенного в цитоплазме.

Особенности строения овоцита - цитоплазма, богатая органеллами, наличие в ней кортикальных гранул.

Снаружи овоцит окружен прозрачной оболочкой, которая содержит уникальные гликопротеины — ZP1, ZP2, ZP3, а также фолликулярным эпителием. Последний образован несколькими слоями клеток, связанных между собой плотными контактами и десмосомами, их отростки проникают сквозь прозрачную оболочку и формируют контакты с овоцитом, обеспечивая его трофику, защиту и регуляцию.

Оплодотворение обеспечивает взимодействие отцовской и материнской гамет, передачу их генетической информации с формированием зиготы. Этому процессу предшествует завершение второго мейотического деления с формированием яйцеклетки, в которой­ активизируется обмен веществ. В результате оплодотворения восстанавли­вается диплоидный набор хромосом, характерный для человека.

Различают три фазы оплодотворения: дистантное взаимодействие, контактное взаимодействие и слияние гамет (сингамия). Эти фазы реа­лизуются благодаря различным процессам и регуляторам.

Дистантное взаимодействие обеспечивает приближение сперма­тозоидов к овоциту и происходит в такой последовательности:

1) капацитация сперматозоидов — активация сперматозоидов под влиянием секрета эпителиальных клеток слизистой оболочки матки и маточных труб. Осуществляется путем модификации гликокаликса сперматозоидов и деградации «оболочки», которая покрывает их ре­цепторы сперматозоидов. Данный процесс сопровождается также ак­тивацией метаболизма в сперматозоидах, что способствует повыше­нию скорости биения жгутика;

2) хемотаксис — направленное движение сперматозоидов в сторону овоцита, который выделяет специфические вещества — гиногамоны;

3) реотаксис — движение сперматозоидов против движения слизи и ресничек на поверхности эндометрия и слизистой оболочки маточной трубы.

Контактное взаимодействие между овоцитом и сперматозоида­ми происходит путем преодоления барьеров овоцита — слоя фоллику­лярного эпителия и прозрачной оболочки. Этот сложный процесс обес­печивается за счет акросомалъной реакции, во время которой плазмо­лемма головки сперматозоида сливается с наружной акросомальной мембраной, а потом освобождаются ферменты — гиалуронидаза и акрозин, которые и разрушают барьеры на пути сперматозоида.

Гиалуронидаза расщепляет связи между фолликулярными клетками, окружающими овоцит. Акрозин способствует пенетрации блестящей оболочки — защитной оболочки яйцеклетки.

Во время фазы слияния гамет сперматозоид проникает в перивителлиновое пространство (между блестящей оболочкой и плазмолеммой яйцеклетки), образуется бугорок оплодотворения и плазматичес­кие мембраны гамет сливаются при помощи дезинтегринов, специали­зированных белков слияния

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 участвует большое количество спермато­зоидов, важным является механизм блокирования полиспермии за счет кортикальной реакции (см. рис. 119).

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 Na⁺ и мембранного потенциала овоцита во время проникновения го­ловки сперматозоида. Сразу после вхождения головки в овоците завер­шается второе мейотическое деление. В результате образуется второе редукционное тельце и гаплоидная яйцеклетка. Ее ядро и ядро сперма­тозоида (женский и мужской пронуклеусы;)

сближаются, об­разуется зигота с диплоидным набором хромосом.

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 яйцеклетки человека (изолецитальная, олиголецитальная); он может быть полным, неравномерным и резко асинхронным по сравнению с таковым у млекопитающих

Знание хронологии, топографии зиготы и зародыша, развивающегося из нее (концептуса) во время дробления необхо­димы для реализации экстракор­порального оплодотворения пу­тем введения в матку концептуса. Зигота через 30 часов после опло­дотворения проходит первое ми­тотическое деление, и образуются два бластомера: темный и свет­лый, (а) через 40 часов зародыш состоит уже из трех, а затем из четырех бластомеров (б, в). Характерно, что во время дробления размер заро­дыша не изменяется. 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 (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». Зародыш в это время приобретает вид пузырька, который включает трофобласт и эмбриобласт

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 бластомеров. Период с 5 по 7 сутки - ста­дия свободной бластоцисты, в которой происходит процесс компактизации с образованием многочисленных щелевых 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.

Из них могут образовываться любые ткани, которые можно использовать в качестве источника и стимулятора репарации в органах после необра­тимого повреждения (например, после инфаркта, инсульта, при болез­ни Альцгеймера и т. д.).

Таким образом, в конце фазы дробления образуется бластоцис­та — многоклеточный зародыш, который состоит из трофобласта, эм­бриобласта и полости (бластоцели), заполненной жидкостью. В даль­нейшем, после высвобождения из оболочки оплодотворения (хетчинга), бластоциста может имплантироваться, что является необходимым условием начала следующего периода эмбриогенеза — гаструляции. Своевременная и правильная имплантация бластоцисты — один из важнейших 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 начинается 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) и инва­зию (погружение).

Во время адгезии между клетками трофобласта и эпителиоцитами слизистой оболочки матки формиру­ются адгезивные контакты. Бластоциста «катится» по поверхности эндометрия, пока не найдет оптимальное место — «окно импланта­ции», богатое ре­цепторами и факторами рос­та, которые экспрессируют, эпителиоциты эндометрия.

Здесь происходит разруше­ние десмосом между клетками эндометрия, начинается деление и миграция клеток трофобласта вглубь. Это приводит к формированию двух слоев: цитотрофобласта и симпластотрофобласта, образующих первичные ворсинки.

Во время инвазии протеолитические ферменты симпластотрофо­бласта разрушают слизистую оболочку матки, образуется так называе­мая имплантационная ямка, сюда погружается зародыш.

Необходимо подчеркнуть, что дефект эндометрия на месте инва­зии закрывается путем эпителизации на 11-е сутки развития.

Кар