Эмбриология (от греч. Embryon - зародыш и logos - слово, наука) - наука о развитии зародыша. Она изучает период индивидуального развития, который начинается оплодотворением и заканчивается (у млекопитающих и человека) рождением плода.
Эмбриология изучает морфологические проявления образования из оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) сложного многоклеточного организма, в состав которого входят четыре ткани, несколько десятков клеточных диферонов, органы, системы органов и аппараты и части тела.
Знания по эмбриологии способствуют лучшему усвоению макроскопической анатомии. Выстраиваясь в логический ряд с эмбриологических данным, анатомические факты, касающиеся макро-и микроструктуры организма, подтверждают, что структурные зависимости в постнатальном периоде развития - закономерный результат процессов морфогенеза, происходящих в зародышах.
Эмбриология позволяет определить морфологические проявления, полноценность реализации генетической программы, заложенной в зиготе, а также нарушение этой реализации, что проявляется в структурных и функциональных аномалиях эмбрионального развития, которые нередко встречаются в клинической практике и объяснить которые можно, только зная эмбриологию.
Процесс эмбрионального развития человека, как и других позвоночных, делится на ряд стадий, характеризующихся качественными и количественными особенностями. Главными стадиями эмбриогенеза являются: оплодотворение, дробление, гаструляция, образование тканей (гистогенез), органов (органогенез), а также систем органов и аппаратов (системогенеза). В некоторых учебниках и пособиях до эмбриогенеза относят также прогенез - развитие женских и мужских половых клеток.
В этом разделе рассмотрены, главным образом, начальные этапы развития зародыша человека, который начинается оплодотворением и завершается образованием зачатков тканей и внезародышевых органов. Что касается гисто-, органо-и системогенеза, то они будут рассматриваться при изучении строения соответствующих органов и систем.
Оплодотворение представляет собой слияние мужской и женской половых клеток, что приводит к образованию одноклеточного зародыша - зиготы, содержащей диплоидный набор хромосом и объединяет материнскую и отцовскую наследственность. Оплодотворение происходит в яйцеводах. Продолжительность процесса - около суток.
Зигота начинает делиться путем митоза. Ее разделение называется дроблением, ибо в процессе последовательного деления зиготы клетки уменьшаются. В связи с этим общие размеры многоклеточного зародыша поначалу могут быть примерно такими же, как и зиготы.
Клетки, образующиеся в процессе дробления, получили название бластомеров (от греч. Blastos - зачаток, meros - часть). Период дробления начинается с деления зиготы на два бластомера и продолжается вплоть до образования пузырька (бластулы). У человека этот период начинается через сутки после оплодотворения и длится примерно 4-5 суток.
Одна из особенностей дробления зиготы млекопитающих и человека - возникновение бластомеров, которые различаются между собой величиной и скоростью дробления. Внешне расположены мелкие, светлые бластомеры (микромеры), что скорее делятся и образуют в совокупности трофобласт, или Живного зачаток (от греч. Tropho - питаю). В центре зародыша содержатся большие темные бластомеры (макромеры) с базофильной цитоплазмой, делятся медленнее и образуют в совокупности эмбриобласт, или зачаток зародыша.
Зародыш, не имеет полости, называется морулы (от греч. Morula - ягода шелковицы). Хотя этот термин характерен для ранних зародышей хордовых (например, ланцетника, который в действительности напоминает на начальных этапах развития ягоду шелковицы), он употребляется также для обозначения ранних зародышей высших позвоночных, которые еще не имеют полости и представляют собой плотное скопление клеток.
Затем в зародыше появляется небольшая, заполненная жидкостью полость и он принимает вид шарика, который называется бластоцистой (бластулы). Стенка бластоцисты образована трофобластом. На внутренней поверхности зародыша расположен эмбриобласт.
В середине шестого дня в зародыше насчитывается более ста клеток. В этот период он находится в матке, где происходит его имплантация (от лат. Иnрlаntatio - проникновение), то есть углубление в слизистую оболочку. Количество бластомеров в зародыше при этом увеличивается.
В конце первой недели развития из трофобласта в процессе имплантации образуется двухслойный эпителий, внутренний слой которого называется цитотрофобласт. Он представлен клетками кубической формы. Снаружи находится плазмодиотрофобласт, который называют также синцитиотрофобласты, он представляет собой симпласты, т.е. неподеленную на клеточные территории цитоплазматическую массу с многочисленными ядрами.
Проникновение зародыша в слизистую оболочку матки связано с действием трофобласта, который выделяет гистолитические ферменты, обусловливающие локальное (местное) разрушение внутренней оболочки матки - эндометрия. Зародыш погружается в его толщу и эндометрий смыкается над ним. Таким образом, дальнейшее развитие эмбриона происходит в слизистой оболочке матки.
Трофобласт обеспечивает питание зародыша на ранних этапах его развития, активно участвует в имплантации зародыша и в формировании временного органа - хориона который, взаимодействуя со слизистой оболочкой матки, образует плаценту - внезародышевых орган, который обеспечивает связь зародыша с организмом матери. Развитие, строение и функциональное значение плаценты рассматриваются в курсах эмбриологии и гистологии.
С клеточных элементов эмбриобласта развивается зародыш и другие внезародышевые органы. Одна из существенных особенностей развития человека - очень раннее образование внезародышевой мезодермы. Источник ее возникновения - эмбриобласт. Из него выселяются клетки, в виде полосок заполняют полость бластоцист и выстилают изнутри трофобласт. Внезародышевая мезодерма быстро превращается в внезародышевую мезенхиму, в результате чего внешняя оболочка зародыша состоит из трофобластического эпителия и мезенхимы. Она называется хорионом. Как отмечалось выше, хорион образует зародышевую часть плаценты - органа, обеспечивающего связь зародыша с организмом матери.
Затем начинается гаструляция, которая делится на два этапа. На первом образуются зародышевые листки, а на втором - осевой комплекс, определяющий общий план строения тела позвоночных и человека и зародышевых зачатков, из которых образуются различные ткани.
Зародышевыми листками называют первичные пласты клеток, образующихся в первой фазе гаструляции. Они отличные по расположению (наружный листок - эктодерма, внутренний - энтодерма и средний - мезодерма), размерами и строением клеток и направленностью дальнейшего развития. К осевому комплексу относятся нервная трубка, хорда (спинная струна), дорсальная мезодерма, расположенная по бокам от нервной трубки и хорды, первичная кишка. Во второй фазе гаструляции образуются также эмбриональные зачатки - комплексы клеток, которые возникают из зародышевых листков и начинают разные ткани. Таким образом, из одного и того же эмбрионального листка образуются различные ткани.
Морфологическим проявлением первой фазы гаструляции, который наблюдается в 7,5-недельного зародыша, является разделение эмбриобласта на два слоя - внешний (эпибласт) и внутренний (гипобласт).
Эпибласт имеет зачатки эктодермы, зародышевой мезодермы, хорды (спинной струны) и зародышевой (кишечной) энтодермы. Гипобласт является зачатком внезародышевой или желтковой энтодермы, что представляет собой ту часть внутреннего зародышевого листка, которая впоследствии войдет в состав одного из временных органов - желточного мешка.
Эндодермальных клетки, отделившиеся от эпибласта, начинают обрастать вокруг полости, образовавшейся в расположенных ниже участках внезародышевой мезодермы. Постепенно они приобретают вид чаши, края которой срастаются, в результате чего образуется желточный пузырек. Этот процесс с началом образования желточного мешка аналогичный тому, который характеризует развитие этого внезародышевого органа у млекопитающих.
Впоследствии, после начала имплантации, в эпибласте появляется первичная амниотическая полость за счет появления жидкости, которая раздвигает клетки. Затем кровля этой полости (амниотического пузырька) раскрывается и временно отстраняется извне участком цитотрофобласта. После этого стенки амниотического пузырька растут вверх и сливаются, вследствие чего полость амниотического пузырька снова становится замкнутой, окруженной клетками эпибласта. Этот процесс напоминает возникновение так называемых амниотических складок у птиц и млекопитающих.
С 9 до 14 суток развития зародыш человека имеет такое строение: внешняя стенка, образованная хорионом, состоит из внезародышевой мезенхимы и трофобластического эпителия. Последний, как отмечалось ранее, включает в свой состав цитотрофобласт и плазмодиотрофобласт. В утолщенной стенке зародыша, которая обращена вглубь стенки матки, в внезародышевой мезенхиме содержатся два пузырька, которые контактируют между собой, - амниотический и желточный. Участок амниотического пузырька, прилегающий к желточному, образует утолщение - так называемый зародышевый щиток, из которого формируется тело зародыша. От мезенхимы, ограничивают два пузырьки, к хориону тянется полоска клеток - амниотическая ножка, место отхождения которой соответствует заднему концу тела зародыша.
Благодаря описанным выше процессам зародыш обеспечивается тремя внезародышевыми органами - хорионом, участвующий в образовании плаценты, амнионом и желточным мешком. Из большей части амниотического пузырька формируется внезародышевый орган - амнион, одной из функций которого является образование амниотической жидкости - искусственной водной среды для развивающегося зародыша. С гипобласта образуется желточный пузырек (мешок), который не содержится у человека и большинства млекопитающих желтка, но выполняет важную роль первого органа кроветворения, участвующий в развитии первичных половых клеток.
Таким образом, в процессе эмбрионального развития человека появление ряда внезародышевых органов (хориона, амниона и желточного мешка) предшествует возникновению тела зародыша, что является свидетельством первоочередного создания условий, необходимых для развития эмбриона.
На 15 сутки внутриутробного развития начинается вторая фаза гаструляции, которая происходит одинаково как у птиц, так и у плацентарных млекопитающих. Переход от первой фазы гаструляции ко второй осуществляется постепенно, объединяя признаки первой (образование зародышевых листков) и второй (формирование комплекса осевых органов). Внешним признаком второй фазы гаструляции является появление в заднем конце зародышевого щитка вытянутой в длину полоски клеток, которая называется первичной полоской. На переднем ее конце образуется небольшое поднятие клеток - первичный, или гензеновський узелок.
На вершине первичного узелка возникает маленькая углубление - первичная ямка. В центральной части первичной полоски появляется первичная бороздка, которая является продолжением первичного ямки. Часть материала наружного зародышевого листка через первичную ямку погружается внутрь и входит в состав переднего отдела энтодермы, образуя так называемую передхордальную пластинку, из которой образуется эпителиально выстеленный передний отдел пищеварительного канала и две передние пары сомиты (сегментированных участков дорсальной мезодермы).
Ориентация первичной полоски определяет расположение осевых органов и, таким образом, общий план строения тела позвоночных.
Часть клеток эпибласта мигрирует через первичную полоску и, внедрившись в подчиненную часть гипобласта, образует зачаток кишечной энтодермы, которая впоследствии принимает участие в развитии кишки. Вторая часть гипобласта, как отмечалось выше, идет на образование желтковой энтодермы - внутреннего слоя желточного мешка.
В результате миграции клеток из эпибласта через первичную полоску также возникает зародышевая мезодерма, которая расширяется в латеральных направлениях под эпибласт.
С образованием зародышевой мезодермы тесно связано происхождение спинной струны - хорды. Ее зачаток образуется в виде так называемого хордального (или главного) отростка - тяжа клеток, образовавшихся за счет зародышевой мезодермы, который растет вперед от первоначального (гензенивського) узелка между эпибластом и гипобластом. Хорда определяет местонахождение будущего позвоночного столба, поскольку вокруг нее формируются позвонки, и существенно влияет на развитие нервной системы. У высших млекопитающих остатки хорды сохраняются и в постнатальном периоде развития в составе студенистого ядра, nucleus pulposus, межпозвоночных дисков.
Верхний слой клеток зародышевого щитка после образования хорды превращается в эктодерму. Под влиянием хорды или хордомезодермы на эктодерму, содержащейся над ней, последняя утолщается и превращается в нервную пластинку, затем в удлиненный нервный клубок, а в дальнейшем - в нервную трубку, за счет которой образуется как центральная, так и периферическая нервная система.
В конце второй - начале третьей недели эмбрионального развития закладывается четвертый внезародышевый орган - аллантоис. Сначала он имеет вид выроста желточного мешка, слепо заканчивается и врастает в амниотическую ножку. Позднее (после образования кишки) аллантоис отходит от передней стенки заднего отдела кишечной трубки. Вслед за образованием нервной трубки слои мезодермы, лежащие по бокам от нее и от хорды, подлежат сегментации. Латеральные отделы мезодермы, которые позже оказываются в составе брюшной части зародыша и названные поэтому брюшной мезодермой, расщепляются на два слоя: наружный, контактирующий с эктодермой (Париетальный листок) и внутренний, соединенный с энтодермой (висцеральный листок). Сомиты соединены с вентральной мезодермой тонкими тяжами клеток, называемых промежуточной мезодермой. Затем сомиты делятся на три части: дорсолатеральную (дерматом), медиовентральную (склеротом) и промежуточную (миотом). С появлением сомит начинается сомитный период развития зародыша. На 21-й день в его составе обнаруживается 2-3 пары сомиты; на 23-й день - 10 пар; на 25-й день - 14 пар; на 27-й день - 25 пар; в конце 5 недели - 43-44 пары.
Промежутки между зародышевыми листками и основными органами заполняются зародышевой соединительной тканью - мезенхима, которая состоит из веретенообразных или ведротчастых клеток, контактирующих отростками и погружены в аморфное межклеточное вещество. Мезенхима образуется, главным образом, из мезодермы, однако в ее развитии участвуют и другие зародышевые листки, из которых эктодерма (М. Ф. Кащенко).
Когда висцеральный листок вентральной мезодермы вступает в контакт с кишечной энтодермой, тело зародыша начинает отграничиваться от внезародышевых органов туловищными складками. Этот процесс начинается с вентрального прогиба краев зародыша, который в результате приобретает дорсальную выпуклость. Затем изогнутые края зародыша в главной и каудальной частях начинают углубляться. Расширение этих отделяя складки приводит к образованию боковых и брюшных стенок зародыша, а также возникновение так называемого желточного стебелька, которое связывает его с желточным мешком. С заглублением туловищной складки кишечная энтодерма и висцеральный листок вентральной мезодермы сворачиваются в трубку, что приводит к образованию кишки. Между тем, как последняя включает в свой состав кишечную ентодерму, желточный мешок содержит желтковую ентодерму. Аллантоис, который ранее имел вид выпячивания желточного мешка, теперь отходит от задней кишки.
С разрастанием амниотической оболочки растет объем амниона, который приближается к хориону и срастается с ним. Амниотическая ножка при этом перемещается из каудального участка в вентральные стенки зародыша и соединяется с амнионом, образуя пупочный канатик (пуповину). Аллантоис, ранее проник в амниотическую ножку, частично включается в состав пуповины. В процессе этих преобразований желточный мешок удаляется от зародыша, а его связь с кишечником сохраняется благодаря трубчатой желтково-кишечной протоке. Последний наряду с аллантоисом также находится в составе пупочного канатика. Впоследствии аллантоис и желтково-кишечная протока, входящие в состав пуповины, редуцируются.
