Ранние стадии развития зародыша человека

Для понимания особенностей строения тела человека необходимо познакомиться с основными ранними стадиями развития человеческого организма. Объединение (слияние) яйцеклетки (овоцит) и сперматозоида (спермий), т.е. оплодотворение, чаще всего происходит в просвете маточной трубы. Слившиеся половые клетки получили название зиготы. Зигота (одноклеточный зародыш) обладает всеми свойствами обеих половых клеток. С этого момента начинается развитие нового — дочернего — организма.

Первая неделя развития зародыша — это период дробления зиготы на дочерние клетки (дробление полное, но неравномерное). Дробясь, зародыш одновременно продвигается по маточной трубе в сторону полости матки. Это продолжается 3 — 4 дня, в течение которых зародыш превращается в комочек клеток — бластулу. Образуются крупные темные и мелкие светлые клетки — бластомеры. В последующие дни зародыш продолжает дробиться уже в полости матки. В конце 1-й недели происходит четкое разделение клеток зародыша на поверхностный слой, представленный мелкими светлыми клетками (трофобласт), и внутренний — скопление крупных темных клеток, образующих зачаток зародыша — эмбриобласт (зародышевый узелок). Между поверхностным слоем — трофобластом — и зародышевым узелком скапливается небольшое количество жидкости.

К концу 1-й недели развития (6—7-й день беременности) зародыш внедряется в слизистую оболочку матки. Поверхностные клетки зародыша, образующие пузырек — трофобласт (от греч. trophe — питание, trophicus — трофический, питающий), выделяют фермент, разрыхляющий поверхностный слой слизистой оболочки матки. Последняя уже подготовлена к внедрению в нее зародыша. К моменту овуляции (выделение яйцеклетки из яичника) слизистая оболочка матки становится в 3—4 раза толще (до 8 мм). В ней разрастаются маточные железы и сосуды. Трофобласт образует многочисленные выросты — ворсинки, что увеличивает его поверхность соприкосновения с тканями слизистой оболочки матки, и превращается в питательную оболочку зародыша, которая получила название ворсинчатой оболочки (хорион). Вначале хорион имеет ворсинки со всех сторон, затем эти ворсинки сохраняются только на стороне, обращенной к стенке матки. В этом месте из хориона и прилежащей к нему слизистой оболочки матки развивается новый орган — плацента (детское место). Плацента — это орган, который связывает материнский организм с зародышем и обеспечивает питание последнего.

Вторая неделя жизни зародыша (рис. 010) — это стадия, когда клетки эмбриобласта разделяются на два слоя, из которых образуется два пузырька. Из наружного слоя клеток, прилежащих к трофобласту, образуется эктобластический (амниотический) пузырек, заполненный амниотической жидкостью.

Из внутреннего слоя клеток зародышевого узелка формируется эндобластический (желточный) пузырек. Закладка (“тело”) зародыша находится там, где амниотический пузырек соприкасается с желточным. В этот период зародыш представляет собой двухслойный щиток, состоящий из двух листков: наружного зародышевого (эктодерма) и внутреннего зародышевого (энтодерма). Эктодерма обращена в сторону амниотического пузырька, а энтодерма прилежит к желточному пузырьку. На этой стадии можно определить поверхности зародыша: дорсальная поверхность прилежит к амниотическому пузырьку, а вентральная — к желточному. Полость трофобласта вокруг амниотического и желточного пузырьков рыхло заполнена тяжами клеток внезародышевой мезенхимы. К концу 2-й недели длина зародыша составляет всего 1,5 мм. В этот период зародышевый щиток в своей задней (каудальной) части утолщается — начинают развиваться осевые органы.

Третья неделя жизни зародыша является периодом образования трехслойного щитка (зародыша). Клетки наружной эктодермальной пластинки зародышевого щитка смещаются к заднему его концу, в результате чего образуется валик, вытянутый в направлении оси зародыша. Этот клеточный тяж получил название первичной полоски. В головной (передней) части первичной полоски клетки растут и размножаются быстрее, в результате чего образуется небольшое возвышение — первичный узелок (узелок Гензена). Первичная полоска определяет двустороннюю симметрию тела зародыша, т.е. его правую и левую стороны; первичный узел указывает на краниальный (головной) конец тела зародыша. В результате быстрого роста первичной полоски и первичного узелка, клетки которых прорастают в стороны между эктодермой и энтодермой, образуется средний зародышевый листок — мезодерма. Его клетки разрастаются за пределы зародышевого щитка. Клетки мезодермы, расположенные между листками щитка, называются внутризародышевой мезодермой, а выселившиеся за его пределы — внезародышевой мезодермой.

Часть клеток мезодермы в пределах первичного узелка особенно активно растет вперед, образуя головной (хордальный) отросток. Этот отросток проникает между наружным и внутренним листками от головного до хвостового конца зародыша — формируется клеточный тяж — спинная струна (хорда). Головная (краниальная) часть зародыша растет быстрее, чем хвостовая (каудальная). Последняя вместе с областью первичного бугорка как бы отступает назад. В конце 3-й недели развития кпереди от первичного бугорка в наружном зародышевом листке выделяется полоска активно растущих клеток — нервная пластинка, которая вскоре прогибается, образуя продольную бороздку — нервную бороздку. По мере углубления бороздки ее края утолщаются, сближаются и срастаются друг с другом, замыкая нервную бороздку в нервную трубку. В дальнейшем из нервной трубки развивается вся нервная система. Эктодерма смыкается над образовавшейся нервной трубкой и теряет с ней связь.

В этот же период из задней части внутренней (энтодермальной) пластинки зародышевого щитка во внезародышевую мезенхиму (в так называемую амниотическую ножку) проникает пальцевидный вырост — аллантоис, который у человека определенных функций не выполняет. По ходу аллантоиса от зародыша через амниотическую ножку к ворсинкам хориона прорастают кровеносные пупочные (плацентарные) сосуды. Содержащий кровеносные сосуды тяж, соединяющий зародыш с внезародышевыми оболочками, образует брюшной стебелек. Таким образом, к концу 3-й недели зародыш человека имеет вид трехслойной пластинки, или трехслойного щитка. В области наружного зародышевого листка видна нервная трубка, а глубже — спинная струна, т.е. появляются осевые органы зародыша человека. В этот же период в результате обрастания мезенхимой амниотического и желточного пузырьков формируются амнион и желточный мешок.

Четвертая неделя жизни зародыша (рис. 010) — период, когда зародыш, имеющий вид трехслойного щитка, начинает изгибаться в поперечном и продольном направлениях. Зародышевый щиток становится выпуклым, а его края отграничиваются от амниона глубокой бороздой — туловищной складкой. В результате желточный пузырек подразделяется на две части. Изогнувшийся энтодермальный листок зародышевого щитка образует в теле зародыша трубку — первичную кишку, замкнутую в переднем и заднем отделах. К наружи от туловищной складки (вне зародыша) остается желточный мешок, сообщающийся с первичной кишкой через широкое отверстие.

Первичная кишка спереди закрыта ротоглоточной перепонкой (мембраной), которая отделяет просвет кишки от выпячивания в этом месте эктодермы, получившего название ротовой бухты (ямки). Сзади первичная кишка закрыта клоакальной (заднепроходной) перепонкой (мембраной), отделяющей заднюю часть кишки от впячивания эктодермы — клоакальной (заднепроходной) бухты (ямки). В дальнейшем ротоглоточная мембрана прорывается, в результате чего передний отдел кишки сообщается с ротовой бухтой. Из последней путем сложных превращений формируются полость рта и полость носа. Прорыв клоакальной перепонки происходит гораздо позже — на III мес (лунный месяц равен 28 дням) внутриутробного развития.

В результате обособления и изгибания тело зародыша оказывается окруженным содержимым амниона — амниотической жидкостью, которая выполняет роль защитной среды, предохраняющей зародыш от повреждений, в первую очередь механических (сотрясения). Желточный мешок отстает в росте и на II мес внутриутробного развития имеет вид небольшого мешочка, а затем полностью редуцируется. Брюшной стебелек удлиняется, становится относительно тонким и в дальнейшем получает название пупочного канатика.

Начавшаяся в конце 3-й недели развития зародыша дифференцировка его мезодермы продолжается в течение 4-й недели. (рис. 011) Дорсальная часть мезодермы, расположенная по бокам от хорды, образует парные выступы — сомиты. Сомиты сегментируются, т.е. делятся на метамерно расположенные участки. Поэтому дорсальную часть мезодермы называют сегментированной. Сегментация сомитов происходит постепенно в направлении спереди назад. На 20-й день развития образуется 3-я пара сомитов, к 30-му дню их уже 30, а на 35-й день — 43—44 пары. Вентральная часть мезодермы на сегменты не подразделена, а представлена с каждой стороны двумя пластинками (несегментированная часть мезодермы). Медиальная (висцеральная) пластинка прилежит к энтодерме (первичной кишке) и называется спланхноплеврой. Латеральная (наружная) пластинка прилежит к стенке тела зародыша, к эктодерме, и получила название соматоплевры. Из спланхно- и соматоплевры развивается эпителиальный покров серозных оболочек (мезотелий), а выселяющиеся из них клетки между зародышевыми листками дают начало мезенхиме, из которой образуются собственная пластинка серозных оболочек и подсерозная основа. Мезенхима спланхноплевры идет также на построение всех слоев пищеварительной трубки, кроме эпителия, который формируется из энтодермы. Энтодерма дает начало железам пищевода, желудка, кишки, а также печени с желчевыводящими путями, железистой ткани поджелудочной железы и эпителиальному покрову и железам органов дыхания. Пространство между пластинками несегментированной части мезодермы превращается в полость тела зародыша, которая в организме человека подразделяется на брюшинную, плевральную и перикардиальную полости.

Мезодерма на границе между сомитами и спланхноплеврой образует нефротомы (сегментарные ножки), из которых развиваются канальцы первичной почки. Дорсальная часть мезодермы — сомиты — образует три зачатка. Вентромедиальный участок сомита — склеротом — идет на построение скелетогенной ткани, дающей начало костям и хрящам осевого скелета. Латеральнее его лежит миотом, из которого развивается исчерченная скелетная мускулатура. Еще латеральнее, в дорсолатеральной части сомита, находится особый участок — дерматом, из ткани которого образуется соединительнотканная основа кожи — дерма.

На 4-й неделе из эктодермы формируются зачатки уха (вначале слуховые ямки, затем слуховые пузырьки) и глаза (будущие хрусталики над возникающими из боковых выпячиваний головного мозга глазными пузырями). В это же время преобразовываются висцеральные отделы головы, группирующиеся вокруг ротовой бухты, которую спереди охватывают лобный и верхнечелюстной отростки. Каудальнее последних видны контуры нижнечелюстной и гиоидной (подъязычной) висцеральных дуг.

На передней поверхности туловища зародыша выделяются сердечный, а за ним печеночный бугры. Углубление между этими буграми указывает на место образования поперечной перегородки (septum transversum), одного из зачатков диафрагмы.

Каудальнее печеночного выступа находится брюшной стебелек, включающий крупные кровеносные сосуды и соединяющий эмбрион с внезародышевыми оболочками (пупочный канатик).

Период с 5-й по 8-ю неделю жизни эмбриона (рис. 012) — это период развития органов (органогенез) и тканей (гистогенез). Это период раннего развития сердца, легких, усложнения строения кишечной трубки, формирования висцеральных и жаберных дуг, образования капсул органов чувств; нервная трубка полностью замыкается и расширяется в головном конце (будущий головной мозг). В возрасте около 31—32 дней (5-я неделя, длина зародыша 7,5 см) появляются плавниковоподобные зачатки (почки) рук (на уровне нижних шейных и I грудного сегментов тела), а к 40-му дню — зачатки ног (на уровне нижних поясничных и верхних крестцовых сегментов).

На 6-й неделе заметны закладки наружного уха, с конца 6—7-й недели — пальцев рук, а затем ног (рис. 12).

К концу 7-й недели начинают формироваться веки, благодаря этому глаза обрисовываются более четко.

На 8-й неделе заканчивается закладка органов зародыша.

С 9-й недели, т. е. с начала III мес, зародыш принимает вид человека и называется плодом. На Х мес плод рождается.

Начиная с III мес и в течение всего плодного периода происходят рост и дальнейшее развитие образовавшихся органов и частей тела. В это же время начинается дифференцировка наружных половых органов. Закладываются ногти на пальцах, с конца V мес становятся заметными брови и ресницы. На VII мес открываются веки. С этого времени начинает накапливаться жир в подкожной клетчатке.

Патогенез П. р. (тератогенез) изучен недостаточно. Установлено, что при формировании ВПР на клеточном уровне нарушаются процессы раз­множения, миграции и дифференцировки клеток. В основе терато­генеза на тканевом уровне находятся нарушения отмирания и скле­ивания отдельных клеточных масс и тканей. На уровне органов тератогенез проявляется нарушением процессов их роста, созре­вания и перемещения к месту окончательной локализации.

Формирование ВПР — результат отклонений от нормального развития особи. Такое развитие происходит на протяжении дли­тельного отрезка времени и осуществляется благодаря цепи после­довательных и связанных друг с другом событий. Единый процесс индивидуального развития можно представить основными этапа­ми: гаметогенез, оплодотворение, эмбриональный морфогенез и постэмбриональное развитие.

ВПР формируются в основном в разные периоды эмбриональ­ного морфогенеза, который включает в себя эмбриональный гис­тогенез (возникновение специализированных тканей из малодифференцированных клеток) и эмбриональный органогенез. Эти этапы осуществляются при взаимодействии генома зародыша и организ­ма матери и связаны с процессами размножения, роста, мигра­ции, дифференциации и отмирания клеток и формообразование органов и тканей. Соответственно этим процессам изменяются вре­менные структуры зародыша, формирующиеся на внутриклеточ­ном, клеточном, экстраклеточном, тканевом, межтканевом, орган­ном, межорганном уровнях.

Нарушение любого из вышеперечисленных механизмов в про­цессе эмбриогенеза влечет за собой отклонение от нормального развития и, следовательно, может реализоваться во ВПР.

Последствия вредных воздействий на плод во многом зависят от срока беременности. На ранних сроках (до 11 дня геста-ции) концептус либо погибает, либо продолжает нормально развиваться. Возникновение пороков развития наиболее вероятно во время эмбрионального периода (с 11 по 57 день после зачатия), когда системы и органы проходят стадию формирования и дифференцировки.
ЦНС: аненцефалия - 26 дней,
менингомиелоцеле - 28 дней.
Лицо: расщелина верхней губы - 36 дней, боковые кисты шеи - 8 недель, расщелина верхней челюсти - 10 недель.
Шея: атрезия пищевода - 30 дней,
пищеводно-трахеальные свищи - 30 дней, серозная киста задней поверхности шеи - 40 дней.
Живот: атрезия и свищи прямой кишки - 6 недель, диафрагмальная грыжа - 6 недель, атрезия двенадцатиперстной кишки - 7-8 недель, незавершенный поворот кишечника - 10 недель,
омфалоцеле - 10 недель, дивертикул Меккеля - 10 недель.
Сердце: транспозиция крупных сосудов - 34 дня,
дефект межжелудочковой перегородки - 6 недель, дефект межпредсердной перегородки - 6 недель, открытый артериальный проток - 9-10 месяцев.
Мочеполовая система: экстрофия мочевого пузыря - 30 дней, непроходимость
мочеиспускательного канала - 9 недель, двурогая матка - 10 недель, гипоспадия - 12 недель, крипторхизм - 7-9 месяцев.
Конечности: недоразвитие поясничного и крестцового отделов позвоночника - 21 день, аплазия лучевой кости - 38 дней, синдактилия - 6 недель, симподия - 6 недель.

Формирование большинства П. р. происходит в первые 8—10 нед. беременности. По данным эмбриологов пренатальная гибель зародыша чаще наблюдается в определенные сроки его внутриутробной жизни, в так называемые критические перио­ды. Критические периоды — это периоды в эмбриогенезе, которые отличаются повышенной чувствительностью зародыша к повреж­дающему действию факторов внешней среды. Критические перио­ды совпадают с периодами наиболее интенсивного формирования органов. Выделяют два критических периода, в течение которых зародыш наиболее чувствителен к действию повреждающих факторов. Первый из них приходится на конец 1-й — начало 2-й недели беременности и соответствует имплантации оплодотворенного яйца в слизистую оболочку матки, во время которого воздействие повреждающего фактора в основ­ном приводит к гибели зародыша;

- второй период соответствует плацентации (начало формирова­ния плаценты на 3 — 6-й неделе), когда аналогичный фактор чаще приводит к пороку развития).

С целью установления возможной этиологии П. р. целесообразно время действия предполагаемого фактора сопоставлять не с критическим, а с тератогенетическим терминационным периодом (ТТП). Под последним понимают предельный срок, в течение которого повреждающий фактор может обусловить развитие конкретного П. р. Например, вирус краснухи может оказывать тератогенное дей­ствие на разные органы и системы, что будет зависеть от того, в какой срок беременности мать перенесла это заболевание. Если она заболеет в конце 1-го — начале 2-го мес, то возникают ПР глаз (катаракта и др.), если в течение 2-го мес, то ПР мозга (мик­роцефалия и др.), если в начале 3-го мес, то ПР внутреннего уха. Эти периоды имеют значение лишь для установления ПР, вы­званных тератогенными факторами, так как наследственно обу­словленные ПР связаны с мутациями, которые, как правило, про­изошли у родителей или более отдаленных предков, а не у ребенка с ВПР.