Спеціальна гістологія та ембріологія: Практикум - В. К. Напханюк 2001

Ранні етапи розвитку зародка людини
Ембріональний період

Вивчення основ ембріології людини та знання фізіологічної динаміки особливостей її розвитку в різні терміни ембріонального періоду дозволяє лікарю зрозуміти і по можливості скоригувати патологію розвитку, а в деяких випадках навіть запобігти їй. Уявлення про взаємовідношення плода з материнським організмом дає можливість оцінити весь цикл біологічних явищ, які супроводжують перебіг вагітності, що є важливим для визначення тактики ведення пологів і прогнозування здоров’я плода.

У внутрішньоутробному періоді розвитку людини розрізняють ембріональний (перші 8 тиж) і плодовий періоди.

Ембріональний період (periodus embryonica) характеризується тим, що в цей час починають свій розвиток усі ембріональні й неембріональні структури. Три зародкові листки, які утворились за цей час, диференціюються в різні тканини й органи. До кінця ембріонального періоду всі головні органні системи не тільки починають розвиватися, але багато з них виявляють певну функціональну активність. У розвитку людини цей період є критичним; він особливо піддається впливу материнського організму та найрізноманітніших факторів зовнішнього середовища. Ембріональний період починається із запліднення.

Запліднення (fertilisatio) — це процес злиття чоловічих і жіночих статевих клітин, внаслідок чого виникає одноклітинний зародок — зигота.

Запліднення у людини моноспермне і за своєю динамікою не відрізняється від запліднення інших ссавців.

Після овуляції яйцеклітина (овоцит II) потрапляє на фімбрії труби і проходить до її ампулярної частини. Яйцеклітина оточена променистим вінцем і перебуває в метафазі другого поділу дозрівання (рис. 80).

Сперматозоїд, потрапивши до статевих шляхів, зазнає капацитації (рис. 81), яка триває близько 7 год: глікопротеїдне покриття і протеїни сім’яної плазми зникають із плазматичної мембрани в ділянці акросоми сперматозоїда, що спричинює акросомальну реакцію. Після капацитації при іміграції сперматозоїда до променистого вінця відбувається акросомальна реакція. Зовнішня мембрана акросоми в багатьох ділянках «зливається» з передніми 2/3 цитоплазматичної мембрани головки сперматозоїда. Після злиття мембрани розриваються й утворюються маленькі пухирці та численні отвори, через які виходять протеолітичні ферменти акросоми. Фермент гіалуронідаза ініціює «розсіювання» клітин променистого вінця, а трипсиноподібна субстанція допомагає сперматозоїду подолати прозору зону. Прозора зона утримує сперматозоїди, що пов’язано з наявністю на її поверхні рецепторів для сперматозоїдів — глікопротеїдів (кількість рецепторів досягає безлічі). Ці глікопротеїди індукують акросомальну реакцію. Прозора зона контактує з акросомальними ферментами, відмежованими від іншої частини сперматозоїда внутрішньою частиною акросомальної мембрани.

Ферменти руйнують прозору зону, і один з безлічі сперматозоїдів проходить у перивітеліновий простір — ділянку між прозорою зоною і мембраною овоцита.

Відбувається злиття мембрани овоцита і збереженої після акросомальної реакції частини мембрани на головці спермія (рис. 81). У цитоплазму овоцита людини проникають головка і хвостова частина сперматозоїда, плазматична мембрана його при цьому залишається за межами поверхні овоцита. Протягом кількох секунд змінюються властивості мембрани овоцита і вона стає несприйнятною до інших сперматозоїдів (запобігається поліспермія). В овоциті виникає кортикальна реакція — викид ферментів, кортикальних гранул, під дією яких втрачається здатність прикріпляти сперматозоїди, тобто рецепторна активність.

Сперматозоїд, який проник, активує клітинні та молекулярні процеси в яйцеклітині, яка негайно закінчує другий мейотичний поділ, утворюючи друге полярне тільце (ядро такої яйцеклітини називають жіночим пронуклеусом). У сперматозоїда, який рухається в цей час до жіночого пронуклеусу, відбувається дегенерація хвоста. Його ядро спочатку темніше, ніж жіноче, після цього внаслідок обводнення стає світлішим, і ці відміни редукуються (ядро сперматозоїда називають чоловічим пронуклеусом). Запліднення закінчується втратою ядерних мембран пронуклеусами, їх злиттям і об’єднанням хромосом.

Рис. 80. Овоцит перед заплідненням:

а — овоцит із фолікула; б — овоцит з першим полярним тільцем

Рис. 81. Запліднення у людини:

А — схема запліднення (I, II); Б — яйцеклітина в матковій трубі; В, Г — стадії зближення пронуклеусів (за Петровим); Д — стадія пронуклеусів через 16-18 год після запліднення (фазовий контраст, препарат);

1 — просвіт труби; 2 — стінка труби; 3 — яйцеклітина (вторинний овоцит); 4 — прозора зона; 5 — променистий вінець; 6 — ламелярні структури; 7 — мікроворсинки; 8 — сперматозоїд у процесі капацитації (а); акросомної реакції і виділення ферментів (б); пенетрує мембрану яйцеклітини, залишаючи плазматичну мембрану (в); проникає до цитоплазми яйцеклітини (г); 9 — жіночий пронуклеус; 10 — чоловічий пронуклеус; 11 — мейотичне веретено поділу; 12 — мітотичне веретено поділу; 13 — хромосоми пронуклеусів; 14 — полярні тільця; 15 — дегенеруючий хвіст спермія; д — утворення чоловічого пронуклеуса, дегенерація хвоста сперматозоїда, е — злиття пронуклеусів; ж — зигота, мітотичне веретено 1-го поділу

Внаслідок запліднення відновлюється диплоїдний набір хромосом і забезпечуються нові варіації в їх структурі. Результатом запліднення є ініціація дроблення зиготи. Без запліднення овоцит дегенерує на 2-гу добу після овуляції.

Дроблення (fissio) — послідовний мітотичний поділ зиготи на клітини (бластомери) без наступного росту їх до розмірів материнської.

Характер дроблення у людини в загальних рисах схожий на дроблення в інших ссавців. Дроблення зиготи людини — повне субеквальне асинхронне. З перших поділів утворюються два види бластомерів: одні більші і темніші, другі — дрібніші і світлі. Дроблення зиготи відбувається під кінець 1-ї доби після запліднення (рис. 82).

З темних бластомерів утворюється ембріобласт (embryoblastus), зі світлих — трофобласт (trophoblastus), який обростає ембріобласт. Цю стадію зародка називають стеробластулою, або морулою (лат. morula — ягідка) (рис. 83). Термін «морула» застосовується щодо зародка, який не має порожнини. Після цього з стеробластули утворюється бластоциста — зародок у вигляді пухирця. Бластоцита складається з трофобласта, який оточує порожнину бластоцисти, де з боку порожнини до трофобласта прикріплюється ембріобласт у вигляді зародкового вузлика (рис. 84).

Після цього (вже в матці) настає гаструляція. Перша фаза гаструляції відбувається шляхом деламінації з 7-ї до 15-ї доби (рис. 85). Друга фаза гаструляції має в своїй основі механізм іміграції і відбувається на 15-17-ту добу.

Рис. 82. Дроблення зиготи людини. Стадія двох бластомерів

Рис. 83. Клітинна стеробластула людини на 4-й день внутрішньоутробного розвитку:

1 — клітини трофобласта; 2 — клітини ембріобласта; 3 — редукційне тільце; 4 — залишки блискучої зони

Внаслідок гаструляції утворюються зародкові листки і в цей же час — позазародкові органи, які є тимчасовими і функціонують тільки в періоді внутрішньоутробного розвитку зародка.

На цьому етапі відбувається імплантація (лат. implantatatio — вростання, укорінення) зародка до слизової оболонки матки. Імплантація починається з 7-ї доби після запліднення і триває близько 40 год. Розрізняють дві стадії імплантації: адгезія (прилипання) і інвазія (проникнення).

На першій стадії трофобласт прикріплюється до слизової оболонки матки і в ньому починають диференціюватися два шари — цитотрофобласт і симпластотрофобласт (плазмодіотрофобласт).

Під час другої стадії симпластотрофобласт, який виробляє протеолітичні ферменти, руйнує слизову оболонку матки. При цьому ворсинки трофобласта, які формуються, проникають до матки і послідовно руйнують її епітелій, а потім підлягаючу сполучну тканину та стінки судин. Трофобласт вступає в безпосередній контакт із материнською кров’ю. Утворюється імплантаційна ямка, в якій навколо зародка з’являються ділянки кровопідтікання. Трофобласт спочатку (перші 2 тиж) споживає продукти розпаду материнських тканин (гістіотрофний тип живлення), потім живлення зародка здійснюється безпосередньо з материнської крові (гематотрофний тип живлення).

Рис. 84. Клітинна бластула людини на 4-5-й день внутрішньоутробного розвитку:

1 — трофобласт; 2 — ембріобласт; 3 — порожнина бластули

Рис. 85. Перша фаза гаструляції (7,5 діб):

1 — епібласт (ектодерма); 2 — гіпобласт (ентодерма); 3 — порожнина бластоцисти; 4 — трофобласт; 5 — первинні ворсинки

У процесі розвитку зародка модифікації відбуваються водночас як у тілі самого зародка, так і в позазародкових органах, які на ранніх стадіях ембріогенезу людини розвиваються швидше, ніж тіло зародка, забезпечуючи необхідні умови для його розвитку. До позазародкових органів належать: амніон, хоріон, жовтковий мішок; алантоїс, серозна оболонка, плацента.

Клітини ембріобласта розщеплюються на два листки: зовнішній епібласт (включає матеріал ектодерми, нервової пластинки, мезодерми і хорди), прилеглий до трофобласта, і внутрішній гіпобласт (включає матеріал зародкової та позазародкової ектодерми), повернений до порожнини бластоцисти.

Одночасно в зародковому вузлику внаслідок накопичення рідини в центрі клітинної маси утворюється порожнина. Клітини, які розташовуються навколо неї, набирають епітеліоподібної форми. Так виникає амніотичний пухирець (amnion primitivum), дно якого є ектодермою тіла самого зародка. Друга частина стінки амніотичного пухирця є позазародковою ектодермою. Клітини гіпобласта, які розмножуються, утворюють жовтковий пухирець (saccus vitelinus), дах якого повернутий до дна амніотичного пухирця. Це зародкова ентодерма. Прилеглі один до одного дно амніотичного і дах жовткового пухирців утворюють зародковий щиток — той матеріал, з якого в подальшому формується тіло зародка.

На 7-му добу виявляються клітини, що виселилися з зародкового щитка, які розташовуються у порожнині бластоцисти та формують позазародкову мезодерму (мезенхіму). До 11-ї доби вона заповнює порожнину бластоцисти. Мезенхіма підростає до трофобласта і вростає у нього, при цьому формується хоріон — ворсинчаста оболонка зародка з первинними хоріальними ворсинками. Позазародкова мезодерма бере участь у формуванні закладень амніотичного (разом з ектодермою) і жовткового (разом з ентодермою) пухирців. Щільний мезодермальний тяж, так звана амніотична ніжка, з’єднує амніотичний пухирець із трофобластом (рис. 86).

Друга фаза гаструляції відбувається на 15-17-ту добу. Внаслідок іміграції клітинного матеріалу зародкового щитка утворюється первинна смужка, первинний (гензенівський) вузлик і хордальний відросток (рис. 87).

Процес утворення смужки і первинного (гензенівського) вузлика відбувається шляхом зміщення клітин ектодерми зародкового щитка в ямку до його заднього кінця. Клітини ектодерми, розташовані попереду первинного вузлика, зміщуються до простору між ектодермою, утворюючи мезодермальні крила. Зародок стає тришаровим, складається з ектодерми, ентодерми і мезодерми, і схожий на зародок птахів.

Під час другої фази гаструляції виникають осьові органи: хорда, нервова трубка, дорзальна (спинна) мезодерма — соміти. Осьові органи утворюються з клітин зародкового щитка шляхом їх розмноження і переміщення, як і в зародка птахів.

На 18-ту добу в ектодермі намічається нервова пластинка, яка пізніше перетворюється в нервовий жолобок, а потім у нервову трубку — джерело розвитку всієї нервової системи.

На 20-ту добу утворюється тулубна складка, внаслідок чого зародок відокремлюється від жовткового мішка і зародкова ентодерма скручується в кишкову трубку.

Після 20-ї доби процесу диференціювання зазнає мезодерма. Вона диференціюється на соміти, ніжки сомітів (нефротоми) і спланхнотоми.

Хондральний відросток редукується.

Хоріон (chorion) — ворсинчасті розрощення трофобласта, які складаються з двох структурних компонентів — епітелію і позазародкової мезодерми (мезенхіми). Спочатку ці розрощення утворюються по всій поверхні трофобласта і мають назву первинних ворсинок. В подальшому у цій частині хоріона, яка повернута до стінки матки, ворсинки посилено розвиваються, стають численними і розгалуженими і називаються вторинними. Вони містять сполучну тканину з кровоносними судинами. З цього моменту хоріон розділяється на два відділи — гіллястий (chorion fundosum) і гладкий (chorion laeve). В ділянці гіллястого хоріона формується плацента. Пуповинні судини, які виходять із тіла зародка по амніотичній ніжці, вростають у хоріон і розгалужуються в ньому. Ворсинка покрита трофобластичним епітелієм — цитотрофобластом і симпластотрофобластом. У плаценті розрізняють зародкову частину (parsfetalis), сформовану ворсинками хоріона, і материнську(pars materna), яка складається з дуже видозміненої ділянки слизової оболонки матки — базального ендометрію (stratum basale endometrii).

Рис. 86. Зародок людини на 11,5 добу розвитку:

1 — епітелій слизової оболонки матки; 2 — сполучнотканинний шар слизової оболонки матки; 3 — первинні ворсини; 4 — лакуни в слизовій оболонці матки, заповнені кров’ю; 5 — симпластична частина хоріального епітелію (симпластотрофобласт); 6 — клітинна частина хоріального епітелію (цитотрофобласт); 7 — позазародкова мезодерма (мезенхіма); 8 — ентодерма; 9 — ектодерма; 10 — амніотичний пухирець

Плацента (placenta) виконує різні функції: трофічну, екскреторну, дихальну, бар’єрну. Вона також є органом імунного захисту й ендокринним органом і виробляє гормони — хоріальний гонадотропін, прогестерон, соматотропін та маматропін.

Жовтковий мішок (saccus vitellinus) утворюється з позазародкової ентодерми жовткового пухирця і позазародкової мезодерми. Оскільки розвиток людини відбувається в організмі матері, він втрачає трофічну функцію. В його стінці відбувається кровотворення. Як кровотворний орган, він функціонує до 7-8-го тижня, а після цього зазнає інволюції. У стінці жовткового мішка утворюються первинні статеві клітини — гонобласти, які мігрують із нього з кров’ю до зачатка статевих залоз.

Рис. 87. Зародок людини на 15-ту добу розвитку:

1 — амніотичний пухирець; 2 — жовтковий пухирець; 3 — зародковий щиток; 4 — амніотична ніжка; 5 — хоріон (епітелій і сполучна тканина); 6 — вторинні ворсинки хоріона; 7 — позазародкова мезодерма (мезенхіма)

Алантоїс (allantois) — довгастий вирост ентодерми первинної кишки і вісцеральної мезодерми. Він розташовується біля жовткового мішка і по амніотичній ніжці підростає до хоріона.

Вклинюючись до амніотичної ніжки, алантоїс росте спочатку збоку від жовткового мішка, а після цього під тиском стінок амніона поступово зміщується зі свого первинного положення на черевний бік і зближується з редукованим жовтковим мішком. У стінці алантоїса утворюються пуповинні судини, кінцеві розгалуження яких залягають у стромі ворсин. Редукований жовтковий мішок разом з алантоїсом і пуповинними судинами проходить по пуповинному канатику, який із ростом зародка значно подовжується. В подальшому до складу пуповинного канатика входять тільки пуповинні артерії і вени, які з’єднують судинну систему зародка з материнською.

Амніон (amnion) утворюють позазародкова ектодерма і позазародкова мезодерма амніотичного пухирця. Він дуже швидко збільшується в розмірах і до кінця 7-го тижня його сполучна тканина входить у контакт зі сполучною тканиною хоріона. Епітелій амніона переходить на амніотичну ніжку, яка пізніше перетворюється на пуповинний канатик.

Амніотична оболонка утворює стінку порожнини, в якій знаходиться плід. Порожнина заповнена рідиною. Рідина виробляється клітинами ектодерми амніотичної оболонки, повернутої до порожнини амніона. Рідина (навколоплідні води) забезпечує умови для вільного розвитку зародка, підтримує до кінця вагітності необхідний склад і концентрацію солі. Вона захищає плід від механічного пошкодження. В момент пологів водна оболонка створює умови для проходження плода через пологові шляхи (рівномірне розширення каналу шийки матки).

Препарат 1. Плацента людини (рис. 88).

Мале збільшення. Знайти дитячу частину плаценти, а в ній — амніотичну оболонку, яка визначається за вільним краєм органа, покритим одношаровим кубічним епітелієм. Під ним розміщена хоріальна пластинка, утворена сполучною тканиною з великими кровоносними судинами. На протилежному від амніона боці від хоріальної пластинки відходять ворсинки. У ворсинках, зрізаних поперек, зовні розміщується симпластотрофобласт — ділянки темно-фіолетового кольору, які містять скупчення ядер. Всередину від симпластотрофобласта у ворсинці розташований цитотрофобласт — один шар клітин. Основу ворсинки утворено сполучною тканиною з кровоносними судинами, заповненими кров’ю зародка. Зовні ворсинки вкриті аморфною оксифільною масою — фібриноїдом. Між ворсинками розміщуються лакуни, заповнені материнською кров’ю.

Знайти материнську частину плаценти, а в ній — базальну відпадну оболонку (базальну пластинку), яка розташована з одного вільного краю плаценти і представлена шаром волокнистої сполучної тканини. Від неї відходять слолучнотканинні перегородки, які розміщуються між ворсинками хоріона. В сполучній тканині знайти децидуальні клітини — великі за розміром з чіткими межами, круглими ядрами, оксифільною цитоплазмою; вони розташовуються між скупченнями.

Рис. 88. Плацента людини. Забарвлення гематоксилін-еозином:

1 — хоріальні ворсинки; 2 — симпластотрофобласт; 4 — цитотрофобласт; 4 — базальна відпадна пластинка; 5 — лакуни з материнською кров’ю; 6 — септи; 7 — децидуальні клітини

На рисунку позначити: 1) хоріальну пластинку; 2) хоріальні ворсинки; 3) симпластотрофобласт; 4) цитотрофобласт; 5) базальну відпадну пластинку; 6) лакуни з материнською кров’ю; 7) септи; 8) децидуальні клітини.

Препарат 2. Пуповина (рис. 89).

Мале збільшення. Знайти амніотичну оболонку, яка покриває зовні пуповину і представлена одношаровим плоским епітелієм. З середини від амніотичного епітелію знаходиться слизова сполучна тканина (вартонові драглі), в якій є дві пуповинні артерії та одна пуповинна вена.

На рисунку позначити: 1) амніотичний епітелій; 2) вартонові драглі; 3) пуповинні артерії; 4) пуповинну вену.

Препарат 3. Молочна залоза в стані лактації (рис. 90).

Мале збільшення. Знайти часточки залози, які представлені скупченням кінцевих секреторних відділів. Між ними розміщуються міжчасточкові перегородки, утворені широкими прошарками пухкої волокнистої сполучної тканини. В часточці багато альвеол, які мають порожнини різної форми та розмірів. В часточках та міжчасточкових перегородках є молочні протоки, вистелені кубічним і призматичним епітелієм.

Рис. 89. Пуповина. Забарвлення гематоксилін-еозином:

1 — амніотичний епітелій; 2 — вартонові драглі; 3 — пуповинні артерії; 4 — пуповинна вена

Велике збільшення. Знайти в альвеолах лактоцити з ядрами круглої форми, а також міоепітеліальні клітини, які визначаються за ядрами паличкоподібної форми, розміщеними зовні альвеол.

Рис. 90. Молочна залоза в стані лактації. Забарвлення гематоксилін-еозином:

1 — секреторний кінцевий відділ; 2 — міоепітеліальна клітина; 3 — прошарки сполучної тканини; 4 — міжчасточкова молочна протока

На рисунку позначити: 1) часточку залози; 2) секреторний кінцевий відділ; 3) міоепітеліальну клітину; 4) прошарки сполучної тканини; 5) міжчасточкову молочну протоку.

Контрольні питання

1. Охарактеризуйте періоди внутрішньоутробного розвитку людини.

2. Механізм запліднення.

3. Дроблення. Механізм дроблення.

4. Утворення бластули.

5. Імплантація.

6. Утворення ембріобласта.

7. Трофобласт.

8. Гаструляція та її фази.

9. Хоріон.

10. Алантоїс.

11. Амніон.

Ситуаційні задачі

1. Під час аборту видалено зародок, що має вигляд пухирця, стінка якого утворена шаром сплющених клітин. На одному з полюсів до них прикріплюється група округлих клітин у вигляді вузлика, що межують з ексцентрично розташованою порожниною. Визначити стадію розвитку зародка, термін вагітності.

2. Під час раннього розвитку зародка, на стадії бластоцисти, відбувся розподіл ембріобласта на дві компактні групи. До чого приведе подальший розвиток зародка?

3. При зануренні зародка у слизову оболонку матки на його ембріональному полюсі утворився шар сплющених клітин, на якому розміщуються великі багатоядерні структури. Назвіть етап ембріонального розвитку та шлях його продовження у людини. Які елементи у стінці зародка диференціюються в цей період.

4. У каудальному відділі зародка стінка кишкової трубки утворює вип’ячування, до складу якого входить ентодерма, вісцеральний листок мезодерми. Назвіть позазародковий орган, який формується. Які функції він здійснюватиме?

5. На початку 2-го тижня розвитку між клітинами зародкового вузлика людини формуються щілинні простори, які зливаються пізніше в єдину порожнину. Назвіть стадію розвитку зародка і закладення позазародкового органа, який формується в цей період.

6. На певному етапі розвитку людини між судинною системою матері і плода встановлюється особливий функціональний зв’язок. Який орган здійснює цей зв’язок, з якого тижня вагітності?

Приблизні екзаменаційні питання

1. Етапи ембріогенезу. Запліднення і дроблення у людини. Бластоциста.

2. Гаструляція у людини. Значення цього процесу.

3. Особливості розвитку людини на 2-3-му тижні ембріогенезу.

4. Амніон. Утворення, будова, значення.

5. Хоріон. Утворення, будова, значення.

6. Жовтковий мішок і алантоїс. Утворення, будова, значення у хребетних тварин і людини.

7. Плацента людини. Її розвиток, будова і функціональне значення.