3.1. Желточный мешок
Желточный
мешок характерен для всех животных с
неличиночным типом развития, яйца
которых богаты желтком (рыбы, рептилии,
птицы). У рыб желточный мешок образуется
из клеточного материала трех зародышевых
листков, то есть экто-, энто- и мезодермы.
У рептилий и птиц внутренний слой
желточного мешка имеет энтодермальное,
а наружный — мезодермальное происхождение.
У
млекопитающих, хотя и нет в яйцеклетках
запаса желтка, желточный мешок имеется.
Это может быть связано с его важными
вторичными функциями. Образуется он из
спланхноплевры, которая возникает из
образований мезодермального и
энтодермального происхождения.
Спланхноплевра расщепляется на
внутризародышевую и внезародышевую
части. Из внезародышевой части формируется
желточный мешок.
В
стенки желточного мешка врастают
кровеносные сосуды, которые образуют
густую капиллярную сеть. Клетки стенки
желточного мешка выделяют ферменты,
расщепляющие питательные вещества
желтка, которые поступают в кровеносные
капилляры и далее в организм зародыша.
Таким образом, желточный мешок выполняет
трофическую
функцию.
Желточный мешок является также местом
размножения клеток крови, то есть
выполняет кроветворную
функцию.
У
млекопитающих энтодерма желточного
мешка служит
местом образования первичных половых
клеток.
Кроме того, желточный мешок млекопитающих
заполнен жидкостью, отличающейся высокой
концентрацией аминокислот и глюкозы,
что указывает на возможность обмена
белков
в желточном мешке. У разных млекопитающих
желточный мешок развит по-разному: у
хищников он большой с сильно развитой
сетью сосудов. А у приматов сильно
сморщивается и исчезает без остатка до
родов.
Судьба
желточного мешка у разных животных
различна. У птиц к концу инкубации
остатки желточного мешка находятся
внутри зародыша, после чего он быстро
рассасывается и исчезает. У млекопитающих
редуцированный желточный мешок входит
в состав плаценты.
Образование зародышевых листков
Зигота (оплодотворенная яйцеклетка животного) начинает делиться. На раннем этапе развития эмбриона клетки интенсивно делятся способом митоза, образуя шаровидную структуру — морулу, а затем — бластулу. Ее отличие от морулы заключается в том, что на этой стадии клетки (их называют бластомерами) расходятся от центра к периферии, а в середине образуется так называемый бластодермический пузырек. Бластула, таким образом, представляет собой однослойный зародыш.
После окончания этого периода эмбрионального развития представителей животного мира, именуемого дроблением, наступает черед этапа гаструляции. Отличие этих этапов онтогенеза кардинальное. В первом случае оплодотворенное яйцо делится на множество бластомеров (более мелких клеток), не меняясь при этом в массе и объеме. Основное значение дробления — переход зародыша от одной клетки к многоклеточности. Наступающая же после дробления гаструляция предполагает дифференцировку клеток. На этом этапе и появляются так называемые зародышевые листки. Это определенные группы клеток, из которых впоследствии образуются те или иные ткани и органы.
Газообмен с окружающей средой хорион
Почти сразу же после образования задней кишки эмбриона в ее стенке возникает дивертикул, называемый аллантоисом. Стенка аллантоиса в связи с характером своего возникновения построена из спланхноплевры. У птиц, рептилий и большинства низших млекопитающих дистальная часть аллантоисного дивертикула расширяется в мешок, выступающий во внезародышевый целом.
Аллантоис человека имеет лишь рудиментарный трубчатый просвет, граничащий с районом брюшного стебелька, но его мезодерма и кровеносные сосуды растут далеко за пределы его просвета, наподобие сходных отношений аллантоидных сосудов у более примитивных видов, имеющих мешковидный аллантоие. Независимо от различий в форме и размерах просвета, аллантоие, увеличиваясь, в конце концов приходит в соприкосновение и срастается с внутренней поверхностью серозной оболочки.
Термин хорион применяется к зародышевой оболочке, вторично образующейся путем объединения аллантоиса с серозной оболочкой. У видов, имеющих мешковидный аллантоие (например, свинья), хорион является в сущности слоем аллантоидной спланхноплевры, сросшейся мезодермальной поверхностью со слоем серозной соматоплевры. У эмбрионов приматов, где просвет аллантоиса рудиментарен, образование хориона отличается тем, что энтодерма в нем не участвует.
Однако аллантоидная мезодерма и сосуды продолжаются дистально за пределы рудиментарного просвета аллантоиса и распространяются по внутренней поверхности серозной оболочки таким же в основном образом, как и у менее организованных животных.
Величина просвета аллантоиса играет второстепенную роль, так как главное функциональное значение этого срастания между аллантоисом и серозной оболочкой заключается в создающихся при этом отношениях между сосудами.
У низших млекопитающих, на которых мы должны обратить свое внимание для того, чтобы понять происхождение этих отношений, серозная оболочка является тонкой мембраной, распространяющейся на относительно большое расстояние в сторону от места своего образования у вентральной стенки тела. Она весьма небогата сосудами
Способ образования амниона из внутренних крыльев тех же складок, из которых возникает и серозная оболочка, приводит к созданию весьма скудного кровоснабжения; при обособлении амниона в виде отдельного мешка первоначальная связь серозной оболочки с эмбрионом резко уменьшается и это создает механические затруднения для поддержания даже небольших первоначальных сосудистых связей.
Наличие аллантоиса создает выход из этого тупика. В стенках образующегося из задней кишки аллантоиса быстро развивается густое сплетение сосудов. Это сплетение связано через большие артерии и вены непосредственно с основными кровеносными сосудами эмбриона. Поэтому срастание аллантоиса с внутренней поверхностью серозной оболочки обеспечивает этому бедно васкуляризованному слою обильное кровоснабжение. Разные группы животных отличаются по взаимоотношениям составных частей хориона и сам хорион встречает совершенно различные условия среды.
Тем не менее описанный механизм васкуляризации самых наружных оболочек эмбриона в основном всюду одинаков. Будет ли это эмбрион птиц, зависящий от сосудистой системы при газообмене с наружным воздухом через пористую оболочку, или это эмбрион млекопитающих, зависящий от нее при осуществлении обмена веществ с маткой, — все это не изменяет сути дела. Самая наружная оболочка, окружающая эмбрион, является слоем, расположенным наиболее благоприятно для осуществления обмена с окружающей средой.
В интересах этого обмена эмбрион должен иметь обильную сосудистую сеть, сообщающуюся с тем местом, где происходит обмен. Если, рассматривая хорион, иметь в виду эти характерные жизненно важные сосудистые отношения и способ, с помощью которого эти отношения устанавливаются, то аналогия между хорионом человека и более примитивным типом аллантоидного хориона станет вполне очевидной. Если же замечать только такие случайные явления, как разницу в размерах просвета аллантоиса, то ясность этих отношений неизбежно должна исчезнуть.
Органы зародыша обеспечивающие его связь с окружающей средой называется
В процессе эмбриогенеза человека формируются следующие внезародышевые органы: амнион, желточный мешок, аллантоис, хорион и плацента. В их образовании участвуют все три зародышевых листка, а также ткани материнского организма (материнская часть плаценты).
Трофобласт. В результате первого деления дробления зиготы формируются неравнозначные бластомеры. В частности, мелкие светлые бластомеры активно пролиферируют и сравнительно быстро создают для темных бластомеров внешнее покрытие, именуемое трофэктодермой бластоцисты (В.Д. Новиков, 1998).
Последняя является источником развития трофобласта, который возникает в процессе взаимодействия зародыша со слизистой оболочкой матки. Трофэктодерма из одного слоя клеток превращается в трофобласт. Наружная его часть преобразуется в симпласт (симпластотрофобласт) — в этой части исчезают межклеточные границы, и ядра клеток оказываются в общей симпластической плазме.
Внутренняя часть трофобласта сохраняет клеточное строение, в связи с чем называется цитотрофобластом (или слоем Лангганса). Цито- и симпластотрофобласт структурно и метаболически связаны и совместно с мезенхимой формируют ворсинки хориона, создавая для них внешнее клеточно-симпластическое покрытие. Трофобласт обеспечивает имплантацию зародыша и формирование важнейшего внезародышевого (провизорного) органа — плаценты.
Имплантация зародыша активизирует пролиферативные и миграционные процессы в эмбриобласте. Это приводит к развитию других внезародышевых органов — амниона, желточного мешка, аллантоиса и хориона (в период с 7-х по 14-е сутки эмбриогенеза).
Амнион.
Амнион (водная, амниотическая оболочка), представляет собой полый орган (мешок), заполненный жидкостью (околоплодными водами), в которой находится и развивается зародыш. Основная функция амниона — выработка околоплодных вод, которые обеспечивают оптимальную среду для развития зародыша и предохраняют его от высыхания и механических воздействий. Амнион возникает из материала эпибласта путем образования в его толще полости — амниотического пузырька.
В процессе развития эпителий амниона (сначала однослойный плоский) на 3-м месяце эмбриогенеза преобразуется в призматический. Располагается эпителий на базальной мембране, под которой находится более плотный слой соединительной ткани. Далее располагается губчатый слой рыхлой волокнистой соединительной ткани, пространственно связанный со стромой гладкого и ворсинчатого хориона.
Эпителиоциты амниона обладают секреторной (в плацентарной части) и всасывающей (во внеплацентарной части) активностью. Амниотическая жидкость постоянно обменивается, имеет сложный химический состав, изменяющийся в ходе развития плода
Помимо указанных выше функций, амниотическая жидкость имеет важное значение для формообразовательных процессов — развития ротовой и носовой полостей, органов дыхания, пищеварения
Количество вод с течением беременности увеличивается и к родам достигает 0,5-1,5 л, коррелируя с длиной и массой плода и сроком беременности. В околоплодных водах могут определяться клетки эпидермиса, эпителия ротовой полости и вагинального эпителия плода, эпителия пуповины и амниона, продукты секреции сальных желез, пушковые волосы.
Желточный мешок
Желточный мешок у человека (пупочный, или пуповинный пузырек) — рудиментарное образование, утратившее функцию вместилища питательных веществ. До 7-8-й недели эмбриогенеза основная его функция — кроветворная. Кроме того, в стенке желточного мешка появляются первичные половые клетки — гонобласты, которые мигрируют в него из области первичной полоски.
Источниками развития тканей желточного мешка являются внезародышевая энтодерма и внезародышевая мезенхима. Стенка желточного мешка выстлана желточным эпителием — особым подтипом эпителия кишечного типа. Эпителий состоит из одного слоя кубических или плоских клеток энтодермального происхождения со светлой цитоплазмой и круглыми интенсивно красящимися ядрами. После формирования туловищной складки желточный мешок связывается с полостью средней кишки посредством желточного стебелька. Позднее желточный мешок обнаруживается в составе пупочного канатика в виде узкой трубочки.
Глава 3. Провизорные органы
Провизорные
органы — временные специальные
внезародышевые органы, обеспечивающие
связь зародыша со средой во время
эмбрионального развития.
Рис.
6. Провизорные органы позвоночных.
а
– анамнии; б – неплацентарные амниоты;
в – плацентарные амниоты; 1 – зародыш;
2 – желточный мешок; 3 – амнион; 4 –
аллантоис; 5 — хорион; 6 – ворсины хориона;
7 – плацента; 8 – пупочный канатик; 9 —
редуцированный желточный мешок; 10 –
редуцированный аллантоис.
Так
как эмбриональное развитие организмов
с разным типом развития (личиночным,
неличиночным, внутриутробным) протекает
в различных условиях, то степень развития
и функции провизорных органов у них
различны.
Отличия зародышевых листков
Структура эмбриона на этапе гаструляции и предшествующих ему представлена на изображении ниже. На следующей за гаструляцией стадии, именуемой нейрулой, образуются нервная пластинка, зачаток хорды, эпителий, кишечник. Становятся различимы задний и передний отделы тела.
Во время гаструляции, как было сказано выше, происходит не только размножение клеток, но и их рост, и направленное перемещение, приводящее впоследствии к четко выраженной дифференциации. Группы родственных клеток объединяются в обособленные слои клеток, внешний и внутренний. Их называют эктодермой и энтодермой.
У губок и кишечнополостных (медуз, кораллов, гребневиков) развиваются лишь два этих зародышевых листка. У высших же животных их образуется три: упомянутые эктодерма и энтодерма, а также средний листок — мезодерма.
Их отличия заключаются прежде всего в функциях, а также в том, начало каким органам и тканям они дают. Они будут подробнее рассмотрены ниже.
Из истории
Еще в 60-х годах 18 века немецкий и русский физиолог Каспар Фридрих Вольф наблюдал и позднее описал образование и превращение в кишечную трубку одного из зародышевых пластов. Впервые же все три зародышевых листка обнаружил и описал Христиан Генрих Пандер, академик Императорской академии наук в Санкт-Петербурге (1821), естествоиспытатель, эмбриолог и палеонтолог. Он изучил их строение, также исследуя куриный зародыш. Кроме того, академик этой же академии Карл Бэр обнаружил присутствие зародышевых листков и в эмбрионах других животных — рыб, пресмыкающихся, земноводных. Благодаря трудам этих ученых был дан толчок изучению данных структур.
Эктодерма
Внешний слой зародышевых клеток отвечает за двигательные, чувствительные и покровные функции. Из него впоследствии развиваются органы нервной системы. Кроме того, из эктодермы развивается кожа и все, что находится у животных на ней: защитная чешуя, когти, ногти, перья, щитки и т.д., а также зубная эмаль.
Этот зародышевый листок у позвоночных животных содержит три части: внешнюю, а также нервную трубку и нервный гребень. Последние два компонента также известны как нейроэктодерма. Нервный гребень по предложению эмбриолога из Канады Брайана Холла с 2000 г. во многих изданиях называется четвертым зародышевым листком.