Становление пола - процесс развития многих признаков и свойств, отличающих мужские особи от женских и подготавливающих их к размножению. Половая дифференцировка охватывает ряд этапов эмбрионального и постэмбрионального периодов.

Формирование полового тракта в эмбриогенезе определяется взаимодействием трех групп факторов: генетического механизма, внутренних эпигенетических факторов (ферментные системы, гормоны) и внешних эпигенетических факторов, отражающих влияние внешней среды.

Понятие "пол" слагается из ряда взаимосвязанных биологических, психических и социальных компонентов.

Генетический пол будущего ребенка предопределяется в момент слияния яйцеклетки и сперматозоида и обусловлен набором половых хромосом, образующихся в зиготе при соединении материнской и отцовской гамет (XX - женский, XY - мужской), и набором особых генов, определяющих прежде всего тип гонад, уровень активности ферментных систем, реактивность тканей к половым гормонам, синтез половых гормонов.

Мужские и женские половые железы развиваются из одного недифференцированного зачатка. До 6 нед эмбриональной жизни он морфологически одинаков как для женского, так и для мужского пола и состоит из коркового и мозгового слоев. В последующем из коркового слоя образуется яичник, а из мозгового - яичко.

В настоящее время доказано, что ген, детерминирующий дифференцировку зачатка гонады по мужскому типу, определяет биосинтез специфического мембранного белка, H-Y-антигена. В клетках развивающегося организма, в том числе в клетках, покрывающих поверхность примордиальной гонады, содержатся рецепторы к H-Y-антигену. Захват H-Y-антигена этими клетками индуцирует развитие первичной гонады в яичко . В эксперименте введение в недифференцированную гонаду самок H-Y-антигена индуцирует развитие тестикулярной ткани . Существует мнение, что морфогенез гонады регулируется не одним, а несколькими генами и одного H-Y-антигена недостаточно для полной дифференцировки яичка. Предполагают, что по крайней мере 18 генов необходимы для пренатального развития мужского фенотипа .

Дифференцировка первичной гонады в яичник - не пассивный процесс, она индуцируется специфическими молекулами, соответствующими H-Y-антигену у мужской особи . В дифференцировке яичников определенную роль играют локусы Х-хромосомы, расположенные в области ее центромеры, ближе к коротким плечам хромосомы .

Развитие мужской и женской гонады начинается однотипно, с образования на медиальной стороне первичной почки половых валиков - будущих гонад. Элементами развивающихся гонад являются гоноциты, дающие начало овогониям и сперматогониям, производные целомического эпителия - будущие эпителиальные элементы половых желез и мезенхимная ткань - будущие соединительнотканные и мышечные элементы половых желез [Волкова О. В., Пекарский М. И., 1976] (рис. 1). Интерстициальная ткань гонады, происходящая из клеток мезенхимы, образует у эмбрионов мужского пола клетки Лейдига, а у эмбрионов женского пола тека-ткань.

Дифференцировка яичка начинается несколько раньше, чем яичника, так как высокая гормональная активность фетального яичка необходима для дальнейшего формирования полового тракта мужского плода. Яичники в период внутриутробной жизни в гормональном отношении малоактивны. Таким образом, дифференцировка гонад обусловлена генами, находящимися в половых хромосомах .

Следующим этапом полового формирования становится дифференцировка внутренних и наружных гениталий. На ранних стадиях эмбриогенеза половая система имеет бисексуальные закладки внутренних и наружных половых органов. Внутренние половые органы дифференцируются на 10-12-й неделе внутриутробного периода. Основой их развития являются индифферентные мезонефральные (вольфовы) и парамезонефральные (мюллеровы) протоки.

При развитии плода женского пола мезонефральные протоки регрессируют, а парамезонефральные дифференцируются в матку, яйцеводы, свод влагалища (рис. 2). Этому способствует автономная тенденция любого плода к феминизации (развитию по женскому, "нейтральному" типу). Маточные трубы формируются в виде парных образований из не слившихся в верхней трети мюллеровых тяжей, в то время как матка и влагалище образуются в результате срастания мюллеровых протоков. Слияние мюллеровых ходов начинается с каудального конца к 9-й неделе эмбриогенеза. Завершение формирования матки как органа происходит к 11-й неделе. Матка разделяется на тело и шейку в конце 4-го месяца внутриутробного развития [Федорова Н. Н., 1966].

При развитии плода мужского пола парамезонефральные протоки регрессируют, а мезонефральные дифференцируются в придатки яичка, семенные пузырьки, семяпровод. Формирование половых путей по мужскому типу возможно только при наличии полноценного, активного эмбрионального яичка. Парамезонефральные (мюллеровы) протоки у эмбрионов мужского пола регрессируют под влиянием фактора, синтезируемого фатальными яичками и названного "мюллерподавляющей субстанцией", "антимюллеровым фактором". Этот фактор отличен от тестостерона и является термолабильным макромолекулярным продуктом сертолиевых клеток, выстилающих стенки семенных канальцев. Фактор регрессии мюллерова канала имеет белковую природу, видовонеспецифичен и относится к гликопротеинам . Активность антимюллерова фактора сохраняется в яичках в течение всей внутриутробной жизни и даже после рождения. При исследовании ингибирующего действия ткани яичек человека на развитие парамезонефральных протоков эмбриона самки крысы активность ткани яичек была наиболее высокой у детей до 5 мес, далее постепенно снижалась. После 2 лет активность антимюллерова фактора не выявлялась. Однако парамезонефральные протоки очень недолго чувствительны к фактору регрессии и уже в постнатальном периоде эта чувствительность исчезает. Мезонефральные (вольфовы) протоки персистируют и дифференцируются в придатки яичка, семенные пузырьки, семяпровод только при достаточном количестве андрогенов, продуцируемых фетальными яичками. Дифференцировке парамезонефральных (мюллеровых) протекков тестостерон не препятствует.

Наружные половые органы формируются с 12-й по 20-ю неделю внутриутробного периода. Основой развития наружных половых органов плодов обоего пола являются половой бугорок, лабиоскротальные валики и урогенитальный синус (рис. 3). У плода женского пола дифференцировка наружных гениталий происходит независимо от состояния гонад. В этом периода формируются влагалище (его каудальные 2 / 3), клитор, большие и малые половые губы, преддверие влагалища с раздельными наружным отверстием мочеиспускательного канала и входом во влагалище.

Формирование наружных гениталий плода мужского пола происходит нормально только при достаточно высокой функциональной активности эмбриональных яичек. Андрогены необходимы для дифференцировки эмбриональных закладок по мужскому типу: урогенитального синуса - в предстательную железу и мочеиспускательный канал, урогенитального бугорка- в половой член, кавернозные тела, половых валиков-в мошонку, мезонефрального протока - в придаток яичка, семяпровод, семенной пузырек. Маскулинизация наружных гениталий у мужского плода заключается также в атрофии влагалищного отростка урогенитального синуса, срастании мошоночного шва, увеличении кавернозных тел полового члена и формировании мочеиспускательного канала по мужскому типу. Нисхождение яичек из брюшной полости начинается с 3-го месяца эмбриональной жизни, а к 8-9 мес яички опускаются в мошонку. Их опускание обусловлено как механическими факторами (внутрибрюшное давление, атрофия и укорочение пахового тяжа, неравномерный рост структур, участвующих в этом процессе), так и гормональными (влияние плацентарных гонадотропинов, андрогенов фетальных яичек, гонадотропных гормонов гипофиза плода) [Бодемер Ч., 1971; Эскин И. А., 1975]. Нисхождение яичек совпадает с их максимальной андрогенной активностью.

Репродуктивная медицина не появилась бы, не будь у человека полового диморфизма. Он проявляется спустя несколько недель после зачатия, а на ранних стадиях развития фенотип у эмбрионов обоего пола одинаковый. Половая дифференцировка у человека представляет собой цепь событий, определяемую сочетанием половых хромосом, образовавшимся в результате оплодотворения. Нарушение любого из звеньев этой цепи чревато пороками развития половых органов. Патогенез этих пороков можно понять, только зная, как развивается половая система.

У млекопитающих генетический пол в норме определяется тем, какую половую хромосому несет оплодотворивший яйцеклетку сперматозоид. Этот хорошо известный факт был установлен в начале прошлого столетия, когда стало ясно, что половую принадлежность определяет кариотип. Наличие в нем Y-хромосомы приводит к развитию мужского фенотипа, а ее отсутствие - женского. Было сделано предположение, что на Y-хромосоме расположен специфический ген, продукт которого обусловливает развитие плода по мужскому типу. Таким образом, наличие Y-хромосомы приводит к дифференцировке индифферентной половой железы в яичко, а не в яичник.

Роль Y-хромосомы в определении пола видна на классическом примере синдромов Клайнфельтера и Тернера. Синдром Клайнфельтера возникает при кариотипе 47,XXY; наличие двух Х-хромосом не препятствует формированию мужского фенотипа. Больные с синдромом Тернера имеют кариотип 45,X и женский фенотип. Известно также о существовании женщин с кариотипом 46,XY и мужчин с кариотипом 46,XX. Причиной подобного несоответствия генетического и фенотипического пола служит утрата или добавление участка Y-хромосомы, ответственного за определение пола. Полагают, что добавление этого участка происходит в результате кроссинговера во время мейоза, а утрата может быть следствием мутации.

При картировании участка Y-хромосомы, ответственного за определение пола, был выделен и клонирован ген SRY. Этот ген найден у мужчин с кариотипом как 46,XY, так и риотипом 46,XY, имеющих женский фенотип, обнаружены мутации этого гена. В опытах на мышах показано, что наличие гена SRY - достаточное условие для проявления мужского фенотипа. После встраивания в геном XX гена sry (аналога человеческого гена SRY) мышата развивались как самцы, несмотря на отсутствие всех остальных генов Y-хромосомы. Ген SRY кодирует фактор транскрипции, регулирующий работу генов, ответственных за развитие яичек. Однако для того, чтобы в яичке происходил сперматогенез, необходимы и другие гены, расположенные на Y-хромосоме, поэтому такие трансгенные мыши бесплодны.

Развитие половых желез

Половые железы человека развиваются из индифферентной гонады, которая в процессе дифференцировки может стать или яичником, или яичком. Это уникальное явление в эмбриологии человека - как правило, нормальное развитие зачатка органа строго детерминировано и может идти только в одном направлении. Выбор пути, по которому пойдет развитие половой железы, определяется продуктом гена SRY. Развитие других половых органов, описанное ниже, напрямую не зависит от кариотипа, а определяется наличием мужских или женских половых желез. Половая железа развивается из полового тяжа, расположенного вблизи от первичной почки, которая в свою очередь участвует в формировании половых органов. Половой тяж появляется в мезодерме на 4-й неделе, а к 5- 6-й неделе в него начинают мигрировать половые клетки. К. 7-й неделе половой тяж начинает дифференцироваться в яичко или яичник: из его целомического эпителия вглубь мезенхимной стромы врастают половые шнуры, в которых располагаются половые клетки. Если половые клетки не развиваются и не проникают в половой тяж, то половая железа не образуется.

В эмбриогенезе половой диморфизм впервые проявляется на стадии образования половых шнуров. У эмбриона мужского пола половые шнуры продолжают пролиферировать, а у эмбриона женского пола они подвергаются дегенерации.

При развитии эмбриона женского пола первичные половые шнуры дегенерируют, и на их месте из мезотелия полового валика формируются вторичные (кортикальные) половые шнуры. Эти шнуры неглубоко врастают в мезенхиму яичника, оставаясь в корковом веществе, где располагаются женские половые клетки. В процессе эмбриогенеза вторичные половые шнуры не образуют разветвленную сеть, а разделяются на островки, окружающие половые клетки. В дальнейшем из них образуются фолликулы, причем эпителиальные клетки шнуров превращаются в гранулезные клетки, а клетки мезенхимы - в текоциты.

Изначально половые клетки образуются вне половых желез и затем мигрируют к месту их развития, давая начало либо яйцеклеткам, либо сперматозоидам. Это обеспечивает изоляцию половых клеток от стимулирующих сигналов и предотвращает их преждевременную дифференцировку. По мере того как в половом валике из мезодермы, выстилающей брюшную полость, формируется индифферентная гонада. В гонаде они проникают в медиальную часть половых валиков, где, взаимодействуя с другими клетками, формируют половые железы. Механизмы, контролирующие миграцию и пролиферацию половых клеток, до конца не изучены. В экспериментах на мышах показано, что в этом процессе определенную роль играют белок Kit и его рецепторы. Показано, что этот белок экспрессируется в мигрирующих половых клетках, в то время как его лиганд, или фактор стволовых клеток, экспрессируется вдоль всего пути миграции половых клеток. Мутация любого из генов, ответственных за выработку этих белков, может привести к уменьшению числа половых клеток, попадающих в половой тяж, что указывает на необходимость в сигналах, натравляющих половые клетки к месту назначения.

Развитие внутренних половых органов

Внутренние половые органы развиваются из половых протоков. Парные вольфовы, или мезонефрические, протоки представляют собой протоки первичной почки, которая существует только в эмбриональном периоде. Они открываются в клоаку. Латерально от их краниальных отделов из впячиваний целомического эпителия закладываются мюллеровы, или парамезонефрические, протоки, которые сливаются по средней линии и также открываются в клоаку. Некоторые специалисты полагают, что мюллеровы протоки являются производными вольфовых. Вольфов проток направляет развитие мюллерова протока.

Для формирования мужских внутренних половых органов необходимы тестостерон, секретируемый клетками Лейдига, и антимюллеров гормон, секретируемый клетками Сертоли. В отсутствие тестостерона происходит дегенерация вольфовых протоков, а в отсутствие антимюллерова гормона эти протоки персистируют.

В реализации эффектов тестостерона важную роль играют андрогеновые рецепторы. Это хорошо видно у больных с полной резистентностью к андрогенам (тестикулярной феминизацией). Такие больные имеют кариотип 46,XY и, следовательно, ген SRY, а значит, яички у них нормально развиты и вырабатывают тестостерон.

В противоположность вольфовым протокам, для развития мюллеровых протоков специальные стимулы не нужны. Однако у эмбриона мужского пола эти протоки дегенерируют и рассасываются. Как уже упоминалось, для этого необходим антимюллеров гормон. Он вырабатывается клетками Сертоли и представляет собой гликопротеид, состоящий из 560 аминокислот, принадлежащий к семейству трансформирующих факторов роста.

Если половая железа отсутствует (т. е. ни тестостерон, ни антимюллеров гормон не вырабатываются), то внутренние половые органы развиваются по женскому типу. У больных с тестикулярной феминизацией имеются яички, которые вырабатывают антимюллеров гормон, поэтому мюллеровы протоки дегенерируют. Таким образом, с одной стороны, тестостерон не стимулирует дифференцировку вольфовых протоков, а с другой стороны, мюллеровы протоки также не дифференцируются, поскольку этому препятствует антимюллеров гормон.

Высоким уровнем анти мюллерова гормона ранее пытались объяснить агенезию производных мюллеровых протоков у больных синдромом Майера-Рокитанского-Кюстера. Но молекулярные исследования не подтвердили наличия каких-либо делеций или полиморфизма гена MIS, также как не было продемонстрировано повышенной секреции либо экспрессии антимюллерова гормона у взрослых больных.

Для развития матки необходима секреция эстрогенов, воздействующих на эстрогеновые рецепторы. У мышей с поврежденным эстрогеновым α-рецептором имеются лишь рудиментарные половые органы, хотя можно четко различить маточные трубы, матку, шейку матки и влагалище. Недавно были описаны гены, ответственные за морфофункциональную специализацию сегментов мюллеровых протоков.

Гены, определяющие направление развития, довольно консервативны в ходе эволюции. Все многоклеточные животные обладают примерно одинаковым набором генов. Гены, содержащие гомеобокс (гены НОХ), определяют дифференцировку и специализацию осевых структур зародыша у всех высших многоклеточных животных. Мюллеровы и вольфовы протоки как раз и представляют собой такие недифференцированные оси. Гены НОХ обеспечивают дифференцированную сегментацию зародыша и развитие осевых структур.

Основа открытия генов НОХ была заложена более 100 лет назад, когда Уильям Бэтсон описал у плодовой мушки случай превращения одного органа в другой. Это явление получило название гомеозис. Около 20 лет назад была найдена генетическая основа гомеозиса - мутации, в особых генах, содержащих гомеобокс (генах НОХ). Мутации в этих генах часто приводили к замене одного органа на другой; в результате появилась концепция, что они служат основными регуляторами дифференцировки тканей по всем осям тела, включая ЦНС, позвоночник, конечности и половые органы. У человека имеется 39 генов НОХ, организованных в 4 параллельных кластера: НОХА, НОХВ, НОХС и HOXD. Каждый кластер проявляет пространственную колинеарность; гены расположены на хромосоме в том же порядке, в каком они экспрессируются вдоль осей тела (от краниального отдела к каудальному).

Гены НОХ кодируют факторы транскрипции. Они контролируют экспрессию генов, точно определяя дифференцировку сегментов тела. Порядок, в котором гены НОХ экспрессируются вдоль осей тела, определяет правильное развитие соответствующих органов и структур. Гены НОХА9-НОХА13 экспрессируются в строго ограниченных зонах вдоль осей развивающихся вольфовых и мюллеровых протоков. Ген НОХА9 экспрессируется на участке мюллерова протока, дающем начало маточной трубе, ген НОХА 10 - в развивающейся матке, НОХА И - в зачатке нижнего сегмента матки и ее шейки, а НОХА 13 - на месте будущей верхней части влагалища. Экспрессия этих генов на соответствующих участках мюллеровых протоков обеспечивает правильное формирование половых органов. Гены НОХС и HOXD также экспрессируются в мюллеровых протоках и, по-видимому, тоже вносят свой вклад в развитие их производных.

Роль генов НОХ в развитии репродуктивной системы человека можно показать на примере женщин, имеющих мутации гена НОХА 13. У некоторых из этих женщин наблюдается так называемый кисте-стопо-маточный синдром. Для него характерно нарушение слияния мюллеровых протоков, приводящее к развитию раздвоенной или двурогой матки (см. ниже).

Прием нестероидного эстрогена диэтилстильбэстрола во время беременности приводит к порокам развития половых органов у плода. По-видимому, эти пороки обусловлены нарушением экспрессии генов НОХ и других генов, контролирующих развитие. Так, показано, что этот препарат влияет на экспрессию генов НОХА в мюллеровых протоках. Под воздействием диэтилстильбэстрола в матке усиливается экспрессия гена НОХА9, а экспрессия генов НОХАЮ и НОХА11, наоборот, уменьшается. В результате матка может приобретать черты тех структур, развитие которых в норме контролируется геном НОХА9, т. е. маточных труб.

Приблизительно на 9-й неделе беременности, после слияния мюллеровых протоков и образования рогов матки, каудальный отдел мюллерова протока соприкасается с мочеполовым синусом. Это стимулирует пролиферацию энтодермы с образованием мюллеровых бугорков, из которых формируются пазушно-влагалищные луковицы. Дальнейшая пролиферация энтодермы приводит к формированию влагалищной пластинки. К 18-й неделе беременности в пазушно-влагалищной луковице формируется полость, соединяющая мочеполовой синус с нижней частью мюллерова протока. Своды влагалища и его верхняя треть, по-видимому, развиваются из мюллеровых протоков, а нижние две трети - из пазушно-влагалищных луковиц. Девственная плева состоит из остатков ткани, отделяющей мочеполовой синус от полости влагалища. Она состоит из клеток, берущих начало от клеток влагалища и мочеполового синуса.

Развитие наружных половых органов

На 4-й неделе клетки мезенхимы мигрируют в область клоаки и образуют парные складки. В месте схождения этих складок образуется половой бугорок, из которого развивается или клитор, или половой член.

У новорожденных мальчиков с дефицитом 5а-редуктазы вырабатывается как тестостерон, так и антимюллеров гормон.

ЭМБРИОЛОГИЯ. Глава 21. ОСНОВЫ ЭМБРИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

ЭМБРИОЛОГИЯ. Глава 21. ОСНОВЫ ЭМБРИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

Эмбриология (от греч. embryon - зародыш, logos - учение) - наука о закономерностях развития зародышей.

Медицинская эмбриология изучает закономерности развития зародыша человека. Особое внимание обращается на эмбриональные источники и закономерные процессы развития тканей, метаболические и функциональные особенности системы мать-плацента-плод, критические периоды развития человека. Все это имеет большое значение для медицинской практики.

Знание эмбриологии человека необходимо всем врачам, особенно работающим в области акушерства и педиатрии. Это помогает в постановке диагноза при нарушениях в системе мать-плод, выявлении причин уродств и заболеваний детей после рождения.

В настоящее время знания по эмбриологии человека используются для раскрытия и ликвидации причин бесплодия, трансплантации фетальных органов, разработки и применения противозачаточных средств. В частности, актуальность приобрели проблемы культивирования яйцеклеток, экстракорпорального оплодотворения и имплантации зародышей в матку.

Процесс эмбрионального развития человека является результатом длительной эволюции и в определенной степени отражает черты развития других представителей животного мира. Поэтому некоторые ранние стадии развития человека очень сходны с аналогичными стадиями эмбриогенеза более низко организованных хордовых животных.

Эмбриогенез человека - часть его онтогенеза, включающая следующие основные стадии: I - оплодотворение и образование зиготы; II - дробление и образование бластулы (бластоцисты); III - гаструляцию - образование зародышевых листков и комплекса осевых органов; IV - гистогенез и органогенез зародышевых и внезародышевых органов; V - системогенез.

Эмбриогенез тесно связан с прогенезом и ранним постэмбриональным периодом. Так, развитие тканей начинается в эмбриональном периоде (эмбриональный гистогенез) и продолжается после рождения ребенка (постэмбриональный гистогенез).

21.1. ПРОГЕНЕЗ

Это период развития и созревания половых клеток - яйцеклеток и сперматозоидов. В результате проге-неза в зрелых половых клетках возникает гаплоидный набор хромосом, формируются структуры, обеспечивающие способность к оплодотворению и развитию нового организма. Подробно процесс развития половых клеток рассмотрен в главах, посвященных мужской и женской половым системам (см. главу 20).

Рис. 21.1. Строение мужской половой клетки:

I - головка; II - хвост. 1 - рецептор;

2 - акросома; 3 - «чехлик»; 4 - проксимальная центриоль; 5 - митохондрия; 6 - слой упругих фибрилл; 7 - аксоне-ма; 8 - терминальное кольцо; 9 - циркулярные фибриллы

Основные характеристики зрелых половых клеток человека

Мужские половые клетки

Сперматозоиды человека образуются в течение всего активного полового периода в больших количествах. Подробное описание сперматогенеза - см. главу 20.

Подвижность сперматозоидов обусловлена наличием жгутиков. Скорость движения сперматозоидов у человека равна 30-50 мкм/с. Целенаправленному движению способствуют хемотаксис (движение к химическому раздражителю или от него) и реотаксис (движение против тока жидкости). Через 30-60 мин после полового акта сперматозоиды обнаруживаются в полости матки, а через 1,5-2 ч - в дис-тальной (ампулярной) части маточной трубы, где происходят их встреча с яйцеклеткой и оплодотворение. Спермии сохраняют оплодотворяющую способность до 2 сут.

Строение. Мужские половые клетки человека - сперматозоиды, или спер-мии, длиной около 70 мкм, имеют головку и хвост (рис. 21.1). Плазмолемма сперматозоида в области головки содержит рецептор, с помощью которого происходит взаимодействие с яйцеклеткой.

Головка сперматозоида (caput spermatozoidi) включает небольшое плотное ядро с гаплоидным набором хромосом. Передняя половина ядра покрыта плоским мешочком, составляющим чехлик сперматозоида. В нем располагается акросома (от греч. асrоn - верхушка, soma - тело). Акросома содержит набор ферментов, среди которых важное место принадлежит гиалуронидазе и протеазам, способным растворять при оплодотворении оболочки, покрывающие яйцеклетку. Чехлик и акросома являются производными комплекса Гольджи.

Рис. 21.2. Клеточный состав эякулята человека в норме:

I - мужские половые клетки: А - зрелые (по Л. Ф. Курило и др.); Б - незрелые;

II - соматические клетки. 1, 2 - типичный сперматозоид (1 - анфас, 2 - профиль); 3-12 - наиболее часто встречающиеся формы атипии сперматозоидов; 3 - макроголовка; 4 - микроголовка; 5 - удлиненная головка; 6-7 - аномалия формы головки и акросомы; 8-9 - аномалия жгутика; 10 - двужгутиковый сперматозоид; 11 - сросшиеся головки (двухголовый сперматозоид); 12 - аномалия шейки сперматозоида; 13-18 - незрелые мужские половые клетки; 13-15 - первичные сперматоциты в профазе 1-го деления мейоза - пролептотена, пахитена, диплотена соответственно; 16 - первичный сперматоцит в метафазе мейоза; 17 - типичные сперматиды (а - ранняя; б - поздняя); 18 - атипичная двуядерная сперматида; 19 - эпителиальные клетки; 20-22 - лейкоциты

В ядре сперматозоида человека содержится 23 хромосомы, одна из которых является половой (X или Y), остальные - аутосомами. В 50 % сперматозоидов содержится Х-хромосома, в 50 % - Y-хромосома. Масса Х-хромосомы несколько больше массы Y-хромосомы, поэтому, видимо, сперматозоиды, содержащие Х-хромосому, менее подвижны, чем сперматозоиды, содержащие Y-хромосому.

За головкой имеется кольцевидное сужение, переходящее в хвостовой отдел.

Хвостовой отдел (flagellum) сперматозоида состоит из связующей, промежуточной, главной и терминальной частей. В связующей части (pars conjungens), или шейке (cervix), располагаются центриоли - проксимальная, прилежащая к ядру, и остатки дистальной центриоли, исчерченные колонны. Здесь начинается осевая нить (axonema), продолжающаяся в промежуточной, главной и терминальной частях.

Промежуточная часть (pars intermedia) содержит 2 центральных и 9 пар периферических микротрубочек, окруженных расположенными по спирали митохондриями (митохондриальное влагалище - vagina mitochondrialis). От микротрубочек отходят парные выступы, или «ручки», состоящие из другого белка - динеина, обладающего АТФ-азной активностью (см. главу 4). Динеин расщепляет АТФ, вырабатываемую митохондриями, и преобразует химическую энергию в механическую, за счет которой осуществляется движение спермия. В случае генетически обусловленного отсутствия динеина спермии оказываются обездвиженными (одна из форм стерильности мужчин).

Среди факторов, влияющих на скорость движения спермиев, большое значение имеют температура, рН среды и др.

Главная часть (pars principalis) хвоста по строению напоминает ресничку с характерным набором микротрубочек в аксонеме (9×2)+2, окруженных циркулярно ориентированными фибриллами, придающими упругость, и плазмолеммой.

Терминальная, или конечная, часть сперматозоида (pars terminalis) содержит аксонему, которая заканчивается разобщенными микротрубочками и постепенным уменьшением их числа.

Движения хвоста бичеобразные, что обусловлено последовательным сокращением микротрубочек от первой до девятой пары (первой считается пара микротрубочек, которая лежит в плоскости, параллельной двум центральным).

В клинической практике при исследовании спермы проводят подсчет различных форм сперматозоидов, подсчитывая их процентное содержание (спермиограмма).

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), нормальными характеристиками спермы человека являются следующие показатели: концентрация сперматозоидов - 20-200 млн/мл, содержание в эякуляте более 60 % нормальных форм. Наряду с последними в сперме человека всегда присутствуют аномальные - двужгутиковые, с дефектными размерами головки (макро- и микроформы), с аморфной головкой, со сросшимися

головками, незрелые формы (с остатками цитоплазмы в области шейки и хвоста), с дефектами жгутика.

В эякуляте здоровых мужчин преобладают типичные сперматозоиды (рис. 21.2). Количество различных видов атипичных сперматозоидов не должно превышать 30 %. Кроме того, встречаются незрелые формы половых клеток - сперматиды, сперматоциты (до 2 %), а также соматические клетки - эпителиоциты, лейкоциты.

Среди сперматозоидов в эякуляте живых клеток должно быть 75 % и более, а активно подвижных - 50 % и более. Установленные нормативные параметры необходимы для оценки отклонений от нормы при различных формах мужского бесплодия.

В кислой среде сперматозоиды быстро утрачивают способность к движению и оплодотворению.

Женские половые клетки

Яйцеклетки, или овоциты (от лат. ovum - яйцо), созревают в неизмеримо меньшем количестве, чем сперматозоиды. У женщины в течение полового цикла (24-28 дней) созревает, как правило, одна яйцеклетка. Таким образом, за детородный период образуются около 400 яйцеклеток.

Выход овоцита из яичника называется овуляцией (см. главу 20). Вышедший из яичника овоцит окружен венцом фолликулярных клеток, число которых достигает 3-4 тыс. Яйцеклетка имеет шаровидную форму, больший, чем у спермия, объем цитоплазмы, не обладает способностью самостоятельно передвигаться.

Классификация яйцеклеток основывается на признаках наличия, количества и распределения желтка (lecithos), представляющего собой белково-липидное включение в цитоплазме, используемое для питания зародыша. Различают безжелтковые (алецитальные), маложелтковые (олиголециталь-ные), среднежелтковые (мезолецитальные), многожелтковые (полилециталь-ные) яйцеклетки. Маложелтковые яйцеклетки подразделяются на первичные (у бесчерепных, например у ланцетника) и вторичные (у плацентарных млекопитающих и человека).

Как правило, в маложелтковых яйцеклетках желточные включения (гранулы, пластинки) распределены равномерно, поэтому они называются изолеци-тальными (греч. isos - равный). Яйцеклетка человека вторично изолецитального типа (как и у других млекопитающих животных) содержит небольшое количество желточных гранул, расположенных более или менее равномерно.

У человека наличие малого количества желтка в яйцеклетке обусловлено развитием зародыша в организме матери.

Строение. Яйцеклетка человека имеет диаметр около 130 мкм. К плазмо-лемме прилежат прозрачная (блестящая) зона (zona pellucida - Zp) и далее слой фолликулярных эпителиоцитов (рис. 21.3).

Ядро женской половой клетки имеет гаплоидный набор хромосом с X-половой хромосомой, хорошо выраженное ядрышко, в оболочке ядра много поровых комплексов. В период роста овоцита в ядре происходят интенсивные процессы синтеза иРНК, рРНК.

Рис. 21.3. Строение женской половой клетки:

1 - ядро; 2 - плазмолемма; 3 - фолликулярный эпителий; 4 - лучистый венец; 5 - кортикальные гранулы; 6 - желточные включения; 7 - прозрачная зона; 8 - рецептор Zp3

В цитоплазме развиты аппарат синтеза белка (эндоплазматическая сеть, рибосомы) и комплекс Гольджи. Количество митохондрий умеренно, они расположены около ядра, где идет интенсивный синтез желтка, клеточный центр отсутствует. Комплекс Гольджи на ранних стадиях развития располагается около ядра, а в процессе созревания яйцеклетки смещается на периферию цитоплазмы. Здесь располагаются производные этого комплекса - кортикальные гранулы (granula corticalia), число которых достигает 4000, а размеры 1 мкм. Они содержат гликозаминогликаны и различные ферменты (в том числе протеолитические), участвуют в кортикальной реакции, защищая яйцеклетку от полиспермии.

Из включений овоплазмы особого внимания заслуживают желточные гранулы, содержащие белки, фосфолипиды и углеводы. Каждая гранула желтка окружена мембраной, имеет плотную центральную часть, состоящую из фосфовитина (фосфопротеин), и более рыхлую периферическую часть, состоящую из липовителлина (липопротеин).

Прозрачная зона (zona pellucida - Zp) состоит из гликопротеинов и гли-козаминогликанов - хондроитинсерной, гиалуроновой и сиаловой кислот. Гликопротеины представлены тремя фракциями - Zpl, Zp2, Zp3. Фракции Zp2 и Zp3 образуют нити длиной 2-3 мкм и толщиной 7 нм, которые

соединены между собой с помощью фракции Zpl. Фракция Zp3 является рецептором спермиев, a Zp2 препятствует полиспермии. В прозрачной зоне содержатся десятки миллионов молекул гликопротеина Zp3, каждая из которых имеет более 400 аминокислотных остатков, соединенных со многими олигосахаридными ветвями. В образовании прозрачной зоны принимают участие фолликулярные эпителиоциты: отростки фолликулярных клеток проникают через прозрачную зону, направляясь к плазмолемме яйцеклетки. Плазмолемма яйцеклетки в свою очередь формирует микроворсинки, располагающиеся между отростками фолликулярных эпителиоцитов (см. рис. 21.3). Последние выполняют трофическую и защитную функции.

21.2. Эмбриогенез

Внутриутробное развитие человека продолжается в среднем 280 сут (10 лунных месяцев). Принято выделять три периода: начальный (1-я нед), зародышевый (2-8-я нед), плодный (с 9-й нед развития до рождения ребенка). К концу зародышевого периода завершается закладка основных эмбриональных зачатков тканей и органов.

Оплодотворение и образование зиготы

Оплодотворение (fertilisatio) - слияние мужской и женской половых клеток, в результате чего восстанавливается диплоидный набор хромосом, характерный для данного вида животных, и возникает качественно новая клетка - зигота (оплодотворенная яйцеклетка, или одноклеточный зародыш).

У человека объем эякулята - извергнутой спермы - в норме составляет около 3 мл. Для обеспечения оплодотворения общее количество сперматозоидов в сперме должно быть не менее 150 млн, а концентрация - 20- 200 млн/мл. В половых путях женщины после копуляции их число уменьшается по направлению от влагалища к ампулярной части маточной трубы.

В процессе оплодотворения различают три фазы: 1) дистантное взаимодействие и сближение гамет; 2) контактное взаимодействие и активизация яйцеклетки; 3) проникновение сперматозоида в яйцеклетку и последующее слияние - сингамия.

Первая фаза - дистантное взаимодействие - обеспечивается хемотаксисом - совокупностью специфических факторов, повышающих вероятность встречи половых клеток. Важную роль в этом играют гамоны - химические вещества, вырабатываемые половыми клетками (рис. 21.4). Например, яйцеклетки выделяют пептиды, способствующие привлечению сперматозоидов.

Сразу после эякуляции спермии не способны к проникновению в яйцеклетку до тех пор, пока не произойдет капацитация - приобретение спер-миями оплодотворяющей способности под действием секрета женских половых путей, которое длится 7 ч. В процессе капацитации с плазмолеммы спермия в области акросомы удаляются гликопротеины и протеины семенной плазмы, что способствует акросомальной реакции.

Рис. 21.4. Дистантное и контактное взаимодействие спермиев и яйцеклетки: 1 - сперматозоид и его рецепторы на головке; 2 - отделение углеводов с поверхности головки при капацитации; 3 - связывание рецепторов сперматозоида с рецепторами яйцеклетки; 4 - Zp3 (третья фракция гликопротеинов прозрачной зоны); 5 - плаз-молемма яйцеклетки; ГГI, ГГII - гиногамоны; АГI, АГII - андрогамоны; Гал - гли-козилтрансфераза; NАГ - N-ацетилглюкозамин

В механизме капацитации большое значение принадлежит гормональным факторам, прежде всего прогестерону (гормон желтого тела), активизирующему секрецию железистых клеток маточных труб. Во время капацитации происходят связывание холестерина плазмолеммы спермия альбуминами женских половых путей и обнажение рецепторов половых клеток. Оплодотворение происходит в ампулярной части маточной трубы. Оплодотворению предшествует осеменение - взаимодействие и сближение гамет (дистантное взаимодействие), обусловленное хемотаксисом.

Вторая фаза оплодотворения - контактное взаимодействие. Многочисленные спермии приближаются к яйцеклетке и вступают в контакт с ее оболочкой. Яйцеклетка начинает совершать вращательные движения вокруг своей оси со скоростью 4 оборота в минуту. Эти движения обусловлены биением хвостов сперматозоидов и продолжаются около 12 ч. Сперматозоиды при контакте с яйцеклеткой могут связывать десятки тысяч молекул гликопротеина Zp3. При этом отмечается запуск акросомальной реакции. Акросомальная реакция характеризуется повышением проницаемости плазмолеммы спермия к ионам Са 2 +, деполяризацией ее, что способствует слиянию плазмолеммы с передней мембраной акросомы. Прозрачная зона оказывается в непосредственном контакте с акросомальными ферментами. Ферменты разрушают ее, спермий проходит через прозрачную зону и

Рис. 21.5. Оплодотворение (по Вассерману с изменениями):

1-4 - стадии акросомной реакции; 5 - zona pellucida (прозрачная зона); 6 - периви-теллиновое пространство; 7 - плазматическая мембрана; 8 - кортикальная гранула; 8а - кортикальная реакция; 9 - проникновение спермия в яйцеклетку; 10 - зонная реакция

входит в перивителлиновое пространство, расположенное между прозрачной зоной и плазмолеммой яйцеклетки. Через несколько секунд изменяются свойства плазмолеммы яйцеклетки и начинается кортикальная реакция, а через несколько минут изменяются свойства прозрачной зоны (зонная реакция).

Инициация второй фазы оплодотворения происходит под влиянием суль-фатированных полисахаридов блестящей зоны, которые вызывают поступление ионов кальция и натрия в головку, спермия, замещение ими ионов калия и водорода и разрыв мембраны акросомы. Прикрепление спермия к яйцеклетке происходит под влиянием углеводной группы фракции гликопротеинов прозрачной зоны яйцеклетки. Рецепторы спермия представляют собой фермент гликозилтрансферазу, находящийся на поверхности акросомы головки, который

Рис. 21.6. Фазы оплодотворения и начало дробления (схема):

1 - овоплазма; 1а - кортикальные гранулы; 2 - ядро; 3 - прозрачная зона; 4 - фолликулярный эпителий; 5 - спермии; 6 - редукционные тельца; 7 - завершение митотического деления овоцита; 8 - бугорок оплодотворения; 9 - оболочка оплодотворения; 10 - женский пронуклеус; 11 - мужской пронуклеус; 12 - синкарион; 13 - первое митотическое деление зиготы; 14 - бластомеры

«узнает» рецептор женской половой клетки. Плазматические мембраны в месте контакта половых клеток сливаются, и происходит плазмогамия - объединение цитоплазм обеих гамет.

У млекопитающих при оплодотворении в яйцеклетку проникает лишь один сперматозоид. Такое явление называется моноспермией. Оплодотворению способствуют сотни других принимающих участие в осеменении сперматозоидов. Ферменты, выделяемые из акросом, - спермолизины (трипсин, гиалуронидаза) - разрушают лучистый венец, расщепляют гликозами-ногликаны прозрачной зоны яйцеклетки. Отделяющиеся фолликулярные эпителиоциты склеиваются в конгломерат, который вслед за яйцеклеткой перемещается по маточной трубе благодаря мерцанию ресничек эпителиальных клеток слизистой оболочки.

Рис. 21.7. Яйцеклетка и зигота человека (по Б. П. Хватову):

а - яйцеклетка человека после овуляции: 1 - цитоплазма; 2 - ядро; 3 - прозрачная зона; 4 - фолликулярные эпителиоциты, образующие лучистый венец; б - зигота человека в стадии сближения мужского и женского ядер (пронуклеусов): 1 - женское ядро; 2 - мужское ядро

Третья фаза. В овоплазму проникают головка и промежуточная часть хвостового отдела. После вхождения сперматозоида в яйцеклетку на периферии овоплазмы происходит уплотнение ее (зонная реакция) и образуется оболочка оплодотворения.

Кортикальная реакция - слияние плазмолеммы яйцеклетки с мембранами кортикальных гранул, в результате чего содержимое из гранул выходит в перивителлиновое пространство и воздействует на молекулы гликопро-теинов прозрачной зоны (рис. 21.5).

Вследствие этой зонной реакции молекулы Zp3 модифицируются и утрачивают способность быть рецепторами спермиев. Образуется оболочка оплодотворения толщиной 50 нм, препятствующая полиспермии - проникновению других спермиев.

Механизм кортикальной реакции включает приток ионов натрия через участок плазмолеммы сперматозоида, встроенный в плазмолемму яйцеклетки после завершения акросомальной реакции. В результате отрицательный мембранный потенциал клетки становится слабоположительным. Приток ионов натрия обусловливает высвобождение ионов кальция из внутриклеточных депо и увеличение его содержания в гиалоплазме яйцеклетки. Вслед за этим начинается экзоцитоз кортикальных гранул. Высвобождающиеся из них протеолитические ферменты разрывают связи между прозрачной зоной и плазмолеммой яйцеклетки, а также между спермиями и прозрачной зоной. Кроме того, выделяется гликопротеин, связывающий воду и привлекающий ее в пространство между плазмолеммой и прозрачной зоной. Вследствие этого формируется перивителлиновое пространство. Наконец,

выделяется фактор, способствующий затвердению прозрачной зоны и образованию из нее оболочки оплодотворения. Благодаря механизмам предотвращения полиспермии только одно гаплоидное ядро сперматозоида получает возможность слиться с одним гаплоидным ядром яйцеклетки, что приводит к восстановлению характерного для всех клеток диплоидного набора. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку через несколько минут значительно усиливает процессы внутриклеточного обмена, что связано с активизацией ферментативных ее систем. Взаимодействие сперматозоидов с яйцеклеткой может быть заблокировано при помощи антител против веществ, входящих в прозрачную зону. На этом основании изыскиваются способы иммунологической контрацепции.

После сближения женского и мужского пронуклеусов, которое продолжается у млекопитающих около 12 ч, образуется зигота - одноклеточный зародыш (рис. 21.6, 21.7). На стадии зиготы выявляются презумптивные зоны (лат. presumptio - вероятность, предположение) как источники развития соответствующих участков бластулы, из которых в дальнейшем формируются зародышевые листки.

21.2.2. Дробление и образование бластулы

Дробление (fissio) - последовательное митотическое деление зиготы на клетки (бластомеры) без роста дочерних клеток до размеров материнской.

Образующиеся бластомеры остаются объединенными в единый организм зародыша. В зиготе образуется митотическое веретено между отдаляющи-

Рис. 21.8. Зародыш человека на ранних стадиях развития (по Гертигу и Рокку):

а - стадия двух бластомеров; б - бластоциста: 1 - эмбриобласт; 2 - трофобласт;

3 - полость бластоцисты

Рис. 21.9. Дробление, гаструляция и имплантация зародыша человека (схема): 1 - дробление; 2 - морула; 3 - бластоциста; 4 - полость бластоцисты; 5 - эмбрио-бласт; 6 - трофобласт; 7 - зародышевый узелок: а - эпибласт; б - гипобласт; 8 - оболочка оплодотворения; 9 - амниотический (эктодермальный) пузырек; 10 - внезародышевая мезенхима; 11 - эктодерма; 12 - энтодерма; 13 - цитотрофобласт; 14 - симпластотрофобласт; 15 - зародышевый диск; 16 - лакуны с материнской кровью; 17 - хорион; 18 - амниотическая ножка; 19 - желточный пузырек; 20 - слизистая оболочка матки; 21 - яйцевод

мися к полюсам центриолями, внесенными сперматозоидом. Пронуклеусы вступают в стадию профазы с формированием объединенного диплоидного набора хромосом яйцеклетки и сперматозоида.

Пройдя все остальные фазы митотического деления, зигота разделяется на две дочерние клетки - бластомеры (от греч. blastos - зачаток, meros - часть). Вследствие фактического отсутствия G 1 -периода, во время которого происходит рост клеток, образовавшихся в результате деления, клетки гораздо меньше материнской, поэтому и величина зародыша в целом в этот период независимо от числа составляющих его клеток не превышает величину исходной клетки - зиготы. Все это позволило назвать описываемый процесс дроблением (т. е. измельчением), а клетки, образующиеся в процессе дробления, - бластомерами.

Дробление зиготы человека начинается к концу первых суток и характеризуется как полное неравномерное асинхронное. В течение первых суток оно проис-

ходит медленно. Первое дробление (деление) зиготы завершается через 30 ч, в результате образуются два бластомера, покрытых оболочкой оплодотворения. За стадией двух бластомеров следует стадия трех бластомеров.

С первых же дроблений зиготы формируются два вида бластомеров - «темные» и «светлые». «Светлые», более мелкие, бластомеры дробятся быстрее и располагаются одним слоем вокруг крупных «темных», которые оказываются в середине зародыша. Из поверхностных «светлых» бластомеров в дальнейшем возникает трофобласт, связывающий зародыш с материнским организмом и обеспечивающий его питание. Внутренние, «темные», бластомеры формируют эмбриобласт, из которого образуются тело зародыша и внезародышевые органы (амнион, желточный мешок, аллантоис).

Начиная с 3 сут, дробление идет быстрее, и на 4-е сут зародыш состоит из 7-12 бластомеров. Через 50-60 ч образуется плотное скопление клеток - морула, а на 3-4-е сут начинается формирование бластоцисты - полого пузырька, заполненного жидкостью (см. рис. 21.8; рис. 21.9).

Бластоциста в течение 3 сут перемещается по маточной трубе к матке и через 4 сут попадает в полость матки. Бластоциста находится в полости матки в свободном виде (свободная бластоциста) в течение 2 сут (5-е и 6-е сут). К этому времени бластоциста увеличивается в размере благодаря росту числа бластомеров - клеток эмбриобласта и трофобла-ста - до 100 и вследствие усиленного всасывания трофобластом секрета маточных желез и активной выработки жидкости клетками трофобласта (см. рис. 21.9). Трофобласт первые 2 нед развития обеспечивает питание зародыша за счет продуктов распада материнских тканей (гистиотроф-ный тип питания),

Эмбриобласт располагается в виде узелка зародышевых клеток («зародышевый узелок»), который прикрепляется изнутри к трофобласту на одном из полюсов бластоцисты.

21.2.4. Имплантация

Имплантация (лат. implantatio - врастание, укоренение) - внедрение зародыша в слизистую оболочку матки.

Различают две стадии имплантации: адгезию (прилипание), когда зародыш прикрепляется к внутренней поверхности матки, и инвазию (погружение) - внедрение зародыша в ткани слизистой оболочки матки. На 7-е сут в трофобласте и эмбриобласте происходят изменения, связанные с подготовкой к имплантации. Бластоциста сохраняет оболочку оплодотворения. В трофобласте увеличивается количество лизосом с ферментами, обеспечивающими разрушение (лизис) тканей стенки матки и тем самым способствующими внедрению зародыша в толщу ее слизистой оболочки. Появляющиеся в трофобласте микроворсинки постепенно разрушают оболочку оплодотворения. Зародышевый узелок уплощается и превращается

в зародышевый щиток, в котором начинается подготовка к первой стадии гаструляции.

Имплантация продолжается около 40 ч (см. рис. 21.9; рис. 21.10). Одновременно с имплантацией начинается гаструляция (образование зародышевых листков). Это первый критический период развития.

В первой стадии трофобласт прикрепляется к эпителию слизистой оболочки матки, и в нем формируются два слоя - цитотрофобласт и симпластотро-фобласт. Во второй стадии симпластотрофобласт, продуцируя протеолити-ческие ферменты, разрушает слизистую оболочку матки. Формирующиеся при этом ворсинки трофобласта, внедряясь в матку, последовательно разрушают ее эпителий, затем подлежащую соединительную ткань и стенки сосудов, и трофобласт вступает в непосредственный контакт с кровью материнских сосудов. Образуется имплантационная ямка, в которой вокруг зародыша появляются участки кровоизлияний. Питание зародыша осуществляется непосредственно из материнской крови (гематотрофный тип питания). Из крови матери зародыш получает не только все питательные вещества, но и кислород, необходимый для дыхания. Одновременно в слизистой оболочке матки из клеток соединительной ткани, богатых гликогеном, происходит образование децидуальных клеток. После полного погружения зародыша в имплантационную ямку отверстие, образовавшееся в слизистой оболочке матки, заполняется кровью и продуктами разрушения тканей слизистой оболочки матки. В последующем дефект слизистой оболочки исчезает, эпителий восстанавливается путем клеточной регенерации.

Гематотрофный тип питания, сменяющий гистиотрофный, сопровождается переходом к качественно новому этапу эмбриогенеза - второй фазе гаструляции и закладке внезародышевых органов.

21.3. ГАСТРУЛЯЦИЯ И ОРГАНОГЕНЕЗ

Гаструляция (от лат. gaster - желудок) - сложный процесс химических и морфогенетических изменений, сопровождающийся размножением, ростом, направленным перемещением и дифференцировкой клеток, в результате чего образуются зародышевые листки: наружный (эктодерма), средний (мезодерма) и внутренний (энтодерма) - источники развития комплекса осевых органов и эмбриональных зачатков тканей.

Гаструляция у человека протекает в две стадии. Первая стадия (делами-нация) приходится на 7-е сут, а вторая стадия (иммиграция) - на 14-15-е сут внутриутробного развития.

При деламинации (от лат. lamina - пластинка), или расщеплении, из материала зародышевого узелка (эмбриобласта) образуются два листка: наружный листок - эпибласт и внутренний - гипобласт, обращенный в полость бла-стоцисты. Клетки эпибласта имеют вид псевдомногослойного призматического эпителия. Клетки гипобласта - мелкие кубические, с пенистой цито-

Рис. 21.10. Зародыши человека 7,5 и 11 сут развития в процессе имплантации в слизистую оболочку матки (по Гертигу и Рокку):

а - 7,5 сут развития; б - 11 сут развития. 1 - эктодерма зародыша; 2 - энтодерма зародыша; 3 - амниотический пузырек; 4 - внезародышевая мезенхима; 5 - цито-трофобласт; 6 - симпластотрофобласт; 7 - маточная железа; 8 - лакуны с материнской кровью; 9 - эпителий слизистой оболочки матки; 10 - собственная пластинка слизистой оболочки матки; 11 - первичные ворсинки

плазмой, формируют тонкий слой под эпибластом. Часть клеток эпибласта в дальнейшем образуют стенку амниотического пузырька, который начинает формироваться на 8-е сут. В области дна амниотического пузырька остается небольшая группа клеток эпибласта - материал, который пойдет на развитие тела зародыша и внезародышевых органов.

Вслед за деламинацией отмечается выселение клеток из наружного и внутреннего листков в полость бластоцисты, что знаменует формирование внезародышевой мезенхимы. К 11-м сут мезенхима подрастает к трофобласту и формируется хорион - ворсинчатая оболочка зародыша с первичными хориальными ворсинками (см. рис. 21.10).

Вторая стадия гаструляции происходит путем иммиграции (перемещения) клеток (рис. 21.11). Перемещение клеток происходит в области дна амниотического пузырька. Возникают клеточные потоки по направлению спереди назад, к центру и вглубь в результате размножения клеток (см. рис. 21.10). Это приводит к образованию первичной полоски. В головном конце первичная полоска утолщается, образуя первичный, или головной, узелок (рис. 21.12), откуда берет свое начало головной отросток. Головной отросток растет в краниальном направлении между эпи- и гипобластом и в дальнейшем дает начало развитию хорды зародыша, который определяет ось эмбриона, является основой развития костей осевого скелета. Вокруг хоры в будущем формируется позвоночный столб.

Клеточный материал, который перемещается из первичной полоски в пространство между эпибластом и гипобластом, располагается в виде мезо-дермальных крыльев парахордально. Часть клеток эпибласта внедряется в гипобласт, участвуя в образовании кишечной энтодермы. В результате зародыш приобретает трехслойное строение в виде плоского диска, состоящего из трех зародышевых листков: эктодермы, мезодермы и энтодермы.

Факторы, влияющие на механизмы гаструляции. Способы и скорость гастру-ляции определяются рядом факторов: дорсовентральным метаболическим градиентом, обусловливающим асинхронность размножения, дифференцировки и перемещения клеток; поверхностным натяжением клеток и межклеточными контактами, способствующими смещению групп клеток. Важную роль при этом играют индуктивные факторы. Согласно теории организационных центров, предложенной Г. Шпеманом, в определенных участках зародыша возникают индукторы (организующие факторы), которые оказывают индуцирующее влияние на другие участки зародыша, обусловливая их развитие в определенном направлении. Существуют индукторы (организаторы) нескольких порядков, действующих последовательно. Например, доказано, что организатор I порядка индуцирует развитие нервной пластинки из эктодермы. В нервной пластинке возникает организатор II порядка, способствующий превращению участка нервной пластинки в глазной бокал и т. п.

В настоящее время выяснена химическая природа многих индукторов (белки, нуклеотиды, стероиды и др.). Установлена роль щелевых контактов в межклеточных взаимодействиях. Под действием индукторов, исходящих из одной клетки, индуцируемая клетка, обладающая способностью специфического ответа, изменяет путь развития. Клетка, не подвергающаяся индукционному воздействию, сохраняет свои прежние потенции.

Дифференцировка зародышевых листков и мезенхимы начинается в конце 2-й - начале 3-й нед. Одна часть клеток преобразуется в зачатки тканей и органов зародыша, другая - во внезародышевые органы (см. главу 5, схему 5.3).

Рис. 21.11. Строение 2-недельного зародыша человека. Вторая стадия гаструляции (схема):

а - поперечный срез зародыша; б - зародышевый диск (вид со стороны амниоти-ческого пузырька). 1 - хориальный эпителий; 2 - мезенхима хориона; 3 - лакуны, заполненные материнской кровью; 4 - основание вторичной ворсины; 5 - амниоти-ческая ножка; 6 - амниотический пузырек; 7 - желточный пузырек; 8 - зародышевый щиток в процессе гаструляции; 9 - первичная полоска; 10 - зачаток кишечной энтодермы; 11 - желточный эпителий; 12 - эпителий амниотической оболочки; 13 - первичный узелок; 14 - прехордальный отросток; 15 - внезародышевая мезодерма; 16 - внезародышевая эктодерма; 17 - внезародышевая энтодерма; 18 - зародышевая эктодерма; 19 - зародышевая энтодерма

Рис. 21.12. Зародыш человека 17 сут («Крым»). Графическая реконструкция: а - эмбриональный диск (вид сверху) с проекцией осевых закладок и дефинитивной сердечно-сосудистой системой; б - сагиттальный (средний) срез через осевые закладки. 1 - проекция билатеральных закладок эндокарда; 2 - проекция билатеральных закладок перикардиального целома; 3 - проекция билатеральных закладок корпоральных кровеносных сосудов; 4 - амниотическая ножка; 5 - кровеносные сосуды в амниотической ножке; 6 - кровяные островки в стенке желточного пузырька; 7 - бухта аллантоиса; 8 - полость амниотического пузырька; 9 - полость желточного мешка; 10 - трофобласт; 11 - хордальный отросток; 12 - головной узелок. Условные обозначения: первичная полоска - штриховка вертикальная; первичный головной узелок обозначен крестами; эктодерма - без штриховки; энтодерма - линии; внезародышевая мезодерма - точки (по Н. П. Барсукову и Ю. Н. Шаповалову)

Дифференцировка зародышевых листков и мезенхимы, приводящая к появлению тканевых и органных зачатков, происходит неодновременно (гетерохронно), но взаимосвязанно (интегративно), в результате чего происходит формирование тканевых зачатков.

21.3.1. Дифференцировка эктодермы

При дифференцировке эктодермы образуются зародышевые части - кожная эктодерма, нейроэктодерма, плакоды, прехордальная пластинка, и вне-зародышевая эктодерма, являющаяся источником образования эпителиальной выстилки амниона. Меньшая часть эктодермы, расположенная над хордой (нейроэктодерма), дает начало дифференцировке нервной трубки и нервного гребня. Кожная эктодерма дает начало многослойному плоскому эпителию кожи (эпидермис) и ее производных, эпителию роговицы и конъюнктивы глаза, эпителию органов полости рта, эмали и кутикулы зубов, эпителию анального отдела прямой кишки, эпителиальной выстилке влагалища.

Нейруляция - процесс образования нервной трубки - протекает по времени неодинаково в различных частях зародыша. Замыкание нервной трубки начинается в шейном отделе, а затем распространяется кзади и несколько замедленнее в краниальном направлении, где формируются мозговые пузыри. Примерно на 25-е сут нервная трубка полностью замыкается, с внешней средой сообщаются только два незамкнувшихся отверстия на переднем и заднем концах - передний и задний невропоры (рис. 21.13). Задний невропор соответствует нейрокишечному каналу. Через 5-6 сут оба невропора зарастают. Из нервной трубки образуются нейроны и нейроглия головного и спинного мозга, сетчатки глаза и органа обоняния.

При смыкании боковых стенок нервных валиков и образовании нервной трубки появляется группа нейроэктодермальных клеток, образующихся в области соединения нейральной и остальной (кожной) эктодермы. Эти клетки, сначала располагающиеся в виде продольных рядов по обе стороны между нервной трубкой и эктодермой, образуют нервный гребень. Клетки нервного гребня способны к миграциям. В туловище одни клетки мигрируют в поверхностном слое дермы, другие - в вентральном направлении, образуя нейроны и нейроглию парасимпатических и симпатических узлов, хромаффинную ткань и мозговое вещество надпочечников. Часть клеток дифференцируется в нейроны и нейроглию спинномозговых узлов.

Из эпибласта выделяются клетки прехордальной пластинки, которая включается в состав головного отдела кишечной трубки. Из материала прехор-дальной пластинки развивается в дальнейшем многослойный эпителий переднего отдела пищеварительной трубки и ее производных. Кроме того, из прехордальной пластинки образуется эпителий трахеи, легких и бронхов, а также эпителиальная выстилка глотки и пищевода, производных жаберных карманов - тимуса и др.

По мнению А. Н. Бажанова, источником образования выстилки пищевода и дыхательных путей служит энтодерма головной кишки.

Рис. 21.13. Нейруляция у зародыша человека:

а - вид со спины; б - поперечные срезы. 1 - передний нейропор; 2 - задний ней-ропор; 3 - эктодерма; 4 - нервная пластинка; 5 - нервный желобок; 6 - мезодерма; 7 - хорда; 8 - энтодерма; 9 - нервная трубка; 10 - нервный гребень; 11 - головной мозг; 12 - спинной мозг; 13 - спинномозговой канал

Рис. 21.14. Зародыш человека на стадии образования туловищной складки и внезаро-дышевых органов (по П. Петкову):

1 - симпластотрофобласт; 2 - цитотрофобласт; 3 - внезародышевая мезенхима; 4 - место амниотической ножки; 5 - первичная кишка; 6 - полость амниона; 7 - эктодерма амниона; 8 - внезародышевая мезенхима амниона; 9 - полость желточного пузырька; 10 - энтодерма желточного пузырька; 11 - внезародышевая мезенхима желточного пузырька; 12 - аллантоис. Стрелками обозначено направление образования туловищной складки

В составе зародышевой эктодермы закладываются плакоды, являющиеся источником развития эпителиальных структур внутреннего уха. Из внезаро-дышевой эктодермы образуется эпителий амниона и пупочного канатика.

21.3.2. Дифференцировка энтодермы

Дифференцировка энтодермы приводит к образованию в теле зародыша энтодермы кишечной трубки и формированию внезародышевой энтодермы, формирующей выстилку желточного пузырька и аллантоиса (рис. 21.14).

Выделение кишечной трубки начинается с момента появления туловищной складки. Последняя, углубляясь, отделяет кишечную энтодерму будущей кишки от внезародышевой энтодермы желточного пузырька. В задней части зародыша в состав образующейся кишки входит и тот участок энтодермы, из которого возникает энтодермальный вырост аллантоиса.

Из энтодермы кишечной трубки развивается однослойный покровный эпителий желудка, кишечника и их желез. Кроме того, из энто-

дермы развиваются эпителиальные структуры печени и поджелудочной железы.

Внезародышевая энтодерма дает начало эпителию желточного мешка и аллантоиса.

21.3.3. Дифференцировка мезодермы

Этот процесс начинается на 3-й нед эмбриогенеза. Дорсальные участки мезодермы разделяются на плотные сегменты, лежащие по сторонам от хорды, - сомиты. Процесс сегментации дорсальной мезодермы и образования сомитов начинается в головной части зародыша и быстро распространяется в каудальном направлении.

У эмбриона на 22-е сут развития имеется 7 пар сегментов, на 25-е - 14, на 30-е - 30 и на 35-е - 43 -44 пары. В отличие от сомитов вентральные отделы мезодермы (спланхнотом) не сегментируются, а расщепляются на два листка - висцеральный и париетальный. Небольшой участок мезодермы, связывающий сомиты со спланхнотомом, разделяется на сегменты - сегментные ножки (нефрогонотом). На заднем конце зародыша сегментации этих отделов не происходит. Здесь взамен сегментных ножек располагается несегментированный нефрогенный зачаток (нефрогенный тяж). Из мезодермы зародыша развивается также парамезонефральный канал.

Сомиты дифференцируются на три части: миотом, дающий начало поперечнополосатой скелетной мышечной ткани, склеротом, являющийся источником развития костных и хрящевых тканей, а также дерматом, формирующий соединительнотканную основу кожи - дерму.

Из сегментных ножек (нефрогонотомов) развиваются эпителий почек, гонад и семявыводящих путей, а из парамезонефрального канала - эпителий матки, маточных труб (яйцеводов) и эпителий первичной выстилки влагалища.

Париетальный и висцеральный листки спланхнотома образуют эпителиальную выстилку серозных оболочек - мезотелий. Из части висцерального листка мезодермы (миоэпикардиальная пластинка) развиваются средняя и наружная оболочки сердца - миокард и эпикард, а также корковое вещество надпочечников.

Мезенхима в теле зародыша является источником формирования многих структур - клеток крови и кроветворных органов, соединительной ткани, сосудов, гладкой мышечной ткани, микроглии (см. главу 5). Из внезароды-шевой мезодермы развивается мезенхима, дающая начало соединительной ткани внезародышевых органов, - амниона, аллантоиса, хориона, желточного пузырька.

Соединительная ткань эмбриона и его провизорных органов характеризуется высокой гидрофильностью межклеточного вещества, богатством глико-заминогликанов в аморфном веществе. Соединительная ткань провизорных органов дифференцируется быстрее, чем в органных зачатках, что обусловлено потребностью в установлении связи зародыша с материнским организмом и

обеспечении их развития (например, плацента). Дифференцировка мезенхимы хориона наступает рано, но происходит не одновременно по всей поверхности. Наиболее активно процесс идет в области развития плаценты. Здесь же появляются и первые волокнистые структуры, которые играют важную роль в формировании и укреплении плаценты в матке. При развитии волокнистых структур стромы ворсин последовательно образуются сначала аргирофильные преколлагеновые волокна, а затем коллагеновые.

На 2-м мес развития в зародыше человека раньше всего начинается диф-ференцировка скелетогенной и кожной мезенхимы, а также мезенхимы стенки сердца и крупных кровеносных сосудов.

Артерии мышечного и эластического типа эмбрионов человека, а также артерии стволовых (якорных) ворсин плаценты и их разветвлений содержат десминотрицательные гладкие миоциты, обладающие свойством более быстрого сокращения.

На 7-й нед развития зародыша человека в кожной мезенхиме и мезенхиме внутренних органов появляются мелкие липидные включения, а позднее (8-9-я нед) происходит формирование жировых клеток. Вслед за развитием соединительной ткани сердечно-сосудистой системы дифференцируется соединительная ткань легких и пищеварительной трубки. Дифференцировка мезенхимы у зародышей человека (длиной 11-12 мм) на 2-м мес развития начинается с увеличения количества гликогена в клетках. В этих же участках возрастает активность фосфатаз, а в дальнейшем в ходе дифференцировки накапливаются гликопротеины, синтезируются РНК и белок.

Плодный период. Плодный период начинается с 9-й нед и характеризуется значительными морфогенетическими процессами, протекающими в организме как плода, так и матери (табл. 21.1).

Таблица 21.1. Краткий календарь внутриутробного развития человека (с дополнениями по Р. К. Данилову, Т. Г. Боровой, 2003)

Продолжение табл. 21.1

Продолжение табл. 21.1

Продолжение табл. 21.1

Продолжение табл. 21.1

Продолжение табл. 21.1

Продолжение табл. 21.1

Продолжение табл. 21.1

Окончание табл. 21.1

21.4. ВНЕЗАРОДЫШЕВЫЕ ОРГАНЫ

Внезародышевые органы, развивающиеся в процессе эмбриогенеза вне тела зародыша, выполняют многообразные функции, обеспечивающие рост и развитие самого зародыша. Некоторые из этих органов, окружающих зародыш, называют также зародышевыми оболочками. К этим органам относятся амнион, желточный мешок, аллантоис, хорион, плацента (рис. 21.15).

Источниками развития тканей внезародышевых органов являются троф-эктодерма и все три зародышевых листка (схема 21.1). Общие свойства тка-

Рис. 21.15. Развитие внезародышевых органов у зародыша человека (схема): 1 - амниотический пузырек; 1а - полость амниона; 2 - тело эмбриона; 3 - желточный мешок; 4 - внеэмбриональный целом; 5 - первичные ворсины хориона; 6 - вторичные ворсины хориона; 7 - стебелек аллантоиса; 8 - третичные ворсины хориона; 9 - аллан-тоис; 10 - пупочный канатик; 11 - гладкий хорион; 12 - котиледоны

Схема 21.1. Классификация тканей внезародышевых органов (по В. Д. Новикову, Г. В. Правоторову, Ю. И. Склянову)

ней внезародышевых органов и их отличия от дефинитивных сводятся к следующему: 1) развитие тканей является сокращенным и ускоренным; 2) соединительная ткань содержит мало клеточных форм, но много аморфного вещества, богатого гликозаминогликанами; 3) старение тканей внеза-родышевых органов происходит очень быстро - к концу внутриутробного развития.

21.4.1. Амнион

Амнион - временный орган, обеспечивающий водную среду для развития зародыша. Он возник в эволюции в связи с выходом позвоночных животных из воды на сушу. В эмбриогенезе человека он появляется на второй стадии гаструляции сначала как небольшой пузырек в составе эпибласта.

Стенка амниотического пузырька состоит из пласта клеток внезароды-шевой эктодермы и из внезародышевой мезенхимы, формирует его соединительную ткань.

Амнион быстро увеличивается, и к концу 7-й нед его соединительная ткань входит в контакт с соединительной тканью хориона. При этом эпителий амниона переходит на амниотическую ножку, превращающуюся позднее в пупочный канатик, и в области пупочного кольца смыкается с эпителиальным покровом кожи эмбриона.

Амниотическая оболочка образует стенку резервуара, заполненного амниотической жидкостью, в которой находится плод (рис. 21.16). Основная функция амниотической оболочки - выработка околоплодных вод, обеспечивающих среду для развивающегося организма и предохраняющих его от механического повреждения. Эпителий амниона, обращенный в его полость, не только выделяет околоплодные воды, но и принимает участие в обратном всасывании их. В амниотической жидкости поддерживаются до конца беременности необходимый состав и концентрация солей. Амнион выполняет также защитную функцию, предупреждая попадание в плод вредоносных агентов.

Эпителий амниона на ранних стадиях - однослойный плоский, образован крупными полигональными, тесно прилегающими друг к другу клетками, среди которых много митотически делящихся. На 3-м мес эмбриогенеза эпителий преобразуется в призматический. На поверхности эпителия имеются микроворсинки. В цитоплазме всегда содержатся небольшие капли липидов и гранулы гликогена. В апикальных частях клеток имеются различной величины вакуоли, содержимое которых выделяется в полость амниона. Эпителий амниона в области плацентарного диска однослойный призматический, местами многорядный, выполняет преимущественно секреторную функцию, в то время как эпителий вне-плацентарного амниона осуществляет в основном резорбцию околоплодных вод.

В соединительнотканной строме амниотической оболочки различают базальную мембрану, слой плотной волокнистой соединительной ткани и губчатый слой из рыхлой волокнистой соединительной ткани, связываю-

Рис. 21.16. Динамика взаимоотношений зародыша, внезародышевых органов и оболочек матки:

а - зародыш человека 9,5 нед развития (микрофотография): 1 - амнион; 2 - хорион; 3 - формирующаяся плацента; 4 - пуповина

щий амнион с хорионом. В слое плотной соединительной ткани можно выделить лежащую под базальной мембраной бесклеточную часть и клеточную часть. Последняя состоит из нескольких слоев фибробластов, между которыми находится густая сеть плотно прилежащих друг к другу тонких пучков коллагеновых и ретикулярных волокон, образующих решетку неправильной формы, ориентированную параллельно поверхности оболочки.

Губчатый слой образован рыхлой слизистой соединительной тканью с редкими пучками коллагеновых волокон, являющихся продолжением тех, которые залегают в слое плотной соединительной ткани, связывая амнион с хорионом. Связь эта очень непрочная, и поэтому обе оболочки легко отделить друг от друга. В основном веществе соединительной ткани много гликозаминогликанов.

21.4.2. Желточный мешок

Желточный мешок - наиболее древний в эволюции внезародышевый орган, возникший как орган, депонирующий питательные вещества (желток), необходимые для развития зародыша. У человека это рудиментарное образование (желточный пузырек). Он образован внезародышевой энтодермой и внезародышевой мезодермой (мезенхимой). Появившись на 2-й нед развития у человека, желточный пузырек в питании зародыша принимает

Рис. 21.16. Продолжение

б - схема: 1 - мышечная оболочка матки; 2 - decidua basalis; 3 - полость амниона; 4 - полость желточного мешка; 5 - внеэмбриональный целом (полость хориона); 6 - decidua capsularis; 7 - decidua parietalis; 8 - полость матки; 9 - шейки матки; 10 - эмбрион; 11 - третичные ворсинки хориона; 12 - аллантоис; 13 - мезенхима пупочного канатика: а - кровеносные сосуды ворсины хориона; б - лакуны с материнской кровью (по Гамильтону, Бойду и Моссману)

участие очень недолго, так как с 3-й нед развития устанавливается связь плода с материнским организмом, т. е. гематотрофное питание. Желточный мешок позвоночных является первым органом, в стенке которого развиваются кровяные островки, формирующие первые клетки крови и первые кровеносные сосуды, обеспечивающие у плода перенос кислорода и питательных веществ.

По мере образования туловищной складки, приподнимающей зародыш над желточным пузырьком, формируется кишечная трубка, при этом желточный пузырек отделяется от тела зародыша. Связь зародыша с желточным пузырьком остается в виде полого канатика, называемого желточным стебельком. В качестве кроветворного органа желточный мешок функционирует до 7-8-й нед, а затем подвергается обратному развитию и остается в составе пупочного канатика в виде узкой трубочки, служащей проводником кровеносных сосудов к плаценте.

21.4.3. Аллантоис

Аллантоис представляет собой небольшой пальцевидный отросток в кау-дальном отделе зародыша, врастающий в амниотическую ножку. Он является производным желточного мешка и состоит из внезародышевой энтодермы и висцерального листка мезодермы. У человека аллантоис не достигает значительного развития, но его роль в обеспечении питания и дыхания зародыша все же велика, так как по нему к хориону растут сосуды, располагающиеся в пупочном канатике. Проксимальная часть аллантоиса располагается вдоль желточного стебелька, а дистальная, разрастаясь, врастает в щель между амнионом и хорионом. Это орган газообмена и выделения. По сосудам аллантоиса доставляется кислород, а в аллантоис выделяются продукты обмена веществ зародыша. На 2-м мес эмбриогенеза аллантоис редуцируется и превращается в тяж клеток, который вместе с редуцированным желточным пузырьком входит в состав пупочного канатика.

21.4.4. Пупочный канатик

Пупочный канатик, или пуповина, представляет собой упругий тяж, соединяющий зародыш (плод) с плацентой. Он покрыт амниотической оболочкой, окружающей слизистую соединительную ткань с кровеносными сосудами (две пупочные артерии и одна вена) и рудиментами желточного пузырька и аллантоиса.

Слизистая соединительная ткань, получившая название «вартонова студня», обеспечивает упругость канатика, предохраняет пупочные сосуды от сжатия, обеспечивая тем самым непрерывное снабжение эмбриона питательными веществами, кислородом. Наряду с этим она препятствует проникновению вредоносных агентов из плаценты к эмбриону внесосудистым путем и таким образом выполняет защитную функцию.

Иммуноцитохимическими методами установлено, что в кровеносных сосудах пупочного канатика, плаценты и эмбриона существуют гетерогенные гладкие мышечные клетки (ГМК). В венах в отличие от артерий обнаружены десминположительные ГМК. Последние обеспечивают медленные тонические сокращения вен.

21.4.5. Хорион

Хорион, или ворсинчатая оболочка, появляется впервые у млекопитающих, развивается из трофобласта и внезародышевой мезодермы. Первоначально трофобласт представлен слоем клеток, образующих первичные ворсинки. Они выделяют протеолитические ферменты, с помощью которых разрушается слизистая оболочка матки и осуществляется имплантация. На 2-й нед трофобласт приобретает двухслойное строение в связи с формированием в нем внутреннего клеточного слоя (цитотрофобласт) и симпластического наружного слоя (симпластотрофобласт), который является производным клеточного слоя. Появляющаяся по периферии эмбриобласта внезародыше-вая мезенхима (у человека на 2-3-й нед развития) подрастает к трофобла-сту и образует вместе с ним вторичные эпителиомезенхимальные ворсинки. С этого времени трофобласт превращается в хорион, или ворсинчатую оболочку (см. рис. 21.16).

В начале 3-й нед в ворсинки хориона врастают кровеносные капилляры и формируются третичные ворсинки. Это совпадает с началом гема-тотрофного питания зародыша. Дальнейшее развитие хориона связано с двумя процессами - разрушением слизистой оболочки матки вследствие протеолитической активности наружного (симпластического) слоя и развитием плаценты.

21.4.6. Плацента

Плацента (детское место) человека относится к типу дискоидальных гемохориальных ворсинчатых плацент (см. рис. 21.16; рис. 21.17). Это важный временный орган с многообразными функциями, которые обеспечивают связь плода с материнским организмом. Вместе с тем плацента создает барьер между кровью матери и плода.

Плацента состоит из двух частей: зародышевой, или плодной (pars fetalis), и материнской (pars materna). Плодная часть представлена ветвистым хорионом и приросшей к хориону изнутри амниотической оболочкой, а материнская - видоизмененной слизистой оболочкой матки, отторгающейся при родах (decidua basalis).

Развитие плаценты начинается на 3-й нед, когда во вторичные ворсины начинают врастать сосуды и образовываться третичные ворсины, и заканчивается к концу 3-го мес беременности. На 6-8-й нед вокруг сосудов

Рис. 21.17. Плацента гемохориального типа. Динамика развития ворсин хориона: а - строение плаценты (стрелками указана циркуляция крови в сосудах и в одной из лакун, где удалена ворсинка): 1 - эпителий амниона; 2 - хориальная пластинка; 3 - ворсинка; 4 - фибриноид; 5 - желточный пузырек; 6 - пупочный канатик; 7 - перегородка плаценты; 8 - лакуна; 9 - спиральная артерия; 10 - базальный слой эндометрия; 11 - миометрий; б - строение первичной ворсины трофобласта (1-я нед); в - строение вторичной эпителиально-мезенхимальной ворсины хориона (2-я нед); г - строение третичной ворсины хориона - эпителиально-мезенхимальной с кровеносными сосудами (3-я нед); д - строение ворсины хориона (3-й мес); е - строение ворсин хориона (9-й мес): 1 - межворсинчатое пространство; 2 - микроворсинки; 3 - симпластотрофобласт; 4 - ядра симпластотрофобласта; 5 - цито-трофобласт; 6 - ядро цитотрофобласта; 7 - базальная мембрана; 8 - межклеточное пространство; 9 - фибробласт; 10 - макрофаги (клетки Кащенко-Гофбауэра); 11 - эндотелиоцит; 12 - просвет кровеносного сосуда; 13 - эритроцит; 14 - базальная мембрана капилляра (по Э. М. Швирсту)

дифференцируются элементы соединительной ткани. В дифференцировке фибробластов и синтезе ими коллагена важную роль играют витамины А и С, без достаточного поступления которых в организм беременной нарушается прочность связи зародыша с материнским организмом и создается угроза самопроизвольного аборта.

В основном веществе соединительной ткани хориона содержится значительное количество гиалуроновой и хондроитинсерной кислот, с которыми связана регуляция проницаемости плаценты.

При развитии плаценты происходят разрушение слизистой оболочки матки, обусловленное протеолитической активностью хориона, и смена гистиотрофного питания на гематотрофное. Это означает, что ворсины хориона омываются кровью матери, излившейся из разрушенных сосудов эндометрия в лакуны. Однако кровь матери и плода в нормальных условиях никогда не смешивается.

Гематохориальный барьер, разделяющий оба кровотока, состоит из эндотелия сосудов плода, окружающей сосуды соединительной ткани, эпителия хориальных ворсин (цитотрофобласт и симпластотрофобласт), а кроме того, из фибриноида, который местами покрывает ворсины снаружи.

Зародышевая, или плодная, часть плаценты к концу 3-го мес представлена ветвящейся хориальной пластинкой, состоящей из волокнистой (коллаге-новой) соединительной ткани, покрытой цито- и симпластотрофобластом (многоядерная структура, покрывающая редуцирующийся цитотрофо-бласт). Ветвящиеся ворсины хориона (стволовые, якорные) хорошо развиты лишь со стороны, обращенной к миометрию. Здесь они проходят через всю толщу плаценты и своими вершинами погружаются в базальную часть разрушенного эндометрия.

Хориальный эпителий, или цитотрофобласт, на ранних стадиях развития представлен однослойным эпителием с овальными ядрами. Эти клетки размножаются митотическим путем. Из них развивается симпластотрофобласт.

В симпластотрофобласте содержится большое количество различных про-теолитических и окислительных ферментов (АТФ-азы, щелочная и кислая

Рис. 21.18. Срез ворсины хориона 17-суточного зародыша человека («Крым»). Микрофотография:

1 - симпластотрофобласт; 2 - цитотрофобласт; 3 - мезенхима хориона (по Н. П. Барсукову)

фосфатазы, 5-нуклеотидазы, ДПН-диафоразы, глюкозо-6-фосфатдегид-рогеназы, альфа-ГФДГ, сукцинатдегидрогеназа - СДГ, цитохромоксидаза - ЦО, моноаминоксидаза - МАО, неспецифические эстеразы, ЛДГ, НАД- и НАДФ-диафоразы и др. - всего около 60), что связано с его ролью в обменных процессах между организмом матери и плода. В цитотрофобласте и в симпласте выявляются пиноцитозные пузырьки, лизосомы и другие орга-неллы. Начиная со 2-го мес, хориальный эпителий истончается и постепенно заменяется симпластотрофобластом. В этот период симпластотрофобласт по толщине превосходит цитотрофобласт. На 9-10-й нед симпласт истончается, а количество ядер в нем увеличивается. На поверхности симпласта, обращенной в лакуны, появляются многочисленные микроворсинки в виде щеточной каемки (см. рис. 21.17; рис. 21.18, 21.19).

Между симпластотрофобластом и клеточным трофобластом имеются ще-левидные субмикроскопические пространства, доходящие местами до ба-зальной мембраны трофобласта, что создает условия для двустороннего проникновения трофических веществ, гормонов и др.

Во второй половине беременности и, особенно, в конце нее трофобласт сильно истончается и ворсины покрываются фибриноподобной оксифиль-ной массой, являющейся продуктом свертывания плазмы и распада трофо-бласта («фибриноид Лангханса»).

С увеличением срока беременности уменьшается количество макрофагов и коллагенпродуцирующих дифференцированных фибробластов, появля-

Рис. 21.19. Плацентарный барьер на 28-й нед беременности. Электронная микрофотография, увеличение 45 000 (по У. Ю. Яцожинской):

1 - симпластотрофобласт; 2 - цитотрофобласт; 3 - базальная мембрана трофобласта; 4 - базальная мембрана эндотелия; 5 - эндотелиоцит; 6 - эритроцит в капилляре

ются фиброциты. Количество коллагеновых волокон, хотя и нарастает, но до конца беременности в большинстве ворсин остается незначительным. Большая часть стромальных клеток (миофибробластов) характеризуется увеличенным содержанием цитоскелетных сократительных белков (вимен-тин, десмин, актин и миозин).

Структурно-функциональной единицей сформированной плаценты является котиледон, образованный стволовой («якорной») ворсиной и ее

вторичными и третичными (конечными) разветвлениями. Общее количество котиледонов в плаценте достигает 200.

Материнская часть плаценты представлена базальной пластинкой и соединительнотканными септами, отделяющими котиледоны друг от друга, а также лакунами, заполненными материнской кровью. В местах контакта стволовых ворсин с отпадающей оболочкой встречаются также трофобла-стические клетки (периферический трофобласт).

На ранних стадиях беременности ворсины хориона разрушают ближайшие к плоду слои основной отпадающей оболочки матки, и на их месте образуются заполненные материнской кровью лакуны, в которые свободно свисают ворсины хориона.

Глубокие неразрушенные части отпадающей оболочки вместе с трофо-бластом образуют базальную пластинку.

Базальный слой эндометрия (lamina basalis) - соединительная ткань слизистой оболочки матки, содержащая децидуальные клетки. Эти крупные, богатые гликогеном клетки соединительной ткани расположены в глубоких слоях слизистой оболочки матки. Они имеют четкие границы, округлые ядра и оксифильную цитоплазму. В течение 2-го мес беременности децидуальные клетки значительно укрупняются. В их цитоплазме, кроме гликогена, выявляются липиды, глюкоза, витамин С, железо, неспецифические эстеразы, дегидрогеназа янтарной и молочной кислот. В базальной пластинке, чаще в месте прикрепления ворсин к материнской части плаценты, встречаются скопления клеток периферического цитотрофобласта. Они напоминают децидуальные клетки, но отличаются более интенсивной базо-филией цитоплазмы. Аморфная субстанция (фибриноид Рора) находится на поверхности базальной пластинки, обращенной к хориальным ворсинам. Фибриноид играет существенную роль в обеспечении иммунологического гомеостаза в системе мать-плод.

Часть основной отпадающей оболочки, расположенной на границе ветвистого и гладкого хориона, т. е. по краю плацентарного диска, при развитии плаценты не разрушается. Плотно прирастая к хориону, она образует замыкающую пластинку, препятствующую истечению крови из лакун плаценты.

Кровь в лакунах непрерывно циркулирует. Она поступает из маточных артерий, входящих сюда из мышечной оболочки матки. Эти артерии идут по плацентарным перегородкам и открываются в лакуны. Материнская кровь оттекает от плаценты по венам, берущим начало от лакун крупными отверстиями.

Формирование плаценты заканчивается в конце 3-го мес беременности. Плацента обеспечивает питание, тканевое дыхание, рост, регуляцию образовавшихся к этому времени зачатков органов плода, а также его защиту.

Функции плаценты. Основные функции плаценты: 1) дыхательная; 2) транспорт питательных веществ; воды; электролитов и иммуноглобулинов; 3) выделительная; 4) эндокринная; 5) участие в регуляции сокращения миометрия.

Дыхание плода обеспечивается за счет кислорода, присоединенного к гемоглобину материнской крови, который путем диффузии поступает через плаценту в кровь плода, где он соединяется с фетальным гемоглобином

(HbF). Связанный с фетальным гемоглобином СО 2 в крови плода также диффундирует через плаценту, поступает в кровь матери, где соединяется с материнским гемоглобином.

Транспорт всех питательных веществ, необходимых для развития плода (глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, нуклеотиды, витамины, минеральные вещества), происходит из крови матери через плаценту в кровь плода, и, наоборот, из крови плода в кровь матери поступают продукты обмена веществ, выводимые из его организма (выделительная функция). Электролиты и вода проходят через плаценту путем диффузии и с помощью пиноцитоза.

В транспорте иммуноглобулинов участвуют пиноцитозные везикулы симпластотрофобласта. Поступивший в кровь плода иммуноглобулин пассивно иммунизирует его от возможного действия бактериальных антигенов, которые могут поступать при заболеваниях матери. После рождения материнский иммуноглобулин разрушается и заменяется вновь синтезируемым в организме ребенка при действии на него бактериальных антигенов. Через плаценту в околоплодные воды проникают IgG, IgA.

Эндокринная функция является одной из наиболее важных, так как плацента обладает способностью синтезировать и секретировать ряд гормонов, обеспечивающих взаимодействие зародыша и материнского организма на протяжении всей беременности. Местом продукции плацентарных гормонов являются цитотрофобласт и особенно симпластотрофобласт, а также децидуальные клетки.

Одним из первых плацента синтезирует хорионический гонадотропин, концентрация которого быстро нарастает на 2-3-й нед беременности, достигая максимума на 8-10-й нед, причем в крови плода она в 10-20 раз выше, чем в крови матери. Гормон стимулирует образование адренокортикотропного гормона (АКТГ) гипофиза, усиливает секрецию кортикостероидов.

Большую роль в развитии беременности играет плацентарный лактоген, который обладает активностью пролактина и лютеотропного гормона гипофиза. Он поддерживает стероидогенез в желтом теле яичника в первые 3 мес беременности, а также принимает участие в метаболизме углеводов и белков. Концентрация его в крови матери прогрессивно нарастает на 3-4-м мес беременности и в дальнейшем продолжает увеличиваться, достигая максимума к 9-му мес. Этот гормон совместно с пролактином гипофиза матери и плода играет определенную роль в продукции легочного сурфактанта и фетоплацен-тарной осморегуляции. Высокая концентрация его обнаруживается в околоплодных водах (в 10-100 раз больше, чем в крови матери).

В хорионе, а также в децидуальной оболочке синтезируются прогестерон и прегнандиол.

Прогестерон (вырабатываемый сначала желтым телом в яичнике, а с 5-6-й нед в плаценте) подавляет сокращения матки, стимулирует ее рост, оказывает иммунодепрессивное действие, подавляя реакцию отторжения плода. Около 3/4 прогестерона в организме матери метаболизируется и трансформируется в эстрогены, а часть выделяется с мочой.

Эстрогены (эстрадиол, эстрон, эстриол) вырабатываются в симпласто-трофобласте ворсин плаценты (хориона) в середине беременности, а к концу

беременности их активность усиливается в 10 раз. Они вызывают гиперплазию и гипертрофию матки.

Кроме того, в плаценте синтезируются меланоцитостимулирующий и адренокортикотропный гормоны, соматостатин и др.

В плаценте содержатся полиамины (спермин, спермидин), влияющие на усиление синтеза РНК в гладких мышечных клетках миометрия, а также на разрушающие их оксидазы. Важную роль играют аминооксидазы (гиста-миназа, моноаминоксидаза), разрушающие биогенные амины - гистамин, серотонин, тирамин. Во время беременности их активность возрастает, что способствует разрушению биогенных аминов и падению концентрации последних в плаценте, миометрии и крови матери.

Во время родов гистамин и серотонин являются наряду с катехоламинами (норадреналин, адреналин) стимуляторами сократительной деятельности гладких мышечных клеток (ГМК) матки, и к концу беременности их концентрация значительно возрастает в связи с резким снижением (в 2 раза) активности аминооксидаз (гистаминаза и др.).

При слабой родовой деятельности отмечается усиление активности аминоокси-даз, например гистаминазы (в 5 раз).

Нормальная плацента не является абсолютным барьером для белков. В частности, фетопротеин в конце 3-го мес беременности проникает в небольшом количестве (около 10 %) из плода в кровь матери, но на этот антиген материнский организм не отвечает отторжением, так как во время беременности уменьшается цитотоксич-ность материнских лимфоцитов.

Плацента препятствует прохождению ряда материнских клеток и цитотоксиче-ских антител к плоду. Главную роль в этом играет фибриноид, покрывающий тро-фобласт при его частичном повреждении. Это предотвращает поступление в межворсинчатое пространство плацентарных и плодовых антигенов, а также ослабляет гуморальную и клеточную «атаку» матери против зародыша.

В заключение отметим основные особенности ранних стадий развития зародыша человека: 1) асинхронный тип полного дробления и образование «светлых» и «темных» бластомеров; 2) раннее обособление и формирование внезародышевых органов; 3) раннее образование амниотического пузырька и отсутствие амниотических складок; 4) наличие в стадии гаструляции двух механизмов - деламинации и иммиграции, в течение которых происходит также развитие провизорных органов; 5) интерстициальный тип имплантации; 6) сильное развитие амниона, хориона, плаценты и слабое развитие желточного мешка и аллантоиса.

21.5. СИСТЕМА МАТЬ-ПЛОД

Система мать-плод возникает в процессе беременности и включает две подсистемы - организм матери и организм плода, а также плаценту, являющуюся связующим звеном между ними.

Взаимодействие между организмом матери и организмом плода обеспечивается прежде всего нейрогуморальными механизмами. При этом в обеих подсистемах различают следующие механизмы: рецепторные, воспринимающие информацию, регуляторные, осуществляющие ее переработку, и исполнительные.

Рецепторные механизмы организма матери расположены в матке в виде чувствительных нервных окончаний, которые первыми воспринимают информацию о состоянии развивающегося плода. В эндометрии находятся хемо-, механо- и терморецепторы, а в кровеносных сосудах - барорецепторы. Рецепторные нервные окончания свободного типа особенно многочисленны в стенках маточной вены и в децидуальной оболочке в области прикрепления плаценты. Раздражение рецепторов матки вызывает изменения интенсивности дыхания, кровяного давления в организме матери, что обеспечивает нормальные условия для развивающегося плода.

Регуляторные механизмы организма матери включают отделы ЦНС (височная доля мозга, гипоталамус, мезэнцефальный отдел ретикулярной формации), а также гипоталамо-эндокринную систему. Важную регуляторную функцию выполняют гормоны: половые, тироксин, кортикостероиды, инсулин и др. Так, во время беременности происходят усиление активности коры надпочечников матери и повышение выработки кортикостероидов, которые участвуют в регуляции метаболизма плода. В плаценте вырабатывается хорионический гонадотропин, стимулирующий образование АКТГ гипофиза, который активизирует деятельность коры надпочечников и усиливает секрецию кортикостероидов.

Регуляторные нейроэндокринные аппараты матери обеспечивают сохранение беременности, необходимый уровень функционирования сердца, сосудов, кроветворных органов, печени и оптимальный уровень обмена веществ, газов в зависимости от потребностей плода.

Рецепторные механизмы организма плода воспринимают сигналы об изменениях организма матери или собственного гомеостаза. Они обнаружены в стенках пупочных артерий и вены, в устьях печеночных вен, в коже и кишечнике плода. Раздражение этих рецепторов приводит к изменению частоты сердцебиения плода, скорости кровотока в его сосудах, влияет на содержание сахара в крови и т. д.

Регуляторные нейрогуморальные механизмы организма плода формируются в процессе развития. Первые двигательные реакции у плода появляются на 2- 3-м мес развития, что свидетельствует о созревании нервных центров. Механизмы, регулирующие газовый гомеостаз, формируются в конце II триместра эмбриогенеза. Начало функционирования центральной эндокринной железы - гипофиза - отмечается на 3-м мес развития. Синтез кортикостероидов в надпочечниках плода начинается со второй половины беременности и увеличивается с его ростом. У плода усилен синтез инсулина, который необходим для обеспечения его роста, связанного с углеводным и энергетическим обменом.

Действие нейрогуморальных регуляторных систем плода направлено на исполнительные механизмы - органы плода, обеспечивающие изменение интенсивности дыхания, сердечно-сосудистой деятельности, мышечной активности и т. п., и на механизмы, определяющие изменение уровня газообмена, обмена веществ, терморегуляции и других функций.

В обеспечении связей в системе мать-плод особо важную роль играет плацента, которая способна не только аккумулировать, но и синтезировать вещества, необходимые для развития плода. Плацента выполняет эндокринные функции, вырабатывая ряд гормонов: прогестерон, эстроген, хориониче-ский гонадотропин (ХГ), плацентарный лактоген и др. Через плаценту между матерью и плодом осуществляются гуморальные и нервные связи.

Существуют также экстраплацентарные гуморальные связи через плодные оболочки и амниотическую жидкость.

Гуморальный канал связи - самый обширный и информативный. Через него происходит поступление кислорода и углекислого газа, белков, углеводов, витаминов, электролитов, гормонов, антител и др. (рис. 21.20). В норме чужеродные вещества не проникают из организма матери через плаценту. Они могут начать проникать лишь в условиях патологии, когда нарушена барьерная функция плаценты. Важным компонентом гуморальных связей являются иммунологические связи, обеспечивающие поддержание иммунного гомеостаза в системе мать-плод.

Несмотря на то, что организмы матери и плода генетически чужеродны по составу белков, иммунологического конфликта обычно не происходит. Это обеспечивается рядом механизмов, среди которых существенное значение имеют следующие: 1) синтезируемые симпластотрофобластом белки, тормозящие иммунный ответ материнского организма; 2) хориональный гонадотропин и плацентарный лактоген, находящиеся в высокой концентрации на поверхности симпластотрофобласта; 3) иммуномаскирую-щее действие гликопротеидов перицеллюлярного фибриноида плаценты, заряженного так же, как и лимфоциты омывающей крови, отрицательно; 4) протеолитические свойства трофобласта также способствуют инактивации чужеродных белков.

В иммунной защите принимают участие и амниотические воды, содержащие антитела, блокирующие антигены А и В, свойственные крови беременной, и не допускают их в кровь плода.

Организмы матери и плода представляют собой динамическую систему гомологичных органов. Поражение какого-либо органа матери ведет к нарушению развития одноименного органа плода. Так, если беременная женщина страдает диабетом, при котором снижена выработка инсулина, то у плода наблюдаются увеличение массы тела и повышение продукции инсулина в островках поджелудочной железы.

В эксперименте на животных установлено, что сыворотка крови животного, у которого удалили часть какого-либо органа, стимулирует пролиферацию в одноименном органе. Однако механизмы этого явления изучены недостаточно.

Нервные связи включают плацентарный и экстраплацентарный каналы: плацентарный - раздражение баро- и хеморецепторов в сосудах плаценты и пуповины, а экстраплацентарный - поступление в ЦНС матери раздражений, связанных с ростом плода и др.

Наличие нервных связей в системе мать-плод подтверждается данными об иннервации плаценты, высоком содержании в ней ацетилхолина, отста-

Рис. 21.20. Транспорт веществ через плацентарный барьер

вании развития плода в денервированном роге матки экспериментальных животных и др.

В процессе формирования системы мать-плод существует ряд критических периодов, наиболее важных для установления взаимодействия между двумя системами, направленных на создание оптимальных условий для развития плода.

21.6. КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ

В ходе онтогенеза, особенно эмбриогенеза, отмечаются периоды более высокой чувствительности развивающихся половых клеток (в период прогенеза) и зародыша (в период эмбриогенеза). Впервые на это обратил внимание австралийский врач Норман Грегг (1944). Российский эмбриолог П. Г. Светлов (1960) сформулировал теорию критических периодов развития и проверил ее экспериментально. Сущность этой теории

заключается в утверждении общего положения, что каждый этап развития зародыша в целом и его отдельных органов начинается относительно коротким периодом качественно новой перестройки, сопровождающейся детерминацией, пролиферацией и дифференцировкой клеток. В это время эмбрион наиболее восприимчив к повреждающим воздействиям различной природы (рентгеновское облучение, лекарственные средства и др.). Такими периодами в прогенезе являются спермио- и овогенез (мейоз), а в эмбриогенезе - оплодотворение, имплантация (во время которой происходит гаструляция), дифференцировка зародышевых листков и закладка органов, период плацентации (окончательного созревания и формирования плаценты), становление многих функциональных систем, рождение.

Среди развивающихся органов и систем человека особое место принадлежит головному мозгу, который на ранних стадиях выступает в роли первичного организатора дифференцировки окружающих тканевых и органных зачатков (в частности, органов чувств), а позднее отличается интенсивным размножением клеток (примерно 20 000 в минуту), что требует оптимальных условий трофики.

Повреждающими экзогенными факторами в критические периоды могут быть химические вещества, в том числе многие лекарственные, ионизирующее облучение (например, рентгеновское в диагностических дозах), гипоксия, голодание, наркотики, никотин, вирусы и др.

Химические вещества и лекарственные препараты, проникающие через плацентарный барьер, особенно опасны для зародыша в первые 3 мес беременности, так как они не метаболизируются и накапливаются в повышенных концентрациях в его тканях и органах. Наркотики нарушают развитие головного мозга. Голодание, вирусы вызывают пороки развития и даже внутриутробную гибель (табл. 21.2).

Итак, в онтогенезе человека выделяют несколько критических периодов развития: в прогенезе, эмбриогенезе и постнатальной жизни. К ним относятся: 1) развитие половых клеток - овогенез и сперматогенез; 2) оплодотворение; 3) имплантация (7-8-е сут эмбриогенеза); 4) развитие осевых зачатков органов и формирование плаценты (3-8-я нед развития); 5) стадия усиленного роста головного мозга (15-20-я нед); 6) формирование основных функциональных систем организма и дифференцировка полового аппарата (20-24-я нед); 7) рождение; 8) период новорожденности (до 1 года); 9) половое созревание (11-16 лет).

Методы диагностики и меры профилактики аномалий развития человека. С целью выявления аномалий развития человека современная медицина располагает рядом методов (неинвазивных и инвазивных). Так, всем беременным дважды (в 16-24 и 32-36 нед) проводят ультразвуковое исследование, что позволяет обнаружить ряд аномалий развития плода и его органов. На 16-18-й нед беременности с помощью метода определения содержания альфа-фетопротеина в сыворотке крови матери можно выявить пороки развития ЦНС (в случае увеличения его уровня более чем в 2 раза) или хромосомные аномалии, например синдром Дауна - трисомия хромосомы 21 или

Таблица 21.2. Сроки возникновения некоторых аномалий развития эмбрионов и плодов человека

другие трисомии (об этом свидетельствует снижение уровня исследуемого вещества более чем в 2 раза).

Амниоцентез - инвазивный способ исследования, при котором через брюшную стенку матери производят взятие околоплодных вод (обычно на 16-й нед беременности). В дальнейшем производят хромосомный анализ клеток амниотической жидкости и другие исследования.

Используется также визуальный контроль развития плода с помощью лапароскопа, введенного через брюшную стенку матери в полость матки (фетоскопия).

Существуют и другие способы диагностики аномалий развития плода. Однако основной задачей медицинской эмбриологии является предупреждение их развития. С этой целью разрабатываются методы генетического консультирования и подбора супружеских пар.

Методы искусственной инсеминации половыми клетками от заведомо здоровых доноров позволяют избежать наследования ряда неблагоприятных признаков. Развитие генной инженерии дает возможность корригировать локальные повреждения генетического аппарата клетки. Так, существует метод, сущность которого заключается в получении биоптата яичка у

мужчины с генетически обусловленным заболеванием. Внесение в сперма-тогонии нормальной ДНК, а затем трансплантация сперматогоний в предварительно облученное яичко (для уничтожения генетически дефектных половых клеток), последующее размножение трансплантированных спер-матогоний приводит к тому, что вновь образованные сперматозоиды освобождаются от генетически обусловленного дефекта. Следовательно, такие клетки могут дать нормальное потомство при оплодотворении женской половой клетки.

Метод криоконсервации спермы позволяет длительно сохранять оплодотворяющую способность сперматозоидов. Это применяется для сохранения половых клеток мужчин, связанных с опасностью облучения, ранения и др.

Метод искусственного оплодотворения и переноса эмбрионов (экстракорпоральное оплодотворение) применяется для лечения как мужского, так и женского бесплодия. Для получения женских половых клеток используют лапароскопию. Специальной иглой прокалывают оболочку яичника в области расположения пузырчатого фолликула, аспирируют овоцит, который в дальнейшем оплодотворяется спермиями. Последующее культивирование, как правило, до стадии 2-4-8 бластомеров и перенос зародыша в матку или маточную трубу обеспечивает его развитие в условиях материнского организма. При этом возможна трансплантация зародыша в матку «суррогатной» матери.

Совершенствование методов лечения бесплодия и профилактики аномалий развития человека тесно переплетаются с морально-этическими, юридическими, социальными проблемами, решение которых во многом зависит от сложившихся традиций того или иного народа. Это является предметом специального исследования и обсуждения в литературе. В то же время успехи клинической эмбриологии и репродуктологии не могут существенно повлиять на рост народонаселения в силу высокой стоимости лечения и методических трудностей при работе с половыми клетками. Именно поэтому основу деятельности, направленной на оздоровление и численный рост населения, составляет профилактическая работа врача, базирующаяся на знаниях процессов эмбриогенеза. Для рождения здорового потомства немаловажно вести здоровый образ жизни и отказаться от вредных привычек, а также проводить комплекс тех мероприятий, которые находятся в компетенции медицинских, общественных и образовательных учреждений.

Таким образом, в результате изучения эмбриогенеза человека и других позвоночных установлены основные механизмы образования половых клеток и их слияния с возникновением одноклеточной стадии развития - зиготы. Последующее развитие зародыша, имплантация, формирование зародышевых листков и эмбриональных зачатков тканей, внезародышевых органов показывают тесную эволюционную связь и преемственность развития представителей различных классов животного мира. Важно знать, что в развитии зародыша существуют критические периоды, когда резко возрастает риск внутриутробной гибели либо развития по патологическому

пути. Знание основных закономерных процессов эмбриогенеза позволяет решать ряд проблем медицинской эмбриологии (предупреждение аномалий развития плода, лечение бесплодия), осуществлять комплекс мероприятий, предупреждающих гибель плодов и новорожденных.

Контрольные вопросы

1. Тканевый состав детской и материнской частей плаценты.

2. Критические периоды развития человека.

3. Сходство и различия в эмбриогенезе позвоночных и человека.

4. Источники развития тканей провизорных органов.

Гистология, эмбриология, цитология: учебник / Ю. И. Афанасьев, Н. А. Юрина, Е. Ф. Котовский и др.. - 6-е изд., перераб. и доп. - 2012. - 800 с. : ил.

Развитие . В органогенезе половой системы, как мужской, так и женской, взаимодействует ряд факторов. Первый из них – генетический механизм, определяющий пол человека в момент слияния сперматозоида и яйцеклетки. У человека, как и у многих видов животных, женский пол является гомогаметным. Это означает, что все гаметы (половые клетки), образующиеся в яичниках, содержат одинаковый хромосомный набор – 22 аутосомы и половую хромосому X.

Мужской пол является гетерогаметным, так как в яичках практически в равных количествах образуются гаметы с двумя разными хромосомными наборами – 22+X и 22+Y. При оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом типа 22+X образуется зигота, впоследствии развивающаяся в организм генетически женского пола. В случае оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом типа 22+Y образуется зигота, развивающаяся в организм генетически мужского пола. Таким образом, хромосома Y – детерминанта генетически мужского пола. Специфические гены, локализованные в коротком плече хромосомы Y, кодируют факторы, детерминирующие развитие мужских гонад.

После генетических включается ряд внутренних эпигенетических факторов (ферментные системы, индукторы генома, гормоны), влияющих на органогенез половой системы. К третьей группе факторов относятся внешние эпигенетические факторы, такие, как влияние окружающей среды, травматизация, тератогенное воздействие, лекарственные вещества т.д.

Эмбриональное развитие половой системы. Развитие мужской и женской половой системы происходит на начальных этапах эмбриогенеза одинаково, в непосредственной связи с развитием мочевыделительной системы и начинается с закладки гонады на 4-й неделе внутриутробного развития. При этом на медиальной поверхности первичной почки образуются утолщения, называемые гонадными валиками. Составными элементами развивающихся гонад являются: 1) гоноциты - первичные половые клетки, дающие начало половым клеткам обоих полов – овогониям и сперматогониям; 2) производные мезонефроса (эпителий канальцев и капсулы первичной почки) – будущие эпителиальные элементы половых желез: фолликулярные клетки и клетки Сертоли; 3) мезенхимная ткань – будущие соединительнотканные элементы половых желез: текоциты, клетки Лейдига, интерстициальная ткань яичника и яичка, миоидные клетки.

Первый этап развития – образование первичных половых клеток (гоноцитов) из энтодермы желточного мешка зародыша человека. Гоноциты, имеющие внегонадное (желточный мешок) происхождение - это активно пролиферирующие, крупные клетки, округлой формы, содержащие в цитоплазме большое количество гликогена, щелочной фосфатазы.

Первичные половые клетки мигрируют по кровеносным сосудам с током крови в дорсальном направлении по желточному мешку, через мезенхиму первичной кишки, вдоль ее брыжейки к гонадным валикам. Миграция первичных половых клеток начинается с последних дней 3-й недели развития, и этот процесс усиливается в течение 4-й недели. Одним из основных механизмов миграции гоноцитов в область половых валиков является хемотаксис.

В течение следующих 2 недель гоноциты многократно митотически делятся, формируя обширную популяцию предшественников гамет. Половые клетки в этот период обнаруживают признаки обмена стероидов. Нарушение развития гоноцитов и заселения ими гонадных валиков может привести к нарушению развития гонад.

Индифферентная стадия развития гонад . У эмбрионов длиной до 17 мм еще нет признаков, указывающих на будущий пол зародышей. Однако по наличию полового хроматина (тельце Барра) в клетках трофобласта на 12-й день развития и в клетках эмбриобласта на 16-й день развития определить пол возможно.

Гистологически различаемые зачатки половых желез в виде утолщений целомического эпителия (гонадных валиков) появляются уже у зародыша длиной 4-5 мм. После образования половых валиков происходит дезинтеграция канальцев мезонефроса, эпителиальные клетки канальцев мигрируют в закладки гонад и достаточно быстро заселяют их – происходит колонизация закладки гонады клетками канальцев первичной почки.

В процессе дальнейшего развития первичные половые клетки оказываются погруженными в эпителий канальцев мезонефроса, формируя половые тяжи, вокруг которых находится мезенхима. Таким образом, половые тяжи – это гоноциты, окруженные эпителием. На этом этапе гонада представляют собой бипотентный орган, способный стать или яичком, или яичником. Неадекватный или недостаточный сигнал для последующего развития гонад может привести к истинному гермафродитизму.

Предшественники зародышевого эпителия развиваются в клетки Сертоли у мужчин и фолликулярные клетки – у женщин. Сходство их эндокринной функции в мужском и женском организме является результатом их общего происхождения. Из мезенхимы, окружающей половые тяжи, развиваются тестикулярные интерстициальные клетки (клетки Лейдига) и клетки стромы яичника (клетки теки). Функциональное сходство этих двух клеточных типов проявляется и в сформированных железах.

У эмбрионов длиной 17-20 мм (около 2-х месяцев) в гонаде появляются особенности, свидетельствующие о происходящей половой дифференцировке. Половой валик в это время максимально заполнен половыми клетками.

Мезонефрический и парамезонефрический протоки . Мужские и женские половые органы развиваются из различных протоковых систем. Эти системы протоков начинают образовываться параллельно с мочевыделительной системой и гонадами на 4-й неделе внутриутробного развития.

Первичная почка (мезонефрос) состоит из канальцев и протока, называемого мезонефрическим , или Вольфовым, протоком. От канальцев вольфов проток растет по направлению к урогенитальному синусу (область клоаки). Канальцы мезонефроса подрастают к первичным половым тяжам как раз в то время, когда гонады начинают дифференцироваться. Одновременно с этим (в конце 2-го месяца внутриутробного развития) латерально от Вольфова протока располагается образованный из целомического эпителия первичной почки парамезонефрический, или Мюллеров , проток. Протоки состоят из эпителиального пласта энтодермального происхождения (изнутри), к которому впоследствии подрастает мезенхима (снаружи). Мюллеров и Вольфов протоки открываются в клоаку независимо друг от друга, отдельными отверстиями. На противоположном конце Мюллеров канал заканчивается слепым расширением. В процессе развития окончательной почки (метанефротическая стадия) мезонефрические структуры полностью встраиваются в репродуктивный тракт и перестают выполнять мочевыделительную функцию.

Из Вольфова и Мюллерова протоков развиваются мужские и женские внутренние половые органы соответственно. Впоследствии, к 3-му месяцу внутриутробного развития, одна из протоковых систем дегенерирует.

Наружные половые органы у эмбрионов обоего пола вначале развиваются одинаково, что происходит на 5-6-й неделе развития. Наружные половые органы дифференцируются из мочеполового (урогенитального) синуса, полового бугорка, половых складок и половых валиков. Уроректальная перегородка разделяет клоаку на дорсальную часть, образующую прямую кишку, и вентральную, называемую мочеполовым синусом.

Краниальнее проктодеума – эктодермального углубления под основанием хвоста – образуется половой бугорок. На каудальной поверхности полового бугорка находится пара половых складок, тянущихся по направлению к проктодеуму. Половой бугорок окружает округлые возвышения – половые валики. Развитие наружных половых органов прямо зависит от уровня половых гормонов. Дифференцированное, соответствующее полу, развитие наружных гениталий начинается с 3-го месяца внутриутробной жизни.

Развитие женской половой системы. Ведущим механизмом дифференцировки гонады по половому признаку является присутствие либо отсутствие продуктов генов Y-хромосомы.

Яичники. Яичники становятся гистологически различимыми на 8-й неделе внутриутробного развития. По периферии органа (будущее корковое вещество) половые тяжи, образованные половыми и эпителиальными клетками, разделяются прослойками мезенхимы на отдельные клеточные скопления. Более глубокая часть гонады лишена этих тяжей – это будущее мозговое вещество. По мере роста гонады происходит выпячивание валика, постепенно появившиеся и углубляющиеся борозды отделяют гонаду от первичной почки с латеральной стороны и от зачатка надпочечника с дорсо-медиальной. Таким образом, появляется брыжейка гонады, и гонада остается связанной только со средней частью первичной почки.

На 8-10 неделе происходит особенно активный процесс митотического деления первичных половых клеток – овогоний, что соответствует I фазе овогенеза – стадии размножения. Для этого этапа развития характерна неполная цитотомия овогоний при митозе. В результате чего создается половой синцитий, который существует продолжительное время, что необходимо для синхронизации митотических циклов в овогониальных группах. Общее количество овогоний составляет 7x10 6 . Высокий уровень пролиферации гамет, запрограммированный природой в женском организме, имеет филогенетическое обоснование, когда для выживания особей и сохранения видов в условиях естественного отбора требовался большой запас яйцеклеток.

Эпителий, покрывающий овогонии, дифференцируется в фолликулярные клетки. Подлежащая мезенхима разрастается внутри гонады и разделяет половые тяжи так, что эпителиальные клетки окружают одну или две половые клетки. Фолликулярный эпителий с самого начала развития фолликулов имеет большое значение для трофики половой клетки. Высокая метаболическая активность этих клеток – обязательное условие для роста половой клетки, поскольку из фолликулярного эпителия в половую клетку поступают не только низкомолекулярные вещества, но и белковые молекулы. Задержка окружения овогонии фолликулярными клетками приводит к ее гибели.

После фазы размножения (на 3-4-ом месяце внутриутробного развития) половые клетки вступают во 2-ю стадию овогенеза - период роста. Овогонии увеличивают свои размеры, поскольку начинают синтезировать и накапливать трофические соединения (желток, или вителлин), которые будут использоваться зародышем на первых порах его развития. Стадия роста яйцеклеток делится на малый рост, который женские половые клетки претерпевают в эмбриогенезе, и на большой рост – происходит в постнатальном онтогенезе.

Клетки сети яичника (канальцы мезонефроса), или формирующиеся фолликулярные клетки, вырабатывают мейоз-индуцирующую субстанцию, которая останавливает митоз овогоний и инициирует мейоз. Половые клетки, начавшие малый рост, называются овоцитами 1-го порядка, поскольку это есть начало мейотического деления. Началом мейоза является профаза первого деления, которая состоит из прелептотенной конденсации и деконденсации хромосом, лептотены, зиготены, пахитены, диплотены, диктиотены и диакинеза. На стадии диплотены овоцит увеличивается в размерах и начинает окружаться префолликулярными клетками (у человека – производными мезонефроса). К рождению практически все овоциты завершают профазу первого мейотического деления. Мейоз останавливается под действием мейоз-превентирующей субстанции, вырабатываемой первичными фолликулярными клетками, на стадии диктиотены, которая называется стационарной стадией профазы. Мейоз овоцитов 1-го порядка блокируется надолго: дальнейшее развитие наступает после полового созревания.

Если формирование яичников начинается в конце 2-го месяца внутриутробного периода, а на 4-м месяце появляются примордиальные фолликулы, то на 5-м месяце уже можно проследить процесс созревания фолликулов, что проявляется в округлении и укрупнении клеток лучистого венца (фолликулярных клеток), а также увеличении количества их слоев. Созревание фолликулов связывают с влиянием на организм плода гонадотропных гормонов гипофиза матери, хориального гонадотропина и собственных гонадотропных гормонов гипофиза.

К концу первой половины внутриутробного периода в яичниках плодов определяются почти все основные структуры. Хорошо выявляются корковый и мозговой слои. Корковый слой занимает большую часть яичника, представлен соединительной тканью, в которой находятся примордиальные фолликулы с половыми клетками различной величины. У плода 32-34 недели могут обнаруживаться полостные фолликулы, вокруг которых появляется соединительнотканная оболочка, состоящая из клеток текоцитов. Такие фолликулы не достигают зрелости, подвергаются атрезии и половая клетка погибает.

Мозговой слой развивающегося яичника представлен рыхлой соединительной тканью, в которой врастают сосуды и нервы. В мозговой части яичника встречаются остатки канальцев первичной почки в виде большего или меньшего количества трубчатых образований, выстланных цилиндрическим мерцательным эпителием.

Отсутствие овуляции и лютеинизации у плода говорит об отсутствии генеративной функции яичников в этот период развития. В отношении гормональной активности считается, что в третьем триместре внутриутробного развития стероидные гормоны в небольших количествах образуются в фолликулярных клетках, клетках-текоцитах и интерстициальных клетках яичника плода.

Таким образом, в течение эмбрионального периода происходит размножение половых клеток, которые дифференцируются в овогонии, то есть проходит первая стадия овогенеза – стадия размножения. К концу внутриутробного развития овогонии прекращают делиться, вступают в стадию малого роста, становятся овоцитами первого порядка и приобретают оболочку из фолликулярных клеток.

Маточные трубы. Матка. Влагалище. Эти органы образуются из мюллеровых протоков. У особи мужского пола клетки - предшественники сустентоцитов, вырабатывают мюллеров ингибирующий фактор (МИФ), вызывающий дегенерацию парамезонефрического протока. В отсутствии этого вещества, которое находится под контролем генов Y-хромосомы, развиваются женские органы.

Маточные трубы у человека формируются в виде парных образований, в то время как матка и влагалище (его верхняя треть) образуются в результате срастания мюллеровых протоков. Маточные трубы образуются из верхних третей мюллеровых протоков, той их части, которая проходит вдоль латерального края первичной почки. В течение 3-го месяца внутриутробного развития из скоплений мезенхимы формируются мышечный и соединительнотканные слои трубы. К концу 4-го месяца внутриутробной жизни маточные трубы из вертикального положения переходят в горизонтальное. Мышечная оболочка трубы развивается одновременно с мышечной оболочкой матки. К 26-27-й неделе формируются оба мышечных слоя – сначала циркулярный, а затем продольный.

Вначале нет отличия в структуре маточной и влагалищной части протоков, затем в конце 3-го месяца область матки выделяется более плотной концентрацией мезенхимных клеток, составляющих ее стенку. Через месяц из скоплений мезенхимы начинают образовываться мышечный слой и соединительнотканные элементы стенки матки. Разделение матки на тело и шейку происходит в конце 4-го начале 5-го месяца, а разграничение между шейкой и влагалищем – на 4-м месяце развития.

Матка. После слияния мюллеровых протоков тело матки имеет двурогую форму, к 4-му месяцу рога срастаются, и тело матки принимает седловидную форму, затем постепенно переходит в грушевидную. Активный рост матки наблюдается после 20 недель развития, поскольку в этот период выявляется повышенная чувствительность органа к стимулирующему влиянию эстрогенов материнского организма. В то же время, для плода характерно отсутствие зависимости состояния его эндометрия и степенью зрелости яичника.

Полость матки в эмбриональном периоде покрыта низким цилиндрическим эпителием. По мере развития появляются первые врастания покровного эпителия в подлежащую мезенхимную ткань. У плода 18 недель дифференцируются первые железы, которые в виде небольших трубочек сохраняются до момента рождения и затем развиваются мало до периода половой зрелости. Секреция в эпителии желез эндометрия обнаруживается на 28 неделе внутриутробного развития. Формирование всех трех слоев миометрия осуществляется в период от 18 до 28 недель внутриутробного развития.

При отсутствии тестостерона Вольфовы протоки регрессируют. Различные по длине остатки Вольфовых протоков (Гартнеровы протоки) иногда обнаруживают на протяжении участка от яичника до девственной плевы. В любом месте по ходу Гартнерова протока могут возникнуть его кисты.

При нарушении развития или слияния мюллеровых протоков возникают аномалии тела и шейки матки.

Влагалище формируется путем слияния каудальных отделов мюллеровых протоков в один общий. С этими тяжами клеток Мюллеровых протоков сливается тяж мочеполового (урогенитального) синуса. В месте контакта синуса и Мюллерова протока образуется Мюллеров бугорок, впоследствии дающий начало девственной плеве. Из задней части урогенитального синуса формируются нижние две трети влагалища. Гистогенез эпителия влагалища завершается к 20-21-й неделе внутриутробного развития. Эпителий чувствиетелен к эстрогенам материнского организма, поэтому он слущивается, закрывая почти весь просвет влагалища.

Наружные половые органы. Рост наружных гениталий и начало первичной феминизации относится к 17-18-й неделе. Поскольку развитие наружных половых органов зависит от уровня половых гормонов, то при отсутствии андрогенов мочеполовой синус развивается в нижнюю часть влагалища, половой бугорок – в клитор, а половые складки и половые валики преобразуются в малые и большие половые губы соответственно.

Пороки развития. Структурные аномалии матки, шейки матки и влагалища – наиболее частые формы нарушения половой дифференцировки у женщин. Они возникают вследствие нарушений развития парамезонефрических (мюллеровых) протоков. Наиболее тяжелая форма – полное отсутствие репродуктивного тракта, включая влагалище, матку и маточные трубы, - агенезия протоков (синдром Майера-Рокитанского-Кюстера-Хаузера).

Нарушение слияния мюллеровых протоков по срединной линии приводит к формированию пороков развития матки: удвоение матки , которое может сопровождаться также удвоением шейки матки и влагалища.

Двурогая матка – верхняя часть матки разделена.

Инфантильная матка – матка уменьшенных размеров (длиной 3-3,5 см) с конической удлиненной шейкой.

Нарушение резорбции срединной части мюллеровых протоков после слияния обычно приводит к образованию перегородки матки (полураздельная матка ).

Развитие мужской половой системы. Яички. Как указывалось, зачатки гонад появляются у зародышей длиной 4-5 мм в виде валиков на медиальной стороне каждого мезонефроса. Продукты генов хромосомы Y способствуют формированию примитивных яичек из индифферентных гонадных валиков, что происходит на 6-й неделе внутриутробного развития (формирование яичников в женском организме – на 8-й). Начинается быстро происходящий процесс образования в паренхиме гонады клеточных тяжей, состоящих из эпителия, окружающего гоноциты, погруженного в мезенхиму. Эти клеточные тяжи и являются зачатками будущих семенных канальцев.

Субэпителиальная мезенхима возникает между покровным герминативным эпителием и половыми тяжами, так что половые тяжи отодвигаются от поверхности гонады. Таким образом, если в гонаде женского организма происходит развитие коркового и мозгового вещества, при этом примордиальные фолликулы располагаются в корковом веществе, то в предшественниках яичек половые тяжи находятся только в мозговом веществе, а корковое вещество яичек замещается мезенхимной тканью, из которой образуется фиброзная белочная оболочка.

В начале 3-го месяца первичные половые клетки, которые находятся в половых тяжах, дифференцируются в незрелые половые клетки - сперматогонии, из которых впоследствии развиваются сперматозоиды, однако сперматогенез (образование половых клеток) начинается лишь в конце полового созревания (15-16 лет).

Из эпителиальных клеток половых тяжей, то есть клеток, окружающих гоноциты, формируются клетки Сертоли. Клеточные тяжи вытягиваются, ограничиваются от мезенхимы (интерстиция) базальной мембраной, образуя канальцы яичка. В интерстициальной ткани выделяют типичные мезенхимные клетки, фибробласты и клетки Лейдига. К концу 3-го месяца клеток Лейдига в интерстиции становится много, они располагаются в виде скоплений, в их цитоплазме определяются гормоны андрогены (тестостерон). Количество и размер клеток Лейдига достигают максимума у плодов 14-16-недельного возраста, когда они заполняют все пространство между первичными семенными канальцами.

В первичных канальцах яичка на 4-м месяце внутриутробного развития выделяют следующие компоненты: большое количество сперматогоний, вокруг которых располагаются незрелые клетки Сертоли, просвет в канальцах отсутствует. Впервые просвет появляется в канальцах плода на 20-22-й неделе развития. Такое соотношение клеточных форм внутри канальцев сохраняется в эмбриогенезе человека до рождения. Количество канальцев увеличивается в течение всего эмбрионального периода вплоть до рождения ребенка.

Образование тестостерона эмбриональными яичками не контролируется гипоталамо-гипофизарной системой плода, его индуцирует хорионический гонадотропин (плацентарный гормон) и гонадотропные гормоны гипофиза матери.

Чрезвычайно важным процессом, сопровождающим эмбриогенез яичек, является их миграция – опускание яичек из брюшной полости в мошонку, начинающееся в конце 3-го месяца внутриутробного развития. Это зависимый от андрогенов процесс, в течение которого яички продвигаются вниз по специальному фиброзному тяжу – направляющей связке яичка, соединенной с развивающейся мошонкой. Складка брюшины вокруг Вольфова и Мюллерова протоков (которая впоследствии становится серозной оболочкой яичка) соединяется с гонадой, а направляющая связка яичка начинает развиваться уже под брюшиной. Таким образом, опускание яичка происходит в забрюшинном пространстве. Направляющая связка яичка растет медленнее, чем зародыш. Это приводит к опусканию яичек в развивающуюся мошонку. Яички располагаются над паховой (пупартовой) связкой до 6-7 месяца внутриутробного развития.

В начале 8-го месяца яичко покидает брюшную полость и спускается в мошонку через паховый канал, находящийся в передней стенке живота над паховой связкой. В паховом канале яичко движется по задней поверхности влагалищного отростка брюшины, который предварительно спускается в мошонку и формирует этот канал. После опускания яичка в мошонку паховый канал суживается, что предотвращает выпадение содержимого живота в мошонку. Тем не менее, паховый канал имеет достаточные размеры для прохождения семенного канатика, в состав которого входят семявыносящих проток, сосуды и нервы, а также облитерирующийся влагалищный отросток брюшины. Прокладывая паховый канал в брюшной стенке, влагалищный отросток брюшины тянет с собой все ее слои (мышцы, фасции), которые становятся оболочками яичка и семенного канатика.

Нарушения в гипоталамо-гипофизарно-тестикулярной системе плода приводят к нарушению правильного опускания яичек – крипторхизму, следствием чего является отсутствие генеративной функции яичек, поскольку для сперматогенеза необходима более низкая температура тела, что обеспечивается нахождением яичек в мошонке.

Семявыносящие протоки и железы. Предшественники клеток Сертоли синтезируют Мюллеров ингибирующий фактор, что вызывает дегенерацию Мюллерова (парамезонефрического) протока. Тестостерон, синтезируемый клетками Лейдига, стимулирует дальнейшее развитие Вольфова (мезонефрического) протока в придатки яичка, семявыносящие протоки и семенные пузырьки.

Развитие отводящих путей начинается с соединения верхнего отдела Вольфовых каналов посредством канальцев первичной почки с первичными канальцами гонады. У зародышей начала 3-го месяца внутриутробного развития Вольфовы каналы начинают соединяться с протоками семенников, что приводит к образованию придатка семенника. Примерно в это же время в нефронах окончательной почки формируются клубочки, и функция мочеобразования переходит к ним, что ведет к потере мезонефрическими протоками функции мочевыделения.

Часть Вольфова протока, которая располагается ниже семявыносящих канальцев, удлиняясь и принимая извитой вид, превращается в проток придатка яичка. Расположенная ниже часть Вольфова протока превращается в семявыносящий проток, в развитии мышечных элементов которого принимает участие прилегающая мезенхима. Наиболее низко расположенные отделы мезонефрических каналов, латерально выпячиваясь, на 13-й неделе внутриутробного развития ампуловидно расширяются, образуя семенные пузырьки. Семенные пузырьки достигают значительных размеров к 21-й неделе, а к 25-й неделе приобретают форму, характерную для взрослого организма. Те части Вольфовых протоков, которые расположены между мочеточниками и внутри мезодермы стенки мочеполового синуса, превращаются в семяизвергающие протоки.

Предстательная железа. Развитие предстательной железы не связано с мезонефрическим протоком. Значительная часть предстательной железы развивается из области урогенитального синуса, дающего начало у эмбриона женского пола верхней части влагалища. Предстательная железа становится различимой у плода человека на 12-й неделе развития в виде нескольких трубчатых образований, которые в течение первой половины внутриутробного развития растут, не сливаясь, в виде 5 долей и только на 5-м месяце развития дольчатость теряется.

Секреторный эпителий развивается из эпителия урогенитального синуса – производного энтодермы, мышечная ткань железы и соединительнотканные прослойки – из мезенхимы. Бурный рост предстательной железы, сопровождающийся некоторой дифференцировкой ее эпителиальных и мышечных компонентов, наблюдается в развитии человека в период между 17-й и 26-й неделей.

Бульбоуретральные железы развиваются как энтодермальные выросты мочеполового синуса.

Мочеиспускательный канал – общий канал мочевыделительной и половой системы. Он развивается главным образом из мочеполового синуса. В простатической части мочеиспускательного канал объединяются главные половые протоки – правый и левый. На дорсальной стенке этой части мочеиспускательного канала имеется небольшое возвышение - семенной холмик (гомолог девственной плевы в женском организме). Простатическая маточка, которая открывается на этом холмике, представляет собой рудимент, остаток сросшихся отрезков Мюллеровых протоков.

Наружные мужские половые органы . В мужском организме под действием тестостерона половой бугорок дифференцируется в половой член, половые складки образуют дистальную часть уретры, а половые валики развиваются в мошонку.

Пороки развития. Крипторхиз м (неопущение яичка) - самая частая патология половых органов у новорожденных мальчиков. Может быть не опущено одно или оба яичка. Крипторхизм возникает, когда направляющая связка яичка не развивается или не опускает яички в мошонку. Яички могут остаться в паховом канале, брюшной полости или ретроперитонеально.

Гипоспадия – незаращение задней стенки мочеиспускательного канала. Гипоспадия развивается в результате неполного закрытия уретральной борозды. Существует наследственная предрасположенность к гипоспадии.

Удвоение уретры : у мужчин дополнительная уретра имеет свое кавернозное тело.

III.Геобиосферные обстановки. В предыдущих разделах дана содержательная характеристика физического преобразования системы Солнца

IV. Поземельные книги и другие системы оглашений (вотчинная и крепостная системы)

IV. Средства, понижающие активность глутаматергической системы

Тема «Мужская половая система» рассматривается в четырёх минилекциях:

1. Мужские гонады — яички

2. Сперматогенез. Регуляция деятельности яичек

3. Семявыносящие пути. Добавочные железы.

4. Развитие мужской половой системы.

Ниже лекций — текст.

1. МУЖСКИЕ ГОНАДЫ — ЯИЧКИ

2. СПЕРМАТОГЕНЕЗ. ЭНДОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЯИЧЕК

3. Семявыносящие протоки. Добавочные железы

Развитие мужской половой системы

Закладка половой системы на начальных этапах эмбриогенеза (до 6-ой недели) протекает у обоих полов одинаково, притом в тесном контакте с развитием органов мочеобразования и мочевыделения. На 4-й неделе на внутренних поверхностях обеих первичных почек образуются утолщение целомического эпителия, которым покрыта почка – половые валики . Эпителиальные клетки валика, дающие начало фолликулярным клеткам яичника или сустентоцитам яичка, перемещаются вглубь почки, окружают мигрирующие сюда из желточного мешка гоноциты, образуя половые тяжи (будущие фолликулы яичника или извитые канальцы яичка). Вокруг половых тяжей скапливаются мезенхимные клетки, дающие начало соединительно-тканным перегородкам гонад, а также текоцитам яичника и клеткам Лейдига яичка. Одновременно от обоих мезонефральных (Вольфовых) протоков обеих первичных почек, тянущихся от тел почек к клоаке, отщепляются параллельно идущие парамезонефральные (Мюллеровы) протоки .

Таким образом, индифферентная гонада к 6-ой неделе содержит предшественники всех основных структур гонад: половые тяжи, состоящие из гоноцитов, окруженных эпителиальными клетками, вокруг половых тяжей – клетки мезенхимы. Клетки индифферентной гонады чувствительны к действию продукта гена Y хромосомы, который обозначают как детерминирующий яичко фактор (testis-determining factor – TDF). Под действием этого вещества на 6-ой неделе эмбриогенеза развивается яичко: половые тяжи занимают центральное положение в гонаде, почечные канальцы первичной почки превращаются в начальные отделы семявыводящих путей, предшественники сустентоцитов вырабатывают мюллеров ингибирующий фактор (МИФ-сустанцию), под действием чего парамезонефральные протоки атрофируются, тогда как мезонефральные — становятся семявыносящими путями.

1. Яичко (семенник)

Яичко (семенник) выполняет две функции: 1) генеративную : образование мужских половых клеток – сперматогенез, и2) эндокринную : выработка мужских половых гормонов.

Семенник имеет соединительно-тканную капсулу и снаружи покрыт серозной оболочкой. От капсулы внутрь органа отходят соединительнотканные перегородки, которые делят орган на 150-250 долек. Каждая долька имеет 1-4 извитых семенных канальца, где непосредственно происходит сперматогенез. Стенка извитого канальца состоит из сперматогенного эпителия, расположенного на базальной мембране, слоя миоидных клеток и тонкого волокнистого слоя, отграничивающего каналец от интерстициальной ткани.

Сперматогенный эпителий извитого канальца состоит из двух типов клеток: развивающихся сперматозоидов и сустентоцитов. Среди сперматогенных клеток сустентоциты (поддерживающие клетки, клетки Сертоли) – единственный вид несперматогенных клеток сперматогенного эпителия. Поддерживающие клетки, с одной стороны, контактируют с базальной мембраной, а с другой – лежат между развивающимися сперматозоидами.

Сустентоциты имеют большие и многочисленные пальцевидные выросты, которые могут одновременно контактировать с большим количеством предшественников сперматозоидов на разных стадиях развития: сперматогонии, сперматоциты первого и второго порядка, сперматиды. Своими отростками сустентоциты делят сперматогенный эпителий на два отдела: базальный , в котором находятся сперматогенные клетки, не вступившие в мейоз, то есть на первых стадиях развития, и адлюминальный отдел, расположенный ближе к просвету канальца и содержащий сперматогенные клетки на последних стадиях развития.

Миоидные клетки извитого канальца, сокращаясь, способствуют продвижению сперматозоидов в направлении семявыносящих путей, началом которых являются прямые канальцы и сеть яичка.

Между канальцами в семеннике находится рыхлая волокнистая соединительная ткань, содержащая сосуды, нервы и интерстициальные гландулоциты (клетки Лейдига ), вырабатывающие мужские половые гормоны – андрогены.

Цитологическая характеристика основных фаз сперматогенеза. Сперматогенез состоит из четырех последовательных стадий: 1) размножения, 2) роста, 3) созревания, 4) формирования.

Фаза размножения характеризуется делением сперматогоний, активирующихся к началу пубертата и практически постоянно делящихся митозом в базальном отделе извитого канальца. Выделяют два типа сперматогоний: А и В. По степени конденсации хроматина в ядрах сперматогонии типа А делятся на 1) темные – это покоящиеся, истинно стволовые клетки, 2) светлые – это делящиеся полустволовые клетки, которые претерпевают 4 митотических делений. Сперматогонии – наиболее чувствительные клетки яичка. Многие факторы (в том числе ионизирующее излучение, перегревание, прием алкоголя, голодание, местное воспаление) могут легко вызвать их дегенеративные изменения.

К своему последнему делению сперматогонии типа А превращаются в сперматогонии типа В (2с,2n), а после финального деления они становятся сперматоцитами 1-го порядка .

Сперматоциты 1-го порядка связаны друг с другом с помощью цитоплазматических мостиков, которые образуются в результате неполной цитотомии при делении, что способствует синхронизации процессов развития и переноса питательных веществ. Такая ассоциация клеток (синцитий), образованная одной сперматогонией А (материнской), перемещается из базального отдела канальца в адлюминальный.

2) Фаза роста. Сперматоциты 1-го порядка увеличиваются в объеме, происходит удвоение генетического материала – 2с4n. Эти клетки вступают в длительную (около 3 недель) профазу 1-го деления мейоза, которая включает стадии лептотены, зиготены, пахитены, диплотены и диакинеза. В интерфазу перед мейозом и на ранних стадиях профазы 1-го деления мейоза сперматоцит 1-го порядка находится в базальном отделе извитого канальца, а затем – в адлюминальном, поскольку в течение пахитены происходит кроссинговер – обмен частей парных хроматид, обеспечивающий генетическое разнообразие гамет и клетка становится отличной от других соматических клеток организма.

3) Фаза созревания характеризуется завершением 1-го деления мейоза: сперматоциты 1-го порядка заканчивают профазу, проходят метафазу, анафазу, телофазу, в результате чего из одного сперматоцита 1-го порядка образуются два сперматоцита 2-го порядка (1с2n), которые имеют меньшие по сравнению со сперматоцитами 1-го порядка размеры, располагаются в адлюминальном отделе извитого канальца и имеют диплоидный набор ДНК.

Сперматоциты 2-го порядка существуют всего одни сутки, что делает их практически невидимыми на гистологическом препарате в отличие от большого количества сперматоцитов 1-го порядка в срезе извитого канальца. Сперматоциты 2-го порядка вступают во 2-е деление мейоза (эквационное), которое проходит без редупликации хромосом и приводит к образованию 4 сперматид (1с1n) – сравнительно мелких клеток с гаплоидным набором ДНК, содержащих либо Х-, либо Y-хромосому.

4) Фаза формирования заключается в преобразовании сперматид в зрелые половые клетки – сперматозоиды, что в организме человека занимает до 20 суток. У сперматиды формируется хвост, митохондриальная муфта и акросома. Почти вся цитоплазма клетки исчезает, за исключением небольшого участка, называемого остаточным тельцем. На этой стадии сперматогенеза разрываются цитоплазматические мостики между сперматогенными клетками, и сперматозоиды оказываются свободными, но они еще не готовы к оплодотворению.

Время, необходимое для развития сперматогонии А в сперматозоид, готовый войти в придаток яичка, у человека – 65 дней, однако окончательная дифференцировка сперматозоидов происходит в протоке придатка в течение следующих 2-х недель. Только в области хвоста придатка сперматозоиды становятся зрелыми половыми клетками и приобретают способность к самостоятельному передвижению и оплодотворению яйцеклетки.

Сустентоциты выполняют важную роль в сперматогенезе: обеспечивают опорно-трофическую, защитно-барьерную функции, фагоцитируют избыточную цитоплазму сперматид, погибшие и аномальные половые клетки; способствуют перемещению сперматогенных клеток от базальной мембраны к просвету канальца. Клетки Сертоли – гомологи фолликулярных клеток яичника, поэтому особое место уделяется синтетической и секреторной функции этих клеток.

В сустентоцитах образуются: андроген-связывающий белок (АСБ), создающий высокую концентрацию тестостерона в сперматогенных клетках, необходимого для нормального течения сперматогенеза; ингибин , угнетающий секрецию фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) гипофиза; активин , стимулирующий секрецию ФСГ аденогипофизом; жидкая среда канальцев; местные регуляторные факторы; мюллеров-ингибирующий фактор (у плода). Так же как фолликулярные клетки яичника сустентоциты имеют рецепторы к ФСГ, под влиянием которого активируется секреторная функция сустентоцитов.

Гематотестикулярный барьер . Сперматогенные клетки, вступившие в мейотическое деление, изолированы от внутренней среды организма гематотестикулярным барьером, защищающим их от действия иммунной системы и токсических веществ, так как эти клетки генетически отличны от остальных клеток организма, и при нарушении барьера может возникнуть аутоиммунная реакция, сопровождающаяся гибелью и уничтожением половых клеток.

Базальный отдел извитого канальца обменивается веществами с интерстицием яичка и содержит сперматогонии и прелептотенные сперматоциты 1-го порятка, то есть клетки, которые генетически идентичны соматическим клеткам организма. Адлюминальный отдел содержит сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды, которые вследствие мейоза стали отличными от других клеток организма. При попадании в кровь образуемые этими клетками вещества могут распознаваться организмом как чужеродные и подвергаться разрушению – но этого не происходит, т.к. содержимое адлюминального отдела изолировано благодаря латеральным отросткам сустентоцитов – главным компонентом гемато-тестикулярного барьера. Также благодаря барьеру в адлюминальном отделе сперматогенного эпителия создается специфическая гормональная среда с высоким уровнем тестостерона, необходимого для сперматогенеза.

Компоненты гематотестикулярного барьера : 1) эндотелий капилляра соматического типа в интерстиции, 2) базальная мембрана капилляра, 3) слой коллагеновых волокон канальца, 4) слой миоидных клеток канальца, 5) базальная мембрана извитого канальца, 6) плотные соединения между отростками сустентоцитов.

Клетки Лейдига – выполняют эндокринную функцию в яичке: продуцируют мужские половые гормоны — андрогены (тестостерон), являются гомологами интерстициальных клеток текоцитов в яичнике. Клетки Лейдига находятся в интерстициальной ткани между извитыми канальцами яичка, лежат поодиночке или в виде скоплений вблизи капилляров. Андрогены, продуцируемые клетками Лейдига, необходимы для нормального течения сперматогенеза; они регулируют развитие и функцию добавочных желез половой системы; обеспечивают развитие вторичных половых признаков; определяют либидо и половое поведение.

Цитохимическая характеристика клеток Лейдига . Это крупные округлой формы клетки, имеющие светлое ядро с 1-2 ядрышками. Цитоплазма клеток ацидофильная, содержит большое число удлиненных митохондрий с пластинчатыми или тубулярными кристами, сильно развитую аЭПС, многочисленные пероксисомы, лизосомы, гранулы липофусцина, липидные капли, а также кристаллы Рейке – белковые включения правильной геометрической формы, функция которых неясна. Главный секреторный продукт клеток Лейдига – тестостерон образуется из холестерина ферментными системами аЭПС и митохондрий. Клетки Лейдига вырабатывают также небольшие количества окситоцина, стимулирующего деятельность гладкомышечных клеток семявыносящих путей.

Секреторная активность гландулоцитов регулируется лютеотропным гормоном (ЛГ). Большие концентрации тестостерона по механизму отрицательной обратной связи способны угнетать выработку ЛГ гонадотропными клетками аденогипофиза.

Регуляция генеративной и эндокринной функции яичка.

Нервная регуляция обеспечивается афферентными центрами коры больших полушарий, подкорковых ядер и половым центром гипоталамуса, нейросекреторные ядра которого ациклически выделяют гонадолиберины и гонадостатины, поэтому функционирование мужской половой системы и сперматогенез происходит плавно, без резких колебаний.

Эндокринная регуляция : деятельность яичка находится под контролем гипоталамо-гипофизарной системы. Гонадолиберин, секретируемый в пульсовом режиме в портальную систему гипофиза, стимулирует в гипофизе синтез гонадотропных гормонов – ФСГ и ЛГ, которые регулируют сперматогенную и эндокринную функции яичка.

ФСГ поступает в интерстиций яичка из кровеносных капилляров, затем диффундирует через базальную мембрану извитых канальцев и связывается с мембранными рецепторами на клетках Сертоли, что приводит к синтезу андроген-связывающего белка (АСБ) в этих клетках, а также ингибина.

ЛГ действует на клетки Лейдига , в результате чего происходит синтез андрогенов — тестостерона , часть которого поступает в кровь, а другая часть поступает в извитые канальцы с помощью андрогенсвязывающего белка: АСБ связывает тестостерон и переносит тестостерон к сперматогенным клеткам, а именно к сперматоцитам 1-го порядка , которые имеют андрогенные рецепторы.

У женщин и мужчин функционирует одинаковый механизм отрицательной обратной связи, с помощью которого в гипофизе ингибируется синтез гонадотропинов. Ингибин - гормон, который вырабатывается клетками Сертоли, тормозит образование ФСГ в аденогипофизе в мужском организме. Тестостерон по механизму отрицательной обратной связи снижает выработку ЛГ. Чем больше ЛГ, тем больше тестостерона – положительная связь, чем больше тестостерона, тем меньше ЛГ – отрицательная обратная связь. Тестостерон также ингибирует высвобождение ФСГ, но незначительно. Комбинация действия тестостерон и ингибин – максимально подавляют высвобождение ФСГ.