Практическое занятие №10 (2). Приложение Изучить микропрепараты эмбрионального развития
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
Приложение 1. Изучить микропрепараты эмбрионального развития амфибий. 2.Зарисовать в альбом изображения, указанные в презентации занятия. 3.Выполнить тестовые задания. Вариант 1 Выберите правильный ответ из предложенных вариантов 1. Онтогенез – это индивидуальное развитие организма. Какой тип онтогенеза характерен для человека? 1) прямой неличиночный 2) прямой внутриутробный 3) непрямой личиночный с неполным метаморфозом 4) непрямой личиночный с полным метаморфозом 2. Для подавляющего большинства врожденных пороков развития характерно отсутствие части тела, органа или участка ткани. Как называется это явление? 1) анеуплоидия 2) аплазия 3) активация яйца 4) гипоплазия 3. Полипотентные клетки обладают большими способностями к развитию в разных направлениях. Какие из перечисленных ниже клеток можно отнести к полипотентным? 1) нейроны головного и спинного мозга 2) эритроциты крови 3) стволовые клетки пуповинной крови 4) половые клетки 4. Морфогенез – это процесс преобразования структур надклеточного уровня. Какие процессы являются примером морфогенеза ? 1) формирование у сперматозоида акросомы 2) формирование парных конечностей у человека 3) ооплазматическая сегрегация яйца 4) формирование отделов головного мозга 5) процесс оплодотворения 6) конъюгация хромосом 5. Известно, что при старении происходит изменение не всех функций организма. Укажите, какие из показателей у пожилых людей существенно не изменяются? 1) острота зрения и слуха 2) уровень холестерина в крови 3) уровень глюкозы в крови 4) количество эритроцитов в 1 мм3 5) группа крови 6) резус-фактор Вариант 2 Выберите правильный ответ из предложенных вариантов 1. В какой период онтогенеза происходит процесс полового созревания и формируются вторичные половые признаки? 1) прогенез 2) зародышевый период 3) плодный период 4) интранатальный период 5) постнатальный период 2. В ходе эмбрионального развития многих органов и частей организма происходит запрограммированная гибель клеток. Укажите конкретные случаи, когда происходит этот процесс. 1) при разъединении фаланг пальцев 2) при закладке хорды 3) при формировании центров головного мозга 4) при образовании зародышевых листков 5) во время бластогенеза 3. Во время онтогенеза наблюдается разновременность развития клеток в составе ткани. Как называется этот процесс? 1) гетерохрония 2) гетеротопия 3) гаплоидия 4) гаструляция 4. Какой гормон необходим для оптимального действия генов роста? 1) инсулин 2) тироксин 3) окситоцин 4) вазопрессин 5) антидиуретический гормон 5. Какой ген контролирует процесс закладки нервной трубки в онтогенезе? 1) MTHVR 2) MIF 3) GRS 4) STIB Вариант 3 Выберите правильный ответ из предложенных вариантов 1. В какой период онтогенеза происходит угасание функций половых желез и снижается уровень содержания половых гормонов в организме человека? 1) дорепродуктивный 2) репродуктивный 3) пострепродуктивный 4) неонатальный 2. Во время эмбрионального развития могут происходить геторотопии? Каковы их последствия? 1) увеличение длины тела 2) недоразвитие органов 3) уменьшение массы тела 4) нетипичная локализация группы клеток или органа в организме 5) нарушение дифференцировки клеток. 3. Что наблюдается при рекапитуляции? 1) появление в процессе развития новых признаков, отсутствующих у предков 2) изменение в процессе развития признаков, характерных для данного вида 3) утрату в процессе развития признаков, характерных для данного вида 4) повторение в ходе эмбрионального развития высших организмов тех или иных признаков нижестоящих 4. Укажите, какой тип роста характерен для человека? 1) неопределенный 2) определенный 3) ограниченный 4) неограниченный 5. Как называется один из важнейших разделов эмбриологии, изучающий нарушения внутриутробного развития, их причины и результаты? 1) цитология 2) морфология 3) гистология 4) тератология Вариант 4 Выберите правильный ответ из предложенных вариантов 1. Как называется взаимовлияние одних клеток или эмбриональных зачатков на другие, в результате чего направление развития становится качественно иным? 1) детерминация 2) дифференцировка 3) интеграция 4) индукция 2. Назовите шесть основных критических периодов внутриутробного развития человека: 1) прогенез 2) оплодотворение 3) имплантация 4) движение бластулы по маточным трубам 5) развитие зачатков осевых органов и образование плаценты 6) период интенсивного развития головного мозга (15-20 неделя) 7) образование желточного мешка и водной оболочки 8) период образования основных функциональных систем (20-24 неделя) 9) рождение 3. Какие изменения происходят при старении на молекулярном уровне? 1) нарушается процесс репарации ДНК 2) изменяется генетический код 3) изменяются физико-химические свойства белков хроматина 4) изменяется число хромосом 5) увеличивается прочность связывания гистов с ДНК 6) снижается содержание ДНК и РНК в клетках 4. Назовите две основные фазы морфогенеза? 1) гистогенез 2) бластогенез 3) гаструляция 4) органогенез 5. Какие факторы способны проникать через плацентарный барьер и вызывать нарушения эмбрионального развития? 1) алкоголь 2) вирусы краснухи, гриппа 3) кишечная палочка 4) антитела к Rh+ 5) возбудители токсоплазмоза 6) малярийный плазмодий 7) аскарида человеческая 8) барбитураты и другие лекарственные вещества Вариант 5 Выберите правильный ответ из предложенных вариантов 1. Укажите основные биологические процессы развития, происходящие на клеточном и органном уровнях? 1) пролиферация 2) дифференцировка 3) идеоадаптация 4) ароморфоз 5) детерминация 6) апоптоз 2. Как называется группа процессов, формирующих внешнюю и внутреннюю конфигурацию зародыша? 1) созревание 2) оплодотворение 3) морфогенез 4) овогенез 5) сперматогенез 6) филогенез 3. Какие генетические механизмы лежат в основе клеточной дифференцировки? 1) изменение проницаемости биологических мембран 2) избирательная активация отдельных генов или их групп 3) избирательное блокирование отдельных генов или их групп 4) изменение физико-химических свойств хроматина 5) образование первичных лизосом 6) нарушение синтеза АТФ 4. Какое влияние на процесс роста оказывает недостаток гормонов щитовидной железы? 1) задерживается окостенение, рост (развивается карликовость) 2) развивается гигантизм 3) изменяются форма и размеры кистей и стоп 4) нарушается осанка 5) процесс роста не нарушается 5. Пороки развития возникают под действием тератогенных факторов. Какие из перечисленных ниже факторов обладают наиболее выраженным тератогенным действием? 1) инфекционные агенты 2) лекарственные препараты 3) климат 4) лечебное питание 5) ионизирующая радиация 6) алкоголь 4.Решите ситуационные задачи. Задача 1. Ген MTHFR расположен на 13 хромосоме 1р 36.3 и содержит 11 экзонов. Ген MTHFR кодирует аминокислотную последовательность фермента метилентетрагидрофолатредуктаза (МТГФР), играющего ключевую роль в метаболизме фолиевой кислоты (субстрата). Фолиевая кислота не обладает коферментной активностью.Фермент метилентетрагидрофолатредуктаза катализирует реакцию присоединения водорода при восстановлении фолиевой кислоты до ее активной формы – тетрагидрофолата (кофермент). В результате мутации гена MTHFR в 4 м экзоне в 677 положении происходит замена цитозина на тимин (ЦАТ-ТАТ). Это приводит к изменению иРНК, последовательности аминокислот в белке (МТГФР) и уменьшает сродство фермента к субстрату, замедляя каталитическую реакцию. Вследствие этого активность мутантного фермента снижается и составляет 30% от нормы. Нарушается метаболизм фолиевой кислоты, изменяется содержание фолатов (солей фолиевой кислоты). В популяции людей с большей частотой встречаются два полиморфизма гена MTHFR в популяции с большей частотой: С677Т и А1298С. Сочетание мутантного аллеля А1298С с аллелем 677Т приводит к снижению уровня фолиевой кислоты, нарушению обмена фолатов. При этом риск развития дефектов невральной трубки и синдрома Дауна повышается в 2 раза. Жизнеспособность плодов, имеющих одновременно обе мутации, также снижена. Женщины с данными полиморфизмами генетически предрасположены к нерасхождению 21 хромосомы при мейозе и дефектам развития невральной трубки из-за неправильного метаболизма фолатов. 1) В участке гена АТАЦТЦГЦЦЦАТ , кодирующего синтез фермента метилентетрагидрофолатредуктазы, произошла однонуклеотидная замена цитозина на тимин. Определите, как измененится первичная структура полипептида в результате такой замены? Назовите тип мутации. 2) При каких изменениях в стуктуре триплета ЦАТ кодогенной цепи ДНК прекратится синтез фермента метилентетрагидрофолатредуктазы? 3) Рассчитайте, во сколько раз увеличится риск нерасхождения хромосом у женщин, гомозиготных по мутантному аллелю гена MTHFR? 4) Определите частоту встречаемости в европейской популяции носителей гена MTHFR если известно, что частота данного аллеля составляет 4%? Алгоритм решения: 1) Структура исходной полинуклеотидной цепи ДНК: АТАЦТЦГЦЦЦАТ иРНК: УАУГАГЦГГГУА полипептид: тир- глу- арг – вал После замены нуклеотида ДНК: АТАЦТЦГЦЦТАТ иРНК: УАУГАГ ЦГГАУА полипептид: тир- глу- арг – иле В стуктуре полипептида произошла замена аминокислоты валин на изолейцин. Произошла миссенс мутация. 2) Смысловой кодон ЦАТ должен преобразоваться в стоп-кодон. Стоп- кодоны иРНК: УАА, УГА, УАГ. Стоп- кодону УАА соответствует триплет ДНК АТТ, следовательно, в триплете ЦАТ должна произойти замена двух нуклеотидов: ЦАТ – АТТ. В этом случае в молекуле иРНК вместо смыслового кодона ГУА образуется стоп-кодон УАА и синтез метилентетрагидрофолатредуктазы прекратится. Данная мутация называется нонсенс мутацией. 3) Активность фермента метилентетрагидрофолатредуктазы у женщин , гомозиготных по мутантному аллелю гена MTHFR составляет 30% от нормы, т.е. снижена на 70%. Таким образом риск нерасхождения хромосом увеличивается примерно в 3,3 раза. 4) Для ответа на этот вопрос используем закон Харди-Вайнберга. Если ген А встречается с частотой (р), а ген а - с частотой (q), то соотношение частот этих аллелей в популяции окажется равным 1. р+q=1 А а Сумма частот встречаемости доминантного и рецессивного аллелей одного гена величина постоянная и равна 1. (р+q)2=р2+2рq+q2=1 АА Аа аа Генотип АА встречается с частотой (р2), генотип Аа встречается с частотой (2рq), генотип аа встречается с частотой (q2). Частота встречаемости рецессивного мутантного аллеля гена MTHFR в европейской популяции составляет 4%, т.е. q = 4% (0,04). Находим 2рq. а Аа р = 1 – q = 1- 0,04 =0,96; 2рq = 2 х 0,96 х 0,04 = 0,0768 или 7,68% Таким образом частота встречаемости носителей гена MTHFR в европейской популяции составляет 7,68 %, что свидетельствует о довольно высокой вероятности фенотипического проявления этого гена. Задача 2. В медико-генетическую консультацию обратилась беременная женщина для выявления аномалий развития плода. Предыдущие беременности заканчивались либо спонтанными абортами, либо преждевременными родами нежизнеспособным плодом. Врач назначил пациентке амниоцентез, исследование амниотической жидкости. Имеются ли показания для таких исследований? Назовите их. Что может быть обнаружено при исследовании? Какой прогноз относительно потомства можно дать на основании этого? Задача 3. Несмотря на то, что плацента является эффективным биологическим барьером, она все же может быть проницаемой для некоторых микроорганизмов, лекарственных веществ, а также органом, на территории которого возникают воспаления при некоторых инфекциях. Все они оказывают различное неблагоприятное действие на развивающийся зародыш. Укажите их. Задача 4. У новорожденных близнецов имеется два хориона, одна плацента, одинаковый пол. Назовите тип близнецов. Задача 5. Перед родами кровь матери исследуется с целью определения групповой принадлежности и выявления резус-фактора. В случае резус-отрицательной принадлежности определяется наличие и титр резус-антител. В связи с чем возникает необходимость установления резус-генотипа мужа, если в сыворотке крови матери выявляются антитела к резус-фактору? Важно ли иметь сведения о переливании в прошлом резус-положительной крови резус- отрицательной матери? Задача 6. У мужчин активный сперматогенез начинается между 14 и 15 годами. Что происходит в различный зонах сперматогенеза в период полового созревания? Какие мужские половые гормоны активно синтезируются в этот период? Назовите факторы, негативно влияющие на процесс сперматогенеза и состояние зрелых мужских половых клеток. Задача 7. К гинекологу обратилась женщина 32-х лет по поводу бесплодия. Длительное время она принимала контрацептивные средства, содержащие прогестерон. Объясните, почему препараты, содержащие прогестерон препятствуют наступлению беременности. Задача 8. Результаты статистических исследований показывают, что по мере увеличения возраста женщин увеличивается частота рождения дизиготных близнецов. Как это можно объяснить? Задача 9. Приблизительно у 2% новорожденных детей имеются несовместимые с жизнью или требующие обязательного лечения пороки развития. Какие пороки развития встречаются наиболее часто, являются причиной смерти детей раннего возраста или причиной инвалидности? Задача 10. Известно, что врожденные пороки развития чаще всего бывают сочетанными, приведите примеры врожденных аномалий, которые у одного и того же ребенка имеют тенденцию комбинироваться. Задача 11. В медико–генетическую консультацию на обследование направлена семейная пара. Показанием для этого является наличие у одного из братьев женщины синдрома Дауна. Какие исследования необходимо провести, чтобы дать прогноз относительно потомства этой семейной пары? Какой материал необходимо использовать для исследования? Назовите другие наследственные синдромы при которых для уточнения диагноза необходимы подобные исследования. Задача 12. Известно, что антибиотик актиномицин D не оказывает токсического действия на материнский организм, но нарушает формирование тканей и органов эктодермального происхождения у зародыша. Женщина во время беременности употребляла актиномицин D. Развитие каких органов или систем может нарушиться у зародыша вследствие этого? Задача 13. При определении процесса старения организма человека было выявлено ослабление активности Т-системы в старческом возрасте. Известно, что в организме на клеточном и молекулярном уровнях происходят процессы, нарушающие гомеостаз. Какая функция Т-лимфоцитов-киллеров нарушена в первую очередь? Задача 14. У ребенка выявлено тяжелое заболевание кожи – отсутствие потовых желез (ангидроз), вследствие чего нарушены важные функции кожи - потовыделение и терморегуляция. Является ли данное заболевание наследственным? Укажите тип наследования. Следствием какого нарушения в эмбриогенезе является этот порок? Задача 15. В энуклеированные яйцеклетки лягушки пересаживали ядра клеток бластулы. В 80 % случаев из яйцеклетки развились нормальные эмбрионы. Объясните это явление. Задача 16. У женщины, употребляющей наркотики, родился ребенок, страдающий глубоким слабоумием, с расщелинами губы и неба, пороком сердца. В каком периоде онтогенеза могли возникнуть перечисленные нарушения? Как называются факторы, которые привели к развитию данных аномалий? Укажите механизм их действия. 5.Текстовая информация Тема: Онтогенез. Общие закономерности эмбрионального периода. Регуляция онтогенеза Актуальность темы. Развитие организма представляет собой процесс систематического последовательного упорядоченного накопления структурных и функциональных качеств прогрессивного характера, происходящий на всех уровнях организации живой материи : молекулярном, клеточном, тканевом, органном, системно-органном и организменном. Эти изменения определены во времени и происходят в строгой последовательности , взаимосвязи и взаимообусловленности. Непрерывность многофункциональных событий в процессе индивидуального развития определяется генетическим единством цитологического материала. Эмбриология описывает и выясняет причины всех процессов зародышевого развития- от оплодотворения яйца сперматозоидом до выхода его из материнского организма у живородящих. Эмбриология изучает так же пред- зародышевый период- образование половых клеток, так как возникновение аномальных половых клеток приведет к появлению зигот и организмов с нарушениями развития. Наряду с этим, эмбриология изучаем постэмбриональный период, так как нет животных полностью закончивших своё развитие с рождением. У млекопитающих животных некоторые системы органов (половая, эндокринная) приобретают окончательные свойственные взрослому состоянию структуры и функции через некоторое время после рождения. Данные эмбриологии имеют большое значение для медицины. Эмбриология изучает наряду с нормальными процессами развития и патологические явления- причины нарушения нормального эмбрионального развития, возникновение уродств, причины нарушения нормальных процессов развития жизни тканей и органов. Пороки развития встречаются примерно у 2% людей. Это могут быть аплазии, гипотрофии, гипертрофии, гигантизм, стоноз. Группу факторов внешней и внутренней среды, вызывающие возникновение уродств, называют тератогенными (лекарственные препараты, пищевые добавки, вирусы, промышленные яды, алкоголь, никотин). Причины, механизмы и пути профилактики их изучает наука тератология, которая представляет собой пограничную область между эмбриологией, генетикой и медициной. Учение об онтогенезе человека является частью медицинской биологии и тесно связано с практической медициной , поэтому знание основ индивидуального развития является необходимой частью подготовки высококвалифицированного врача. Цель занятия: Изучить основные клеточные и молекулярные процессы онтогенеза, факторы регуляции на разных этапах индивидуального развития. Студент должен знать: - периодизацию и продолжительность периодов онтогенеза -типы онтогенеза - основные этапы эмбриогенеза позвоночных, - характеристику эмбриогенеза человека, - провизорные органы позвоночных и человека, - нарушения эмбриогенеза человека и их причины, -факторы регуляции развития человека на разных этапах онтогенеза; -генетические факторы регуляции онтогенеза человека; -основные клеточные процессы в онтогенезе : межклеточные взаимодействия , эмбриональную клеточную индукцию, избирательную клеточную гибель, пролиферацию, взаимодействие зачатков и тканей и т.д. -нервную регуляцию развития, гуморальную регуляцию развития; -детерминацию частей развивающегося зародыша; -средовые факторы регулирующие развитие; -критические периоды онтогенеза; -аномалии и пороки развития как нарушения морфогенеза; Студент должен уметь: - определять эндогенные и экзогенные факторы, являющиеся причиной формирования врождённых пороков и аномалий развития; -определять фенотипические проявления нарушений генотипа на разных этапах онтогенеза; -в предложенных препаратах определять стадии эмбриогенеза амфибии (бластулу, гаструлу, нейрулу) и знать их строение. Блок информации. Эмбриональный или зародышевый период начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. Эмбриональный период характеризуется выраженностью процессов преобразования зиготы в организм, способный к более или менее самостоятельному существованию. У большинства позвоночных он включает стадии дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза. Продолжительность его бывает различной. У плацентарных млекопитающих он особенно укорочен. Эмбриональный период является первоначальным этапом онтогенеза. Онтогенез - процесс индивидуального развития особи с момента образования зиготы до прекращения существования организма. онтогенез обусловлен длительным процессом филогенетического развития вида. Связь индивидуального и исторического развития были изучены Ч. Дарвином, Ф. Мюллером, Э. Геккелем, А. Н. Северцовым. Различают два основным типа онтогенеза: прямой и непрямой. Непрямое развитие встречается в личиночной форме, а прямое - в неличиночной и внутриутробной Непрямой(личиночный) тип развития характерен для многих видов беспозвоночных и некоторых позвоночных (рыб, земноводных), у которых формируется одна или несколько личиночных стадий. Наличие личинки обусловлено малыми запасами желтка в яйце, а так же необходимостью смены среды обитания в ходе развития или необходимостью расселения видов, ведущих сидячий, малоподвижный или паразитический образ жизни. Личинки живут самостоятельно, активно питаются, растут. У них имеются провизорные органы. Превращение личинки во взрослую особь называется метаморфозом. Неличиночный (яйцекладный) тип развития встречается у беспозвоночных, а так же рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих, яйца которых богаты желтком. Зародыш длительное время может развиваться в яйце. Его жизненные функции осуществляются за счёт провизорных органов- зародышевых оболочек. Внутриутробный тип развития характерен для высших млекопитающих и человека, яйца которых почти лишены желтка. Зародыш развития в организме матери, для этого формируется провизорный орган- плацента из тканей плода и матери. Индивидуальное развитие особи - это целостный непрерывный процесс. Выделяют два основных периода онтогенеза: эмбриональный и постэмбриональный. Для плацентарных животных принято деление на пренатальный (преродовой) и постнатальный (послеродовой). Разделяющие их роды представляют собой интранатальный этап. Важнейшим событием онтогенеза является возможность осуществления полового размножения. по способности к размножению в онтогенезе принято выделять три периода: дорепродуктивный, который начинается с образования зиготы и продолжается до периода половой зрелости, репродуктивный- период старения организма. применительно к онтогенезу человека данные периоды дополнительно характеризуются социальными моментами (образование, трудоспособность). Для каждого из периодов характерны свои особенности заболеваемости. В последнее время появились основания для выделения преэмбрионального периода, соответствующего гаметогенезу. это связано с тем, что в овогенезе в цитоплазме яйцеклетки накапливаются биологически важные макромолекулы (и-РНК, р-РНК, белки), контролирующие ранние стадии эмбриогенеза. Эмбриональный период делится на стадии дробления, гаструляции, гистогенеза и органогенеза. зародыш человека до начала образования органов (до 8 недель) принято называть эмбрионом, а в дальнейшем (с 9 недель до рождения) плодом. Дробление – это ряд последовательных митотических делений зиготы далее бластомеров, заканчивающихся образованием многоклеточного зародыша – бластулы. Первое дробление начинается после объединения наследственного материала пронуклеусов или синкариона и образования общей метафазной пластинки. Возникшие при этом клетки называются бластомерами. Особенность митотических делений дробления в том, что с каждым делением клетки становятся все мельче, пока не достигнут обычного для соматических клеток соотношения объема ядра и цитоплазмы. Между очередными делениями не происходит роста клеток (отсутствует G1 – период), но обязательно удваивается ДНК. В результате, митотические циклы укорочены, и дробление происходит быстро. Сначала бластомеры прилегают друг к другу, образуя скопление клеток – морулу. Затем между клетками образуется полость – бластоцель, заполненная жидкостью. Клетки оттесняются на периферию, образую стенку бластулы – бластодерму. Общий размер зародыша не превышает размера зиготы. Результат дробления – образование однослойного зародыша – бластулы. Способ дробления бластомеров зависит от количества и характера распределения желтка в яйце. В олиголецитальных клетках дробление полное или голобластическое, образовавшиеся бластомеры равны по размеру (ланцетник). В полилецитальных клетках дробление чаще частичное или меробластическое, т.е. охватывает только свободную от желтка цитоплазму. В резко телолецитальных клетках (птицы, пресмыкающиеся, костистые рыбы) дробление неполное, неравномерное, дискоидальное. При этом дробится только диск цитоплазмы, расположенный на анимальном полюсе яйца. В центролецитальных клетках (насекомые) наблюдается дробление неполное, неравномерное, поверхностное, т.е. дробится цитоплазма на поверхности клетки. В умеренно телолецитальных клетках (амфибии) дробление полное неравномерное. В области анимального полюса цитоплазма делится на мелкие клетки – микромеры, а желток на вегетативном полюсе делится на крупные – макромеры. Строение бластулы будет зависеть от типа дробления. При голобластическом типе дробления образуется типичная бластула – целобластула (ланцетник). При полном, неравномерном типе дробления образуется амфибластула (амфибии), на анимальном полюсе которой расположены микромеры. Бластоцель смещается к анимальному полюсу. У плацентарных млекопитающих, в том числе и у человека, образуется бластоциста, состоящая из эмбриобласта, из которого будут развиваться ткани зародыша и трофобласта – клеток внезародышевой части. Гаструляция – процесс образования многослойного зародыша. В процессе гаструляции различают 2 этапа: а) образование эктодермы и энтодермы (двуслойный зародыш), б) образование мезодермы (трехслойный зародыш). Зародышевые листки – динамичные скопления клеток, характеризующиеся пространственным взаиморасположением, дальнейшее развитие которых приводит к возникновению органов и систем. Выделяют 4 основных способа образования эктодермы и энтодермы. Инвагинация или впячивание одного из участков бластодермы. Отверстие, при помощи которого образовавшаяся полость сообщается с наружной средой называют бластопор. Наблюдается у ланцетника. Эпиболия – обрастание мелкими клетками анимального полюса более крупных клеток вегетативного полюса. Наблюдается у земноводных. Деляминация – расслоение клеток бластомеры на 2 слоя, лежащие друг над другом. Наблюдается у пресмыкающихся, птиц, яйцекладущих млекопитающих, в эмбриобласте плацентарных млекопитающих. Иммиграция – перемещение групп или отдельных клеток в бластоцель. Наблюдается у всех зародышей, но более у высших позвоночных. Выделяют еще и 5 способ – смешанный, сочетающий разные способы образования 2-х зародышевых листков. Так у амфибий сочетаются инвагинация и Эпиболия, у плацентарных млекопитающих – деляминация и иммиграции. Закладка 3-го зародышевого листка происходит двумя способами: телобластическим и энтероцельным. Телобластический способ характерен для первичноротых животных. При этом в области бластопора закладывается 2 клетки – телобласты, которые делясь образуют мезодерму. Энтероцельный способ характерен для иглокожих, ланцетника, у большинства хордовых обнаруживается в стертой форме. Клеточный материал мезодермы первоначально входит в состав первичной кишки. Затем эти участки симметрично выпячиваются в полость бластоцеля и отшнуровываются. Гистогенез и органогенез. Гистогенез – образование тканей, органогенез – образование органов зародыша. Период начинается с нейруляции – образование комплекса осевых органов – нервной трубки, хорды, первичной кишки, мезодерма сомитов. Нервная трубка образуется из эктодермы. Сначала в эктодерме образуется нервная пластинка, состоящая из наиболее чувствительных клеток. Эти клетки начинают интенсивное деление, в результате края пластинки поднимаются, образую нервные валики, а в середине нервной пластинки образуется углубление. Нервные валики увеличиваются и смыкаются, образуя нервную трубку с полостью внутри – невроцелем. Смыкание валиков происходит сначала в среднем, затем в заднем отделе зародыша. В последнюю очередь это происходит в головном отделе, где невроцель наиболее широкая, здесь в дальнейшем будет формироваться головной мозг. Образование хорды по времени соответствует начальным этапам нейруляции и происходит из стенки первичной кишки под нервной трубкой. Под хордой формируется вторичная кишка. В дальнейшем происходит дифференцировка зародышевых листков с образованием тканей и органов. Так, их эктодермы, кроме нервной трубки, образуются эпидермис кожи и его производные (перо, волосы, ногти, кожные и молочные железы), компонеты органов зрения, слуха, обоняния, эпителий ротовой полости, эмаль зубов. Производным энтодермы являются эпителий желудка и кишки, клетки печени, секретирующие клетки поджелудочной, кишечных и желудочных желез. К началу органогенеза мезодерма представлена сомитами, сомитными ножками, боковой пластинкой занимающими положение сбоку от хорды. Клеточный материал сомитов распределяется между несколькими зачатками. Миотом дает начало скелетной мускулатуре, дермотом – соединительной ткани кожи, склеротом хрящевой, костной, соединительной ткани. Нефротом, расположенный в ножке сомитов, образует органы выделения и половые железы. Листки боковой пластинки используются при образовании сердечно-сосудистой, лимфатической систем, плевры, брюшины, перикарда. Ранее из мезодермы и эктодермы выселяются клетки, образующие мезенхиму. Из этого зачатка образуются все виды соединительной ткани, гладкая мускулатура, кровеносная и лимфатическая система. В дальнейшем происходит рост, развитие образовавшихся органов и начало их функционирования. Эти процессы для некоторых органов и систем не всегда завершаются в пренатальном периоде. Они могут продолжаться и после рождения. Внутриутробное развитие человека Пренатальное развитие человека можно разделить на начальный период (1 неделя), зародышевый период (2-8 неделя), плодный период (с 9 недели до рождения). После овуляции, на 14-й день от начала последнего менструального цикла, яйцеклетка попадает в маточную трубу, где происходит оплодотворение. Трое суток оплодотворенное яйцо перемещается по трубе, проходя стадию дробления. Дробление зиготы человека характеризуется следующими чертами. Плоскость первого деления проходит через полюса яйцеклетки. При этом один из бластомеров оказывается крупнее другого, что указывает на неравномерность дробления. Два первых бластомера вступают в следующее деление асинхронно, и возникает стадия трех бластомеров. Благодаря асинхронному дроблению могут возникать стадии с нечетным числом бластомеров – 5,7,9. В результате дробления образуется морула. На стадии 58 бластомеров в моруле появляется полость с жидкостью. На 4-й день развития образуется бластоциста, состоящая из эмбриобласта и трофобласта. на 6-й день развития бластоциста прикрепляется к слизистой матки. Стадия дробления проходит под лучистой оболочкой. На 7-й день происходит имплантация и лучистая оболочка разрушается. Клетки трофобласта размножаются и разрушают слизистую матки. Эмбриобласт разделяется на два слоя – нижний – гипобласт или первичную энтодерму и эпибласт – источник будущей эктодермы и мезодермы. На 14-й день начинается образование плаценты и желточного мешка. На 16-й день начинается формирование зародышевой мезодермы. К концу 3-й недели в эктодерме зародыша над зачатком хорды образуется нервная пластинка, сомиты мезодермы, полости перикарда, целом, закладки сердца, пупочных сосудов. С 21 по 32 день завершается ранее развитие сердца и начинается ток крови через него. Видны зачатки рук, ног. В 6 недель различимы 5 первичных отделов головного мозга, формируется тимус, паращитовидные железы, эпителий пищеварительного тракта, дифференцируются гонады. С 6 по 8 неделю намечаются черты лица, обособляется шея, появляется нос, уши, глаза смещаются с боковых поверхностей головы и сближаются. К концу 8- ой недели все основные структуры и системы органов дифференцированы, зародыш имеет длину 4 см и массу 5 г. Во время имплантации, гистогенеза, органогенеза и формирования плаценты (конец 3-й недели развития) зародыш наиболее чувствителен к неблагоприятным воздействиям – лекарственным препаратам, инфекционным заболеваниям матери (коревая краснуха, токсоплазмоз, сифилис, вирусная инфекция), алкоголю, никотину, наркотикам, что приводит к наиболее грубым и множественным врожденным порокам развития. Тилодомин, прописываемый беременным в качестве снотворного в 60-е годы останавливает развитие зачатков конечностей зародыша на 4-5 неделе. Если женщина в промежутке между 4-12 неделями беременности переносит коревую краснуху, у зародыша происходит нарушение формирования сердца, органов слуха, зрения, головного мозга. Употребление алкоголя приводит к тяжелым нарушениям в развитии плода. Курение и дача наркоза приводит к кислородной недостаточности плода и чревато риском выкидыша или рождением ребенка с малым весом, что повышает риск гибели в первый год жизни. ПРОВИЗОРНЫЕ ОРГАНЫ. Провизорные органы у зародыша человека начинают развиваться одновременно с периодом гаструляции. Начало развития хориона и амниона начинается на 7-8 сутки и совпадает с началом имплантации. Хорион возникает из трофобласта, он контактирует со слизистой матки и разрушает ее. К концу 2-й недели образуются первичные ворсины хориона. В начале3-й недели в них врастает мезодермальная мезенхима и образуются вторичные ворсины, в которых появляются кровеносные сосуды. Область, где ткани хориона и слизистой матки тесно прилежат называется плацентой. У человека сосуды материнской части плаценты утрачивают непрерывность и ворсины хориона омываются кровью и лимфой материнского организма. Такая плацента называется гемохориальной. Плацентарный барьер состоит из трофобласта, соединительной ткани, эндотелия сосудов плода. Он проницаем для воды, электролитов, питательных веществ, продуктов диссимиляции, а так же для антигенов плода и антител матери, токсических веществ, гормонов. Клетками плаценты вырабатывается 4 гормона, в том числе хорионический гонадотропин, он обнаруживается в моче беременных со 2-3 недели беременности. Амнион возникает путем расхождения клеток эпибласта. Амниотическая полость некоторое время отграничена клетками эпибласта и трофобласта. Затем полость полностью выстилается эктодермальными клетками и заполнена амниотической жидкостью, благодаря ей, зародыш развивается в водной среде и не травмируется механически. Желточный мешок появляется, когда от клеточной массы отделяется гипобласт и его внезародышевые энтодермальные клетки, перемещаясь, выстилают изнутри поверхность трофобласта. Образовавшийся первичный желточный мешок спадается и преобразуется во вторичный желточный мешок, связанный с зародышем. Энтодермальные клетки обрастают внезародышевой мезодермой. Желточный мешок выполняет ряд функций. Во внезародышевой мезенхиме возникают скопления клеток – кровяные островки, которые превращаются в кровяные клетки и формируют стенки кровеносных сосудов. Через специальные сосуды кровеносная сеть плода соединяется с кровеносной сетью желточного мешка, который участвует в питании, дыхании, выделении, кроветворении. Аллантоис возникает у зародыша человека, как и у других амниот из кармана стенки задней кишки. В его стенках развивается сеть сосудов, соединяющихся с главными кровеносными сосудами зародыша и хориона. Функция аллантоиса – выделение. В нем скапливаются продукты распада, образующиеся в ходе обменных процессов в теле зародыша. Эта оболочка принимает участие в газообмене. Регуляция онтогенеза. Существуют генный, эпигенетический, клеточный, тканевой, организменный и биоценотический уровни регуляции онтогенеза. Генный уровень. В результате полной расшифровки первичной структуры генома человека стали возможны исследования по функциональной геномике. В конце 20 века были открыты гены, контролирующие ход онтогенеза. 1)Хроногены - гены, определяющие время наступления событий. Образуются в яйцеклетке при амплификации генов (амплификация-это увеличение числа копий генов – молекул и иРНК). Амплифицированные копии начинают транслироваться сразу после оплодотворения и действуют на самых ранних стадиях развития. До стадии 2-8 бластомеров собственный геном зародыша неактивен, и состав всех образующихся белков контролируется мРНК, запасенными в яйцеклетке в период ее образования. Состав этих белков зависит только от генотипа матери. Активация генома зародыша у млекопитающих начинается с 4 бластомеров. 2)Гомеозисные гены. Эти гены детерминируют процессы роста и дифференци-ровки. Гомеозисные гены кодируют транскрипционные факторы, которые контролируют программы формирования органов и тканей. Они же контролируют пространственную организацию зародыша, обеспечивают выбор и поддержание определенного пути развития. Примерно 10-15% генов специфичны для клеток какой-либо определенной ткани. Они характеризуются уникальными нуклеотидными последовательностями. Действия их специфично в данном месте и в данное время. Их называют генами терминальной дифференцировки. Они отвечают за дифференцировку клеток. 3)Гены сегментной полярности. Они контролируют лево-правую симметрию, детерминацию полярности ЦНС, формирование скелета. Мутации этих генов обычно летальны. Выделены 4 гена, мутации которых связаны с нарушением формирования головного и спинного мозга. Таким образом, роль генов в процессе регуляции онтогенеза неодинакова. Одни из них отвечают за синтез жизненноважных белков, тРНК, рРНК, без которых невозможно функционирование клеток. Другая часть генов участвует в процессе дифференцировки, детерминации и морфогенеза. Эпигенетический уровень регуляции онтогенеза. Эпигенетическая регуляция – это процесс, приводящий к изменению активности гена без изменений в его кодирующей последовательности. Эпиногенетическая регуляция начинается еще на стадии половых клеток . При этом может изменяться доза генов, контролирующих рост эмбриона, клеточную пролиферацию и дифференцировку. Установлено, что отцовский генетический вклад важен для развития плаценты, а материнский – для развития тела эмбриона. Эпигенетическая модификация генов может быть одним из механизмов, обеспечивающих дифференциальную экспрессию генов клеток разных тканей в ходе онтогенеза. Основную роль в эпигенетической регуляции играют: метилирование ДНК, ацетилирование гистонов, синтез альтернативных РНК (антисмысло-вых транскриптов). Метилирование ДНК заключается в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG-динуклеотида в позиции С5 цитозинового кольца. Метилирование в области промотора приводит к блоку транскрипции. Как правило, активный ген ассоциируется со сниженным метилированием или его отсутствием, а неактивный ген с гиперметилированием. Ацетилирование гистонов. Ацетилировани гистонов- введение остатка уксусной кислоты в состав белка. Ацетилирование приводит к локальной деконденсации хроматина, необходимой для процессов, связанных с переупаковкой ДНК, транскрипцией, репликацией, репарацией, рекомбинацией. Ацетилирование нейтрализует положительный заряд гистонов, устраняя связь между ними и ДНК. Ослабляется взаимодействие гистонов с ДНК, что позволяет ей связываться с транскрипционными факторами. Синтез альтернативных РНК (антисмысловых транскриптов). Значительная доля неэкспрессируемых генов (до 15%) ассоциируется с антисмысловыми транскриптами. Эти антисмысловые РНК не выполняют кодирующих функций. Клеточный уровень регуляции онтогенеза. Генный уровень регуляции онтогенеза реализуется через клеточные процессы, к которым относятся: пролиферация, дифференцировка, перемещение, сортировка, избирательная гибель клеток, адгизия клеток. Клеточные процессы проявляются на уровне тканей и органов. Тканевой и органный уровень регуляции онтогенеза. Этот уровень реализуется через механизм эмбриональной индукции. Эмбриональная индукция-это взаимодействие между частями развивающегося организма. За счет эмбриональной индукции происходит упорядочивание хода эмбриогенеза. Механизм эмбриональной индукции был изучен в 1924г Шпеманом и Мангольдом. Определенные части зародыша выполняют роль индукторов или организаторов для развития других частей. Поэтому части зародыша развиваются в определенном направлении. Например, экстракт из печени млекопитающих инициирует развитие мозговых структур, а экстракт из костного мозга - развитие мезодермальных структур. Установлено, что высокоактивные индукторы относятся к классу белков или нуклеопротеидов. Специфические индукторы включают и выключат блоки генов в рядом расположенных клетках. Организменный уровень регуляции онтогенеза. Осуществляется посредством нейрогуморальной регуляции: за счет работы центральной и периферической нервной системы, деятельности желез внутренней секреции. Биоценотический уровень регуляции онтогенеза. Осуществляется с помощью факторов окружающей среды. Наибольшее значение имеют мутагены и тератогены окружающей среды. Мутагены - факторы, вызывающие изменения в наследственном материале клеток, способные нарушить нормальный ход индивидуального развития. Тератогены - это факторы, при воздействии которых на эмбрион и плод возникают пороки развития и (или) отклонения в постнатальном развитии. Критические периоды онтогенеза. Существуют критические периоды онтогенеза, во время которых организм наиболее чувствителен к действию негативных факторов окружающей среды. Каждый этап онтогенеза начинается с периода качественной перестройки, сопровождающейся изменениями процессов детерминации, пролиферации и дифференцировки клеток. Именно в эти периоды наблюдается снижение устойчивости и повышение чувствительности к воздействию мутагенных и тератогенных факторов. В онтогенезе человека можно выделить 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 сутки эмбриогенеза); 4) развитие осевых зачатков органов и формирование плаценты (3-8-ая неделя развития); 5) стадия усиленного роста головного мозга (15 – 20-ая неделя); 6) формирование основных функциональных систем организма и дифференцировка полового аппарата (20 – 24-ая неделя); 7) рождение; 8)период новорожденности (первый месяц жизни) 9) половое созревание (11-16 лет) 10) климактерический период. Большая часть критических периодов приходится на эмбриональный период онтогенеза. Известно, что из 100 образовавшихся зигот – 95 не доживают до рождения, а детская смертность составляет только 2-3% . Характерной особенностью нарушений зародышевого развития служит их однотипность, объясняющаяся общностью молекулярных основ дифференцировки, гистогенеза и органогенеза. В результате нарушений процессов эмбриогенеза возникают аномалии и пороки развития. По данным ВОЗ пороки развития имеют место у 1-2% людей. Аномалии и пороки развития. Тератогенез. Канцерогенез. Нарушения естественного хода эмбриогенеза приводят к формированию уродств или пороков развития. Пороками развития называют стойкие отклонения в строении органа или целого организма, приводящие к функциональным расстройствам. Врожденные пороки встречаются у животных разных типов структурно-функциональной организации, включая человека. Причины, механизмы и пути профилактики их изучает наука тератология, которая представляет собой пограничную область между эмбриологией, генетикой и медициной. По данным ВОЗ пороки развития имеют место у 1—2% людей. Не-которые из них особенно часты. Так, дивертикул подвздошной кишки и удвоение мочеточников обнаруживаются примерно у 4% новорожденных. Пороки развития заключаются в отсутствии органа или его части (аплазия), недоразвитии органов (гипоплазия), уменьшении массы тела (гипотрофия), непропорциональном увеличении массы органа (гипертрофия), увеличении длины тела (гигантизм), нетипичной локализации группы клеток или органа в организме (гетеротопия, эктопия), нарушении дифференцировки тканей (гетероплазия), сужении (стеноз) или отсутствии (атрезия) канала или отверстия, сохранении эмбриональных структур (персистирование). В зависимости от причины, приведшей к неправильному развитию, различают пороки генетической, экзогенной (внешней) и комбинированной (мультифакториальной) природы. В основе пороков генетической природы лежат мутационные изменения наследственного материала. Экзогенные пороки возникают в связи с действием на зародыш повреждающих внешних факторов. Некоторые из таких пороков являются фенокопиями определенных генетических пороков. Причиной мультифакториальных пороков служит неблагоприятное сочетанное действие на процесс развития генетических и экзогенных факторов. Воздействия, приводящие к порокам, называются тератогенными. Непосредственной мишенью действия неблагоприятных факторов могут быть половые клетки, а также зародыш на разных стадиях эмбриогенеза. В первом случае говорят о гаметопатиях, во втором — об эмбриопатиях. Первичные пороки возникают под действием тератогенных факторов, вторичные являются осложнениями первичных пороков. Так, водянка головного мозга представляет собой вторичный порок и развивается как осложнение первичного порока — атрезии водопровода мозга. Причины врожденных пороков развития Современная медицинская наука накопила большой фактический материал, который дает возможность устанавливать причины врожденных пороков развития. В настоящее время принято выделять три класса причин, способных вызвать аномалии: 1) внешнесредовые, или экопатогенные (химические, физические, биологические, экстремально-ситуационные); 2) биологические генетические и экогенические – тератогенные, хромосомно-патогенные, общепатогенные, онкогенные); 3) социальные. Кроме того, для клинической медицины необходима классификация и тех причинных факторов, которые определяют характер действия, способный вызывать возникновение врожденных пороков развития, а именно: 1) тератогенные; 2) мутагенные (наследуемые генные мутации, хромосомные и геномные мутации, мутации генов соматических клеток, онкогенные мутации); 3) общепатогенные (хронические формы нервно-психических и соматических болезней, синдромы гиперчувствительности к химическим, физическим, радиационным агентам). |