Понятие прогенеза и эмбриогенеза. Периоды и основные стадии эмбриогенеза у человека. Понятие оплодотворения. Биомеханизм оплодотворения у человека. Понятие зиготы. Понятие дробления зародыша. Представление о критических периодах развития.

Гистология — СЗГМУ, Лечебное дело

Прогенез и эмбриогенез: определение и периоды

Понятие прогенеза

Прогенез — это совокупность процессов, происходящих в организме до момента оплодотворения и обеспечивающих формирование зрелых, функционально полноценных половых клеток (гамет): гаметогенез (сперматогенез у мужчин и оогенез у женщин). Ключевой смысл прогенеза — создание гаплоидного набора хромосом и закладка основ эмбрионального развития (овоплазматическая сегрегация в яйцеклетке).

Выделяют два этапа прогенеза:

• Сперматогенез (длится ~70 суток): превращение сперматогоний в сперматозоиды в извитых канальцах семенников. Включает фазы размножения, роста, созревания (мейоз) и формирования.
• Оогенез (циклический, завершается после овуляции): развитие овоцитов в яичниках. Мейоз блокируется на стадии диплотены профазы I (первичный овоцит) и завершается только после овуляции и оплодотворения.

Основные события прогенеза:

• Редукция числа хромосом (мейоз) до гаплоидного (n).
• Формирование уникального генома за счёт кроссинговера.
• Накопление в цитоплазме яйцеклетки желтка, РНК, рибосом, факторов транскрипции, необходимых для первых делений зиготы.

Понятие эмбриогенеза

Эмбриогенез (или пренатальный онтогенез) — это процесс индивидуального развития организма от момента оплодотворения до рождения (у человека — 38–40 недель). Он включает последовательные морфогенетические преобразования зародыша и плода.

Периоды и основные стадии эмбриогенеза у человека

Выделяют три основных периода:

1. Начальный период (1-я неделя):

• Оплодотворение и образование зиготы.
• Дробление — образование многоклеточного зародыша (морула).
• Начало формирования бластоцисты и её имплантация (прикрепление и внедрение в эндометрий, завершается к исходу 1-й недели).
• Ключевое событие — переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию.

2. Зародышевый (эмбриональный) период (2–8-я недели):

• Гаструляция (2–3-я неделя) — образование трёх зародышевых листков (эктодерма, энтодерма, мезодерма) и формирование осевых органов (хорда, нервная трубка).
• Гисто- и органогенез (4–8-я неделя) — закладка и дифференцировка тканей и органов. Происходит формирование сердца, печени, почек, конечностей, головного мозга. В конце периода зародыш называется плодом.
• Это самый критичный этап: воздействие тератогенных факторов вызывает грубые пороки развития (эмбриопатии).

3. Плодный (фетальный) период (с 9-й недели до родов):

• Рост и окончательное созревание уже заложенных органов и систем.
• Нарастание массы тела, формирование подкожной жировой клетчатки.
• Развитие проводящих путей коры головного мозга.
• Функциональное становление (эндокринной, иммунной систем).
• Подготовка к внеутробной жизни (синтез сурфактанта в лёгких).

Понятие оплодотворения и его биомеханизм у человека

Оплодотворение — это слияние гаплоидных мужской (сперматозоид) и женской (яйцеклетка) половых клеток, в результате которого образуется зигота — одноклеточный организм с диплоидным набором хромосом (2n). У человека оно происходит в ампулярном отделе маточной трубы.

Биомеханизм оплодотворения (этапы)

1. Дистантное взаимодействие (капацитация и хемотаксис):

• Капацитация — процесс активации сперматозоида в половых путях женщины (длится около 7 часов). Происходит удаление холестерина из мембраны акросомы, изменение рецепторов мембраны, повышение проницаемости для ионов Ca²⁺. Без капацитации сперматозоид не способен проникнуть в яйцеклетку.
• Хемотаксис (reotaxis) — движение сперматозоидов к яйцеклетке под действием гинотаминов (прогестерон, факторы, выделяемые клетками кумулюса, действующие через Ca²⁺-каналы (CatSper) в хвосте сперматозоида).

2. Контактное взаимодействие (акросомная реакция и пенетрация):

• Акросомная реакция — обязательное условие проникновения. Она запускается при контакте сперматозоида с прозрачной оболочкой (zona pellucida) яйцеклетки (гликопротеином ZP3). В результате в мембране сперматозоида открываются Ca²⁺-каналы, происходит слияние плазмолеммы с внешней мембраной акросомы и выброс ферментов акросомы (гиалуронидаза, акрозин, коллагеназа).
• Пенетрация (проникновение) — сперматозоид, используя ферменты и механическое движение жгутика, пробуравливает отверстие в zona pellucida. После проникновения в перивителлиновое пространство он головкой (содержащей ядро и центриоль) прикрепляется к мембране овоцита (лецитина), а затем оба ядра сливаются.

3. Кортикальная реакция (блок полиспермии):

• При слиянии мембран в яйцеклетке возникает волна повышения внутриклеточного Ca²⁺. Это запускает экзоцитоз кортикальных гранул (пузырьков, расположенных под плазмолеммой). Ферменты гранул модифицируют (делают непроницаемым) участок zona pellucida, вызывая медленный блок полиспермии (предотвращает проникновение других сперматозоидов). Первичный быстрый блок — изменение электрического потенциала мембраны овоцита.

4. Образование мужского и женского пронуклеусов и синкарион:

• В цитоплазме яйцеклетки набухает ядро сперматозоида и образуется мужской пронуклеус, а ядро яйцеклетки (гаплоидное) превращается в женский пронуклеус. Женский пронуклеус завершает 2-е деление мейоза и выделяет второе полярное тельце.
• Пронуклеусы сближаются, их ядерные оболочки исчезают, и происходит синкарион — объединение хромосомных наборов в общую метафазную пластинку на стадии веретена первого деления зиготы.

Понятие зиготы

Зигота — это одноклеточный диплоидный организм, возникший в результате слияния сперматозоида и яйцеклетки. Она тотипотентна (способна дать начало всем типам клеток, включая внезародышевые оболочки). У человека зигота существует около 24–30 часов, после чего начинает синтезировать собственную ДНК и приступает к дроблению. Её геном уникален, так как представляет собой рекомбинацию генов обоих родителей.

Понятие дробления зародыша

Дробление — это серия последовательных митотических делений зиготы без увеличения общего объёма цитоплазмы (цитокинез не сопровождается синтезом нового цитоплазматического материала). Результатом является образование морулы (скопление клеток, напоминающее тутовую ягоду) и затем бластоцисты.

Особенности дробления у человека:

• Тип: полное, неравномерное, асинхронное (бластомеры делятся не одновременно). Деления следуют с периодом 12–24 часа.
• Полярность: первые деления проходят по правилу Гертвига-Сакса (первая борозда дробления проходит через место вхождения сперматозоида и полярные тельца). У человека из-за неравномерности более мелкие (светлые) бластомеры дробятся быстрее и дают начало трофобласту, а более крупные (тёмные, богатые желтком) — эмбриобласту.
• Стадии:

1. Зигота (1 клетка).

2. 2 бластомера (сутки после оплодотворения).

3. 4 бластомера (40 часов).

4. 8–16 бластомеров (3-и сутки) → морула (клетки плотно смыкаются, начинается компактизация — ранняя дифференцировка).

5. Образование бластоцисты (4–5-е сутки) — внутри морулы появляется полость (бластоцель) за счёт насоса воды клетками трофобласта. Наружный слой — трофобласт (даёт плаценту), внутренняя клеточная масса — эмбриобласт (даёт тело зародыша). К моменту имплантации (6–7-е сутки) зародыш находится в стадии бластоцисты (около 200 клеток).

Критические периоды развития

Критические периоды — это отрезки времени, в течение которых развивающийся зародыш обладает наибольшей чувствительностью (и наименьшей способностью к репарации) к повреждающим факторам внешней и внутренней среды. Нарушение эмбриогенеза в эти сроки приводит к наиболее тяжёлым порокам развития или гибели.

Основные критические периоды у человека:

1. Прогенез (до оплодотворения):

• Повреждение половых клеток до слияния (например, мутации в сперматозоидах или овоцитах) может привести к наследственным заболеваниям или аномалиям дробления.

2. Оплодотворение (первые сутки):

• Риск трисомий (синдром Дауна), мозаицизма.

3. Имплантация (7–8-е сутки):

• Зародыш встраивается в эндометрий. Воздействие (инфекции, гормональный дисбаланс, травмы) может вызвать выкидыш или нарушение плацентации.

4. Период большой органогенеза и плацентации (3–8-я неделя):

• Абсолютно самый уязвимый период.
• На 3-й неделе формируется нервная трубка (спинной мозг) — критично для дефектов нервной трубки (spina bifida).
• На 4–5-й неделе — закладка сердца, конечностей, глаз, ушей.
• На 6–8-й неделе — зубы, небо, наружные половые органы.
• Тератогенные факторы (алкоголь, вирусы (краснуха), радиация, лекарства (талидомид), дефицит фолиевой кислоты) вызывают грубые анатомические пороки.

5. Плодный период (фетальный):

• 9–20-я недели: активный рост и дифференцировка мозга, органов чувств, половых органов. Чувствительность к радиации, инфекциям (токсоплазмоз, цитомегаловирус), эндокринным нарушениям.
• 36–40-я недели: чувствительность к механическим воздействиям (преждевременные роды), гипоксии, инфекциям, проникающим через плаценту.

Понятие тератогенеза

Тератоген — любой фактор, который воздействует на зародыш (плод) через организм матери и вызывает стойкие структурные или функциональные аномалии. Выделяют пороки развития (мальформации, деформации), задержку внутриутробного развития, гибель эмбриона. Чем раньше воздействие, тем тяжелее последствия (часто несовместимые с жизнью). Классический пример — синдром алкогольного плода при употреблении матерью алкоголя на 4–8-й неделе.

Все вопросы раздела: подготовка к экзамену по гистологии