Онтогенез.

ОДЕСА – 2013

Квітня 2013 р. протокол № 8.

ТЕЗИ ЛЕКЦІЇ

ТА МЕДИЧНОЇ БІОЛОГІЇ

Навчальна дисципліна «Медична біологія»

Модуль № 2 «Організмовий рівень організації життя.

Основи генетики людини»

Змістовий модуль № 4 «Біологія індивідуального розвитку»

Лекція № 9 «Молекулярно-генетичні механізми онтогенезу.

Порушення онтогенезу та їх місце в патології людини»

Курс І Факультет медичний

Лекцію обговорено на методичній нараді кафедри

Завідувач кафедри,

професор ______________________ БАЖОРА Ю. І.

План лекції:

1. Онтогенез, його визначення та періодизація.
2. Етапи ембріонального розвитку.
3. Провізорні органи.
4. Поняття про критичні періоди.

Онтогенез – повний індивідуальний розвиток організму від зиготи до смерті.
З генетичної точки зору – реалізація спадкової інформації на всіх стадіях існування в певних умовах зовнішнього середовища.
Періоди онтогенезу:
Предзиготний - утворення гамет;
Ембріональний (пренатальний) - від утворення зиготи до народження. У людини продовжується в середньому 280 днів (1,8% середньої тривалості життя);
Постембріональний (постнатальний) - від народження до смерті.
Етапи ембріонального розвитку:
Запліднення
Дроблення
Гаструляція
Гістогенез і органогенез

Ембріональний період розвитку у людини.
Преембріональний (початковий, гермінативний) період (1 - 7 день розвитку) - дроблення з утворенням багатоклітинної бластоцисти та її імплантація.
Зародковий період (2 - 8 тижня розвитку) - гаструляція, гісто і органогенез. Зародок називають ембріоном.
Плодовий період (з 9 тижня до народження) - зростання і подальше диференціювання. Зародок називають плодом.

Яйцеклітина
- Має гаплоїдний набір хромосом;
- Діаметр до 130 мкм;
- Містить багато РНК, розвинена ЕПС, невелика кількість жовткових зерен;
-Під плазмолемою - кортикальні гранули;
-Оточена прозорою (блискучою) оболонкою і шаром фолікулярних клітин (зерниста зона);
-Овулює вторинний овоцит на стадії метафази ІІ;
-Зберігає здатність до запліднення 12 годин.
Сперматозоїд
- Має гаплоїдний набір хромосом;
- Довжина близько 70 мкм;
- Головка містить акросому і ядро; шийка і проміжний відділ містять центріолі та мітохондріальну стрічку; хвіст (джгутик) складається з мікротрубочок
- У статевих шляхах жінки сперматозоїди проходять капасітацію (активацію). Це реорганізація плазмалеми, підготовка до запліднення
- Зберігає здатність до запліднення 48 годин.
Запліднення – злиття яйцеклітини та сперматозоїда.
Дистантна взаємодія - рух сперматозоїда до яйцеклітини
Контактна взаємодія:
1. акросомальна реакція - розчинення оболонок яйцеклітини, проникнення в яйцеклітину головки і шийки сперматозоїда (ядро і центріолі)
2. кортикальна реакція - утворення оболонки запліднення. Забезпечує моноспермію.
Після проникнення сперматозоїда яйцеклітина завершує мейоз ІІ, активізуються обмінні процеси в цитоплазмі.
Каріогамія - злиття ядер (пронуклеусів) яйцеклітини і сперматозоїда.
При зближенні ядер в кожному з них подвоюється ДНК. Коли пронуклеуси стикаються, їх оболонки руйнуються і починається перший мітотичний поділ (стадія метафази).
У результаті запліднення
- Утворюється зигота;
- Відновлюється диплоїдний набір;
- Визначається стать дитини;
- Активується розвиток ембріона.
Запліднення в людини відбувається в ампулі маткової труби.
Порушення запліднення може призвести до утворення тріплоїдної зиготи.
З 1976 р для вирішення проблеми чоловічого та жіночого безпліддя використовують штучне екстракорпоральне запліднення
Дроблення
Дроблення - ряд послідовних мітотичних поділів зиготи. У результаті дроблення утворюється одношаровий зародок - бластула.
Характер дроблення залежить від типу яйцеклітини, тобто від кількості жовтка і його розподілу.
Ізолецитальна яйцеклітина - жовтка мало, його розподіл рівномірний.
Дроблення повне
А) рівномірне (ланцетник)
Б) нерівномірне (амфібії)
Полілецитальна яйцеклітина - жовтка багато, розташування нерівномірне
Дроблення неповне
Телолецитальна яйцеклітина (жовток на одному з полюсів - вегетативному). Дроблення дискоідальне (рептилії, птахи)
Центролецитальна яйцеклітина (жовток у центрі). Дроблення поверхневе (комахи)
У людини яйцеклітина вторинно-ізолецітальная. Дроблення повне, нерівномірне, асинхронне.
Дроблення відбувається в просвіті яйцевода з 2 по 4 доби. Через 4 доби утворюється морула - щільне скупчення клітин з 16-32 клітин
Через 4,5 - 5 діб утворюється бластула бластоциста.
Складається з трофобласта, ембріобласта і бластоцелі.
Ембріобласт дає початок ембріону і частини зародкових оболонок (близько 40 клітин).
Трофобласт дає початок хоріону
Гаструляція
Гаструляція – процес утворення зародкових листків. У результаті спочатку утворюється двошаровий зародок гаструла, а потім тришаровий.
Способи гаструляції:
інвагінація – вгинання однієї з ділянок бластодерми всередину цілим пластом (ланцетник);
деламінація - розшарування клітин бластодерми на два шари, що лежать один над одним;
імміграція - переміщення груп або окремих клітин, не об'єднаних у єдиний пласт;
епіболія - обростання дрібними клітинами анімального полюса більш великих, які відстають клітин вегетативного полюса.
Способи утворення мезодерми:
телобластичний – переміщення клітин між екто- і ентодермою і їх розмноження.
ентероцельний – вгинання бічних виростів первинної кишки. Вони відділяються, утворюючи замкнуті мішки, з яких утворюється мезодерма (ланцетник).
Гаструляція в людини
Відбувається в дві фази шляхом деламінаціі та імміграції. Між першою і другою фазами гаструляції йде утворення позазародкових органів.
Перша фаза (деламінація) відбувається на 7-му добу - одночасно з імплантацією.
Шляхом деламінаціі ембріобласт розщеплюється на гіпобласт і епібласт.
Епібласт - первинна зародкова ектодерма (дно амніотичної пузиря)
Гіпобласт - первинна зародкова ентодерми (дах жовткового пухирця)
Друга фаза (імміграція) відбувається із 14-ої по 17-у добу.
У епібласті утворюється первинна смужка і первинний вузлик
Клітини первинної смужки мігрують між двома зародковими листками, утворюється мезодерма
Частина мігруючих клітин відтісняють клітини гіпобласта і утворюють ентодерму, клітини епібласта, що залишилися утворюють ектодерму.
Гісто- і органогенез

Утворення органів і тканин з трьох зародкових листків

Першими формуються осьові органи: хорда, нервова і травна трубки.
Процес утворення нервової трубки – нейруляція. Зародок на цій стадії - нейрула.
Мезодерма по обидва боки хорди (дорсальна) формує соміти. Кожен соміт ділиться на склеротом (внутрішній, утворює кістяк), міотом (середній, утворює м'язи) і дерматит (зовнішня, утворює дерму) шар. Нефротом - нирки, гонади. Спланхнотом (вентральна частина) - лімфатична і кровоносна система, очеревина, перикард. Мезенхіма - кров, лімфа, гладкі м'язи.
Поява нервової пластинки 18 - 20 день
Перша зяброва дуга 20 день
Перше биття серця 24 день
Зародки легенів 28 день
Диференціація насінників у ♂ 43 день
Поділ пальців 43 день
Перегородки в серці 46-47 день
Повне закриття неба 56-58 день
Профази мейозу 1 у ♀ 75 день
Всі системи органів 90 день
Ембріональний період (2 - 8 тиждень)
Формуються три зародкових листка;
Утворюються органи і системи органів (органогенез);
Утворюються ембріональні оболонки, зародок починає одержувати харчування від матері.
Провізорні органи
Амніон утворює амніотичну порожнину з амніотичною рідиною. Амніотична рідина захищає плід від механічних пошкоджень, висихання і температурних коливань, дозволяє плоду рухатися.
Жовтковий мішок - орган ембріонального кровотворення (початковий етап), утворює первинні статеві клітини.
Аллантоїс - частина пупкового канатика.
Хоріон - утворює плаценту.
Плацента:
- Забезпечує взаємодію з організмом матері (харчування, газообмін, виділення);
- Бар'єрна функція;
- Секретує гормони (прогестерон);
- Синтезує регулятори імунної відповіді.
Диференціація - спеціалізація клітини
- Диференціація виявляється в тому, що клітини набувають усе більш вагомі:
- Біохімічні
- Морфологічні
- Функціональні відмінності один від одного, а можливості їх подальшого розвитку все звужуються.

Передумови диференціювання
ДЕТЕРМІНАЦІЯ
Диференціація
МОРФОГЕНЕЗ
Відбувається на молекулярному рівні, клітинному (ефект положення, міжклітинні контакти), тканинному рівні (ембріональна індукція)

Передумови - у предзиготний період. При овогенезі - ампліфікація генів (збільшення числа копій) - утворення хромосом типу «лампових щіток» в овоцитах 1 порядку (диктіотена). Запасання рРНК, іРНК
Ооплазматична сегрегація:
- Перерозподіл біологічно активних молекул (локальних детермінант) в цитоплазмі яйцеклітини в результаті її активації.
- Анімальний полюс - ектодерма, екватор - мезодерма, вегетативний полюс - ентодерма.
Ембріональна індукція
Взаємодія частин розвиваючого ембріона
Гіпотеза репресії-дерепресії генів
- Усі клітини організму містять однакові гени;
- Першопричина диференціювання - хімічна різнорідність цитоплазми, яка посилюється після запліднення;
- Хімічна неоднорідність цитоплазми призводить до неоднорідності бластомерів;
- В зиготі гени не активні. Включення (дерепресія) генів відбувається під впливом різних індукторів;
- У різних клітинах дерепресуются різні гени - різні типи клітин.

Приклади генів, які беруть участь в ембріогенезі
- Гени сегментації - полярність ЦНС, контролюють утворення скелета, кінцівок
- Гомеобоксні гени (HOX) - контролюють специфічний розвиток сегментів
- Спарені гени (PAX) - розвиток нервової системи
- T-BOX - розвиток мезодерми
- Гени факторів росту
Критичні періоди розвитку
- Прогенез
- Запліднення
- Імплантація
- Гаструляція
- Плацентація (3-4 тиждень)
- Гісто- і органогенез
- Пологи
Природжені вади розвитку

Вроджені вади розвитку - відхилення від нормальної будови, які формуються пренатально і призводять до порушення функції.
Наука про вади розвитку - тератологія.
Класифікація вроджених вад розвитку:
- Гаметопатіі
- Бластопатіі (0-2 тиждень)
- Ембріопатіі (3 - 8 тиждень)
- Фетопатії (після 9 тижня)
За етіологією (причинами):
- Спадкові (моногенні та хромосомні);
- Тератогенні - викликані дією факторів навколишнього середовища;
- Мультифакторіальні – спадкова схильність і фактори зовнішнього середовища.
Тератогенні чинники:

Тези лекції склала

доцент кафедри клінічної імунології,

генетики та медичної біології ОНМедУ, к.біол.н. ГЛАМАЗДІНА Н. М.