Нервная ткань развивается из эктодермы

От момента образования зиготы и до выхода зародыша из яйцевых оболочек длится эмбриональный период развития.

Дробление зиготы

После того, как произошло оплодотворение — слияние сперматозоида и яйцеклетки, образовавшаяся зигота начинает интенсивно делиться. Ее множественные митотические деления называют дроблением.

Важная особенность дробления в том, что не происходит увеличение в размере зародыша: клетки дробятся (делятся) настолько быстро, что не успевают накопить цитоплазматическую массу. Дробление зиготы человека является полным неравномерным асинхронным.

В результате дробления образуется морула. Морула (лат. morum — ягода тутового дерева) — клетка на стадии этапа дробления, когда зародыш представляет собой компактную совокупность клеток (без полости внутри).

Бластуляция

Бластуляция — заключительный период дробления, в который зародыш называется бластулой.

После очередных этапов многократного деления образуется однослойный зародыш с полостью внутри — бластула (греч. blastos — зачаток).

Стенки бластулы состоят из бластомеров, которые окружают центральную полость — бластоцель (греч. koilos — полый). Соединяясь друг с другом, бластомеры образуют бластодерму из одного слоя клеток.

Гаструляция (греч. gaster — желудок, чрево)

Гаструляцией называют стадию эмбрионального развития, в ходе которой клетки, возникшие в результате дробления зиготы, формируют три зародышевых листка: эктодерму, мезодерму и энтодерму.

Стенка бластулы начинается впячиваться внутрь — происходит инвагинация стенки. По итогу такого впячивания зародыш становится двухслойным. Двухслойный зародыш называется — гаструла. Полость гаструлы называется гастроцель (полость первичной кишки), а отверстие, соединяющее гастроцель и внешнюю среду — первичный рот (бластопор).

У первичноротых животных на месте первичного рта (бластопора) образуется ротовое отверстие. К первичноротым относятся: кишечнополостные, плоские, круглые и кольчатые черви, моллюски, членистоногие.

У вторичноротых на месте бластопора формируется анальное отверстие, а ротовое отверстие образуется на противоположном полюсе. К вторичноротым относят хордовых и иглокожих (морских звезд, морских ежей).

При впячивании части бластулы (инвагинации) клетки бластодермы мигрируют внутрь и становятся энтодермой (греч. entós — внутренний). Оставшаяся часть бластодермы снаружи называется эктодермой (греч. ἔκτος — наружный).

Между энто- и эктодермой из группы клеток формируется третий зародышевый листок — мезодерма (греч. μέσος — средний).

Нейрула

Эта стадия следует за гаструлой. Ранняя нейрула представляет собой трехслойный зародыш, состоящий из энто-, экто- и мезодермы. На этапе нейрулы происходит закладка отдельных органов.

Важно отметить, что на стадии нейрулы происходит процесс нейруляции — закладывание нервной трубки. Нервная пластинка, образовавшаяся на ранних этапах, прогибается внутрь, при этом ее края сближаются и, замыкаясь, формируют нервную трубку.

Итак, как уже было сказано, на стадии нейрулы закладываются отдельные органы. Эктодерма образует покровный эпителий и нервную пластинку, мезодерма (из которой в дальнейшем появятся все соединительные ткани), энтодерма — окружает полость первичной кишки (гастроцель), образуя кишечник. От энтодермы отшнуровывается хорда.

Все три зародышевых листка требуют нашего особого внимания, а также понимания того, какие органы и структуры из них образуются.

Эктодерма (греч. ἔκτος — наружный) — наружный зародышевый листок, образует головной и спинной мозг, органы чувств, периферические нервы, эпителий кожи, эмаль зубов, эпителий ротовой полости, эпителий промежуточного и анального отделов прямой кишки, гипофиз, гипоталамус.

Мезодерма (греч. μέσος — средний) — средний зародышевый листок, образует соединительные ткани: кровеносную и лимфатическую системы, костную и хрящевую ткань, мышечные ткани, дентин и цемент зубов, а также выделительную (почки) и половую системы (семенники, яичники).

Энтодерма (греч. entós — «внутренний») — внутренний зародышевый листок, образует эпителий пищевода, желудка, кишечника, трахеи, бронхов, легких, желчного пузыря, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала, печень и поджелудочную железу, щитовидную и паращитовидную железы.

Из зародышевых листков образуются ткани, органы и системы органов. Такой процесс называется органогенезом. В период закладки органов важное значение имеет воздержание матери от вредных привычек (алкоголь, курение), которые могут нарушить процесс дифференцировки клеток и привести к тяжелейшим аномалиям, уродствам плода.

Некоторые лекарства также могут оказывать на плод тератогенный эффект (греч. τέρας — чудовище, урод), приводя к развитию уродств. Периоды закладки органов и система органов вследствие их большой важности носят название критических периодов эмбриогенеза.

Анамнии и амниоты

Анамнии, или низшие позвоночные — группа животных, не имеющая зародышевых оболочек (зародышевого органа — аллантоиса и амниона). Анамнии проводят большую часть жизни в воде, без которой невозможно их размножение.

К анамниям относятся рыбы, земноводные.

Амниоты — группа высших позвоночных, характеризующаяся наличием зародышевых оболочек. К амниотам относятся пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие.

Зародышевый орган, аллантоис, является органом дыхания и выделения.

За счет особых оболочек, развивающихся в ходе эмбрионального развития, амниона и серозы, у амниот формируется амниотическая полость. В ней находится зародыш, окруженный околоплодными водами. Благодаря такому гениальному устройству, амниотам для размножения и развития более не нужно постоянное нахождение в водоеме, они «обрели независимость» от него.

Развитие плода происходит в мышечном органе — матке, которая, сокращаясь во время родов, стимулирует изгнание плода через родовые пути. Питание осуществляется через плаценту — «детское место» — орган, который с одной стороны омывается кровью матери, а с другой — кровью плода. Через плаценту происходит транспорт питательных веществ и газообмен.

Соединяет плаценту и плод особый орган — пуповина, внутри которой проходят артерии, вены.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

НЕРВНАЯ ТКАНЬ

Часть первая – общая характеристика, классификация и развитие нервной ткани.

Нервная ткань — это система взаимосвязанных нервных клеток и нейроглии, обеспечивающих специфические функции восприятия раздражений, возбуждения, выработки импульса и его передачи. Она является основой строения органов нервной системы, обеспечивающих регуляцию всех тканей и органов, их интеграцию в организме и связь с окружающей средой.

В нервной ткани выделяют два типа клеток – нервные и глиальные. Нервные клетки (нейроны, или нейроциты) — основные структурные компоненты нервной ткани, выполняющие специфическую функцию. Нейроглия обеспечивает существование и функционирование нервных клеток, осуществляя опорную, трофическую, разграничительную, секреторную и защитную функции.

Развитие

Нервная ткань развивается из дорсальной эктодермы. У 18-дневного эмбриона человека эктодерма по средней линии спины дифференцируется и утолщается, формируя нервную пластинку, латеральные края которой приподнимаются, образуя нервные валики, а между валиками формируется нервный желобок.

Передний конец нервной пластинки расширяется, образуя позднее головной мозг. Латеральные края продолжают подниматься и растут медиально, пока не встретятся и не сольются по средней линии в нервную трубку, которая отделяется от лежащей над ней кожной эктодермы. Полость нервной трубки сохраняется у взрослых в виде системы желудочков головного мозга и центрального канала спинного мозга.

Часть клеток нервной пластинки не входит в состав ни нервной трубки, ни кожной эктодермы, а образует скопления по бокам от нервной трубки, которые сливаются в рыхлый тяж, располагающийся между нервной трубкой и кожной эктодермой, — это нервный гребень (или ганглиозная пластинка).

Из нервной трубки в дальнейшем формируются нейроны и макроглия центральной нервной системы. Нервный гребень дает начало нейронам чувствительных и автономных ганглиев, клеткам мягкой мозговой и паутинной оболочек мозга и некоторым видам глии: нейролеммоцитам (шванновским клеткам), клеткам-сателлитам ганглиев. Из нервного гребня развиваются также клетки мозгового вещества надпочечников, меланоциты кожи, часть клеток APUD-системы, сенсорные клетки каротидных телец.

В формировании ганглиев V, VII, IX и X пар черепных нервов принимают участие, кроме нервного гребня, также нейрогенные плакоды, представляющие собой утолщения эктодермы по бокам формирующейся нервной трубки в краниальном отделе зародыша.

Нервная трубка на ранних стадиях эмбриогенеза представляет собой многорядный нейроэпителий, состоящий из вентрикулярных, или нейроэпителиальных клеток. В дальнейшем в нервной трубке дифференцируется 4 концентрических зоны:

• внутренняя — вентрикулярная (или эпендимная) зона,
• вокруг нее – субвентрикулярная зона,
• затем промежуточная (или плащевая, или же мантийная, зона) и, наконец,
• наружная — краевая (или маргинальная) зона нервной трубки.

Вентрикулярная (эпендимная), внутренняя, зона состоит из делящихся клеток цилиндрической формы. Вентрикулярные (или матричные) клетки являются предшественниками нейронов и клеток макроглии.

Субвентрикулярная зона состоит из клеток, сохраняющих высокую пролиферативную активность и являющихся потомками матричных клеток.

Промежуточная (плащевая, или мантийная) зона состоит из клеток, переместившихся из вентрикулярной и субвентрикулярной зон — нейробластов и глиобластов. Нейробласты утрачивают способность к делению и в дальнейшем дифференцируются в нейроны. Глиобласты продолжают делиться и дают начало астроцитам и олигодендроцитам. Способность к делению не утрачивают полностью и зрелые глиоциты. Новообразование нейронов прекращается в раннем постнатальном периоде.

Читайте также: Чехлы форд фокус ткань

Поскольку число нейронов в головном мозге составляет примерно 1 триллион, очевидно, в среднем в течение всего пренатального периода в 1 мин формируется 2,5 миллиона нейронов.

Из клеток плащевого слоя образуются серое вещество спинного и часть серого вещества головного мозга.

Маргинальная зона (или краевая вуаль) формируется из врастающих в нее аксонов нейробластов и макроглии и дает начало белому веществу. В некоторых областях головного мозга клетки плащевого слоя мигрируют дальше, образуя кортикальные пластинки — скопления клеток, из которых формируется кора большого мозга и мозжечка (т.е. серое вещество).

По мере дифференцировки нейробласта, изменяется субмикроскопическое строение его ядра и цитоплазмы.

Специфическим признаком начавшейся специализации нервных клеток следует считать появление в их цитоплазме тонких фибрилл — пучков нейрофиламентов и микротрубочек. Количество нейрофиламентов, содержащих белок — нейрофиламентный триплет, в процессе специализации увеличивается. Тело нейробласта постепенно приобретает грушевидную форму, а от его заостренного конца начинает развиваться отросток — аксон. Позднее дифференцируются другие отростки — дендриты. Нейробласты превращаются в зрелые нервные клетки — нейроны. Между нейронами устанавливаются контакты (синапсы).

В процессе дифференцировки нейронов из нейробластов различают до-медиаторный и медиаторный периоды. Для домедиаторного периода характерно постепенное развитие в теле нейробласта органелл синтеза — свободных рибосом, а затем эндоплазматической сети. В медиаторном периоде у юных нейронов появляются первые пузырьки, содержащие нейромедиатор, а в дифференцирующихся и зрелых нейронах отмечаются: значительное развитие органелл синтеза и секреции, накопление медиаторов и поступление их в аксон, образование синапсов.

Несмотря на то, что формирование нервной системы завершается только в первые годы после рождения, известная пластичность центральной нервной системы сохраняется до старости. Эта пластичность может выражаться в появлении новых терминалей и новых синаптических связей. Нейроны центральной нервной системы млекопитающих способны формировать новые ветви и новые синапсы. Пластичность проявляется в наибольшей степени в первые годы после рождения, но частично сохраняется и у взрослых — при изменении уровней гормонов, обучении новым навыкам, травме и других воздействиях. Хотя нейроны постоянны, их синаптические связи могут модифицироваться в течение всей жизни, что может выражаться, в частности, в увеличении или уменьшении их числа. Пластичность при малых повреждениях мозга проявляется в частичном восстановлении функций.

В популяции нейронов, начиная с ранних стадий развития нервной системы и в течение всего онтогенеза, имеет место массовая гибель клеток. Эта запрограммированная физиологическая гибель клеток наблюдается как в центральной, так и в периферической нервной системе. У человека ежегодно погибает около 10 млн нервных клеток.

Эмбриональное развитие нервной системы позвоночных

Раннее развитие

Авторы

Нервная система всех позвоночных, включая человека, развивается из элементов наружного зародышевого листка – эктодермы. Этот процесс имеет определенные особенности у представителей разных групп, однако ему свойственны и общие для всех позвоночных закономерности.

В период гаструляции у высших позвоночных (у человека это конец 1-й недели развития и совпадает с имплантацией в стенку матки) происходят активные перемещения клеточного материала зародыша. В первой фазе гаструляции образуются два эмбриональных зародышевых листка – эпибласт (верхний листок) и гипобласт (нижний). Клетки эпибласта постепенно расходятся, образуя заполненную жидкостью амниотическую полость. Во второй фазе гаструляции небольшая группа клеток эпибласта, сформировавшая в дне амниотической полости зародышевый щиток, образует первичную полоску и гензеновский узелок. Последующая миграция клеток этих структур вглубь зародыша приводит к формированию среднего листка зародыша – мезодермы. Гаструляция завершается у всех позвоночных образованием трех зародышевых листков: эктодермы, мезодермы и энтодермы, а также формированием осевого комплекса зачатков органов. Особое значение на этом этапе развития принадлежит т.н. головному отростку (нотохорду), формирующемуся из мигрирующих клеток гензеновского узелка. К концу гаструляции формируются и все основные, соответствующие разным группам животных провизорные органы (желточный мешок, амнион, аллантоис, хорион, плацента), выполняющие защитные и питательные функции для эмбриона. Их число в ходе эволюции увеличивается. У человека гаструляция завершается к третьей недели внутриутробного развития.

Головной отросток дает начало развитию нотохорды – оси будущего зародыша. Клетки нотохорды и формирующейся затем хорды оказывают индуцирующее влияние на дифференцировку прилежащего к ним участка эктодермы в нервную пластинку и далее в нервную трубку (рис. 1). Как только развивается нотохорд, расположенная над ним эктодерма начинает утолщаться и формирует нервную пластинку, элементы которой интенсивно размножаются и дифференцируются, превращаясь в узкие цилиндрические нейроэпителиальные клетки, отличные от соседних клеток покровного эпителия. Основной причиной формирования нервной пластинки и замыкания ее в нервную трубку является преобразование нейроэпителиальных клеток, связанное с изменением ориентации компонентов их актинового цитоскелета. В результате интенсивного деления и неравномерного роста нейроэпителия происходит его инвагинация с последующим формированием нервной трубки.

Эмбриональное развитие ЦНС у млекопитающих и человека обычно разделяют на: эмбриональный (первые 6 недель), фетальный (с 6 до 24 недели) и перинатальный периоды (с 24 недели до рождения) (табл. 1).

Стадия развития	Возраст плода (недели)	Основные морфологические изменения в развитии мозга
Эмбриональный период
Формирование и разделение герминативного слоя	2	Нейрональная пластинка
Дорсальная индукция: первичная нейруляция	3–4	Формирование: нервной трубки, нервного гребня и ее производных; закрытие рострального и каудального нейропоров; парных крыловидных пластинок
Вентральная индукция: теленцефализация	4–6	Развитие конечного мозга и структур лица; формирование мозговых пузырей; развитие оптических и обонятельных плакод; появление зачатков ромбовидного мозга и мозжечка
Фетальный период
Нейрональная и глиальная пролиферация	6–16	Пролиферация клеток в вентрикулярной и субвентрикулярной зонах формирующихся отделов мозга, включая неокортекс; ранняя дифференциация нейробластов и глиобластов; процессы апоптоза; миграции клеток в стенке мозга
Миграция	12–24	Миграция нейронов в формирующиеся отделы мозга; формирование мозолистого тела полушарий и других проекционных путей ЦНС
Перинатальный период
Регионализация	24 – до рождения	Завершение процессов миграции и формирование основных отделов мозга; синаптогенез; созревание популяций нейронов и глиальных клеток
Миелинизация	24 – до 2х лет после рождения	Окончательное созревание морфологической структуры мозга; миелинизация основных трактов и связей; активное функциональное развитие важнейших отделов головного мозга (особенно ассоциативных областей полушарий)

Рис. 1. Схема ранней стадии развития зародыша человека (формирование головного отростка – нотохорды).

1 – головной отросток; 2 – эктодерма, 3 – первичная полоска, 4 – первичная ямка, 5 – энтодерма, 6 – формирующийся аллантоис, 7 – прехордальная пластинка, 8 – полость желточного мешка, 9 – амниотическая полость (по: Данилов, Боровая, 2016, с изменениями)

Рис. 3. Первичная индукция формирования нейроэпителия будущей нервной пластинки (по: Development of Nervous System, 2006, с изменениями).

Chd – хордин, Ng – ноггин, IMZ – эмбриональная мезодерма, BPM4 – костный морфогенетический белок, TGFr – рецептор к фактору роста опухолей

Рис. 4. Участие ряда сигнальных молекул, транскрипционных факторов и ростовых факторов в формировании нервной пластинки и нервной трубки на ранних этапах эмбриогенеза нервной системы (по: Development of Nervous System, 2006, с изменениями).

СH – хордин, NG – ноггин, FS – фоллистатин, Shh – sonic hedgehog, BMP – костный морфогенетический белок, FGF – фактор роста фибробластов, TGF – фактор роста опухолей, Pax3, 4, 6 – транскрипционные факторы, S – мезодермальные сомиты, NC – нервный гребень

Эмбриональный период (1–23 стадии по Carnegie)

В этот период развития на дорсальной стороне зародыша происходит обособление особого участка нейроэпителия и формирование нервной пластинки (neuronal plate) и начинаются процессы нейруляции.

На стадии нейруляции происходит формирование нескольких важных структур нервной системы: образуется нервная пластинка с последующим образованием нервной трубки и нервного гребня (рис. 2). Нейруляция у человека начинается в конце 3-й недели и полностью завершается к концу 4-й недели.

Вскоре после образования нервной пластинки (приблизительно на 18-е сутки у человека) она прогибается вдоль продольной оси, ее края приподнимаются и формируются нервный желобок и нервные валики. Позднее края нервных валиков смыкаются по срединной линии и образуется замкнутая нервная трубка. Краниальный и каудальный участки нервной трубки долго остаются незамкнутыми, их называют соответственно передним и задним нейропорами. Передний нейропор закрывается на 23–26-й день развития, а задний – на 26–30-й день.

Процесс нейрональной индукции связан с синтезом ряда биологически активных соединений, которые действуют на формирование нервной пластинки и нервной трубки. На клетки первичной эктодермы действует большое количество сигнальных молекул, индуцирующих процесс образования нейроэпителия и нейрональных стволовых клеток, из которых будут формироваться все элементы нервной ткани. Среди этих факторов необходимо отметить хордин (chordin), ноггин (noggin) и фоллистатин (follistatin), синтезируемые клетками первичной мезодермы, образующей нотохорду (будущая хорда и позвоночник). Они блокируют действие другого морфо-генетического фактора – BMP (bone morphogenetic protein), синтезируемого клетками эктодермы и индуцируют их дифференцировку в направлении образования нейроэпителия нервной пластинки (рис. 3).

Читайте также: Описание свойств материалов ткани

Уже на ранних этапах развития зародыша нервная трубка на значительном протяжении разделяется проходящей по вентрикулярной поверхности пограничной бороздой, sulcus limitans, на два отдела: дорсальный – крыловидную пластинку, и вентральный – базальную пластинку. Участки мозга, развивающиеся из крыловидной пластинки, содержат ассоциативные и сенсорные ядра, из базальной – моторные и вегетативные. Самая ростральная часть (prosencephalon) не содержит базальной пластинки и целиком происходит из крыловидной. Отделы головного мозга, содержащие производные обеих пластинок – средний, задний, продолговатый – часто объединяют названием «ствол мозга».

На этапе формирования нервных желобков дифференцировку вентральной части нервной трубки (базальной пластинки) и развитие мотонейронов оказывает регулирующее влияние фактор Shh (sonic hedgehog) секретируемый сначала нотохордой, а затем хордой и вентральной частью самой нервной трубки. Дорсальную часть нервной трубки (крыловидную пластинку) контролируют морфогенетические белки BMP4 и MBP7, секретируемые клетками эктодермы, и ряд других ростовых и транскрипционных факторов: Pax 3, 4, 6 – транскрипционные факторы, FGF8 – фактор роста фибробластов, GDNF – нейротрофический фактор глии, BDNF, NT3,4 – нейротрофические факторы мозга и др. (рис. 4).

Нервная трубка на ранних стадиях эмбриогенеза представляет собой многорядный нейроэпителий, состоящий из нейроэпителиальных клеток. В дальнейшем в нервной трубке дифференцируется 4 концентрических зоны:

1. внутренняя – вентрикулярная (или эпендимная) зона,
2. вокруг нее – субвентрикулярная зона,
3. затем промежуточная (плащевая или мантийная, зона),
4. наружная – краевая (или маргинальная) зона нервной трубки.

Вентрикулярная (VZ) зона состоит из делящихся клеток цилиндрической формы. Вентрикулярные или иначе матричные клетки являются по сути нейрональными стволовыми клетками, т.е. предшественниками нейронов и клеток макроглии. Субвентрикулярная зона (SVZ) состоит из клеток, сохраняющих высокую пролиферативную активность и являющихся потомками матричных клеток. Промежуточная (плащевая или мантийная) зона (PZ) состоит из клеток, переместившихся из вентрикулярной и субвентрикулярной зон – это зона активной миграции и дифференцировки молодых нейронов (нейробластов) и глии (глиобластов). Наружная (маргинальная MZ) зона содержит нервные волокна и отростки находящихся ниже нейронов. Нейробласты достигают мест своего окончательного расположения в структурах ЦНС; утрачивают способность к делению и в дальнейшем дифференцируются в зрелые нейроны. Глиобласты продолжают делиться и дают начало новым популяциям глиальных клеток: астроцитам и олигодендроцитам.

Образование нервного гребня

После смыкания валиков и образования нервной трубки, на ее боковых поверхностях выселяется группа клеток, формирующих т. н. нервный гребень (neural crest) (рис. 2). Клетки нервного гребня активно и целенаправленно мигрируют на большие расстояния в зародыше и способны дифференцироваться в разнообразные зрелые элементы тканей и органов. Миграция клеток определяется не только и не столько наличием свободного межклеточного пространства и отсутствием механических преград на пути перемещения, сколько взаимодействием мигрирующих клеток с молекулами межклеточного матрикса (коллаген, ламилин, фибронектин, аминоглюкозгликаны и др.). Формирование фенотипа клеток нервного гребня определяют многочисленные ростовые и дифференцирующие факторы, действующие на клетки гребня по ходу их миграции. В качестве примера можно привести процесс дифференцировки клеток туловищного отдела нервного гребня в нейроны симпатических ганглиев или в клетки хромаффинной ткани мозгового вещества надпочечников (рис. 5).

Клетки нервного гребня образуются почти на всём протяжении замыкающейся нервной трубки. Клетки из различных участков нервного гребня дифференцируются не одинаково. Разная дифференцировка клеток наблюдается как по длине гребня, так и по глубине залегания в нем. Из гребня могут образовываться и нервные узлы и большая часть структур черепа. Уникальность этой структуры позволила современным ученым даже считать нервный гребень четвертым зародышевым листком, наряду с эктодермой, энтодермой и мезодермой. Вот неполный список производных клеток нервного гребня:

1. Нервные узлы спинных корешков спинномозговых нервов (часто их называют просто спинальными ганглиями).
2. Нервные узлы вегетативной нервной системы (симпатической, парасимпатической и метасимпатической).
3. Мозговое вещество надпочечников.
4. Шванновские глиальные клетки, образующие оболочку отростков нейронов.
5. Внутренняя выстилка (эндотелий) и гладкомышечный слой некоторых сосудов, в том числе аорты.
6. Ресничные мышцы, сужающие и расширяющие зрачок.
7. Одонтобласты – клетки, выделяющие дентин, твердое вещество зубов.
8. Пигментные клетки покровов: эритрофоры (красные), ксантофоры (желтые), иридофоры (отражающие), меланофоры и меланоциты (черные).
9. Часть адипоцитов – клеток жировой ткани.
10. Парафолликулярные клетки щитовидной железы, выделяющие гормон кальцитонин.
11. Хрящи и кости черепа, в первую очередь его висцерального (глоточного) отдела, в который входят не только жаберные дуги, но и челюсти.

Фетальный период развития (24–46 стадии по Carnegie)

В этот период развития происходят наиболее значительные события в развитии мозга. Сразу после завершения нейруляции и образования первичных мозговых пузырей, в стенке эмбрионального мозга начинаются интенсивные процессы пролиферации и дифференцировки. Процессы пролиферации и дифференцировки захватывают широкую полосу клеток, расположенных между наружной (базальной) и внутренней (апикальной) поверхностями стенки мозговых пузырей. Они представляют собой нейрональные стволовые клетки (НСК) и развиваются из нейроэпителия нервной пластинки. НСК активно делятся и в процессе прохождения клеточного цикла претерпевают сложные превращения, связанные с последовательными перемещениями в нервной трубке. Перемещение осуществляются путем смешения ядросодержащих отделов клеток внутри формирующихся отростков. Этот процесс получил название интеркинетической ядерной миграции. Ядросодержащие тела клеток двигаются к поверхности нервной трубки, вблизи которой они остаются на некоторое время. Затем ядросодержащие отделы клеток опять перемещаются к вентрикулярной поверхности, после чего НСК втягивают свои отростки и вступают в очередной митотический цикл (M). В результате формируется одно из первых структурных образований развивающейся стенки нервной трубки – вентрикулярный слой (рис. 6а, б).

В настоящее время показано, что популяции клеток, составляющих вентрикулярный и формирующийся несколько позднее субвентрикулярный слой, неоднородна. Не все клетки, перемещающиеся в пределах стенки мозга во время митотического цикла, вступают в митоз у вентрикулярной поверхности. В зависимости от присутствия у клеток отростков и характера их контакта с поверхностями стенки мозга выделяют три класса клеток предшественников: монополярные, биполярные и неполярные (рис. 6в).

Биполярные клетки (или апикальные предшественники АР) представляют собой либо НСК клетки, либо клетки т. н. радиальной глии (RG), в которые НСК превращаются на самых ранних этапах нейрогенеза. Отличительной особенностью этих клеток является наличие отростков, контактирующих с апикальной и базальной поверхностями стенки мозга на всем протяжении клеточного цикла. Интеркинетические перемещения ядра происходят по этим отросткам и заканчиваются митозом у апикальной поверхности. Монополярные предшественники появляются на более поздних стадиях, когда в стенке мозга формируется субвентрикулярный слой, содержащий также как и вентрикулярный слой НСК. Ядра этих клеток претерпевают интеркинетические перемещения по цитоплазме отростков клеток предшественников, однако в процессе митотического цикла их апикальные или базальные отростки могут терять связь соответственно с апикальной или базальной поверхностями стенки мозга. Митозы происходят как в вентрикулярном слое, так и в верхней области субвентрикулярного слоя. Во внутренних слоях субвентрикулярной зоны у человека недавно были обнаружены клетки предшественники с неполярной морфологией. Характерной чертой этих клеток является ретракция отростков перед митозом и потеря их контакта с апикальной и базальной поверхностью стенки мозга. Они получили наименование «базальные предшественники (ВР).

Фактически мы имеем дело с двумя путями образования нейронов в развивающемся мозге. Это – путь прямого нейрогенеза, когда источником нейробластов являются непосредственно НСК и нейрогенная радиальная глия, т. е. апикальные предшественники с моно- или биполярной морфологией, и путь непрямого нейрогенеза, когда источником нейробластов служат промежуточные нейрональные предшественники, являющиеся потомками клеток радиальной глии, т. е. базальные предшественники. Непрямой путь кортикогенеза может выступать в роли быстрого увеличения количества нейронов в условиях ограниченного времени (каждое асимметричное деление радиальной глии через стадию промежуточного нейронального предшественника может давать два – четыре нейрона) и тем самым регулировать площадь и толщину стенки мозга.

Таким образом, на первых этапах формирования нервной системы, в стенке эмбрионального мозга формируется широкий слой пролиферирующих нейрональных предшественников разного типа, активность которых в дальнейшем приводит к формированию будущих популяций нервных и глиальных клеток в различных отделах мозга.

Рис. 6. Классические схемы перемещения клеток в вентрикулярном слое нервной трубки (а, б) и современное представление (в) о гетерогенности нейрональных предшественников. (по: Нейроонтогенез, 1985; Обухов, 2008, Pernavelas et al., 2002, с изменениями)

Читайте также: Тафта это натуральная ткань

VZ, ISVZ,OSVZ, MZ – вентрикулярный, внутренний и наружный субвентрикулярный и маргинальный слои стенки мозга; apical, basal – апикальная (внутренняя) и базальная (наружная) поверхности мозговой стенки; Tc, Ts, G1, G2, M – стадии митотического цикла; I – период интерфазы; NB – нейробласт

Рис. 8. Схема развития мозговых пузырей (A) и формирования головной части зародыша позвоночных (Б) (по: Обухов, Андреева, 2017; Developmental neurobiology, 2005).

А: сомитомеры и мозговые пузыри костистых рыб и амниот (а), хрящевых рыб и амфибий (б). 1-11 – сомитомеры (будущие туловищные сомиты); 12 – закладка ушной капсулы; 13 – спинальный ганглий; 14, 15 – дорсальный (14) и вентральный (15) корешки спинномозгового нерва; 16 – полость целома; 17 – гипобранхиальная мускулатура; 18 – обонятельный орган, 19 – глазной пузырь; 20, 21 – жаберные щели (20) и дуги (21); III–X, XII – черепно-мозговые нервы

Рис. 10. Раннее развитие головного мозга и зоны экспрессии транскрипционных факторов, контролирующих формирование основных отделов головного мозга млекопитающих, вид сверху (А) и сбоку (Б) (Echevarria et al., 2003, с изменениями).

Pros, Tel, Die, Mes, Rhomb, Met, Myel – отделы головного мозга, Р1–Р6 – прозомеры, r1–r2 – ромбомеры, ANR – anterior neural ridge (передний мозговой организатор), ZLI – zona limitans interthalamica organizer (таламический организатор), ISO – isthmic organizer (организатор перешейка), SC, IC – верхние и нижние бугорки четверохолмия, P1–5 – прозомеры, r1–2 – ромбомеры; Pax 3/7, Ent, Otx, Foxg, Gbx – транскрипционные факторы и место их действия; стрелки – направление диффузии регулирующих факторов

Дифференцировка нервной трубки и формирование основных отделов мозга

Замыкание нервной трубки начинается в середине зародыша, затем процесс распространяется к головному и хвостовому концам эмбриона, где некоторое время остаются незамкнутыми отверстия – передний и задний нейропоры (рис. 7).

Рис. 7. Ранние этапы формирования нервной трубки на примере развития мозга человека (по: Nieuwenhuys R. et al., 1999).

A–D – реконструкция вида человеческого зародыша и начальных этапов формирования нервной трубки, E–H – поперечные срезы эмбриона на данных стадиях развития; 1 – эктодерма, 2 – нервная пластинка, 3 – отверстие амниона, 4 – мозговая пластинка, 5 – нервная складка, 6 – нервный желобок, 7 – нервная трубка, 8 – зачаток головного мозга, 9 – передний нейропор, 10 – задний нейропор, 11 – нервный гребень, 12 – крыловидная пластинка, 13 – латеральная пластинка, 14 – базальная пластинка, 15 – полость первичных мозговых желудочков, 16 – зачатки спинальных ганглиев

Еще на стадии замыкания нейропоров начинается ростро-каудальная дифференцировка нервной трубки зародыша. Нервная трубка (как полагают, под индуцирующим воздействием хорды) постепенно погружается в мезодерму зародыша и под влиянием мезодермальных сомитов разделяется на сегментарные участки – нейромеры или прозомеры. Сомиты располагаются по сторонам нервной пластинки и вдавливаются в нее, определяя конфигурацию будущих отделов мозга (рис. 8).

В дальнейшем головные сомиты сливаются и образуют три основных сегмента: премандибулярный, мандибулярный и гиоидный. Границей головных сегментов служит область ушной капсулы, за которой формируются от 2–3 до 10–12 туловищных сегментов (в зависимости от группы позвоночных). Параллельно формируется система черепно-мозговых нервов. Каждый сегмент иннервируется определенными парами нервов: премандибулярный – терминальным и глазодвигательным нервом (III); мандибулярный – тройничным (V) и блоковым (IV) нервами; гиоидный – отводящим (VI) и лицевым (VII) нервами. Следующие за головными два сегмента иннервируются соответственно языкоглоточным (IX) и блуждающим (X) нервами. Ростральные туловищные сомиты у высших позвоночных иннервируются системой добавочного нерва (XI), включающего в себя разное количество корешков в зависимости от числа туловищных сомитов. Подъязычный нерв (XII), иннервирующий гипобранхиальную мускулатуру, которая развивается из закладки туловищных сегментов, по своей функции аналогичен вентральным (соматомоторным) корешкам спинномозговых нервов, иннервирующих поперечнополосатую мускулатуру туловища и конечностей.

Передний конец трубки в конце 3-й недели развития из-за активных процессов пролиферации и миграции нейронов в стенке мозга расширяется и формирует 3 первичные мозговые пузыря. Лежащий краниально пузырь образует первичный передний мозг, Prosencephalon, средний пузырь – первичный средний мозг Mesencephalon, а из третьего пузыря развивается первичный задний мозг Rhombencephalon. Далее располагаются структуры формирующегося спинного мозга – Medulla spinalis (рис. 9).

Рис. 9. Развитие мозга человека (по: Шаде, Форд, 1976).

А–Б – стадии трех (а) и пяти (б–д) мозговых пузырей; вид сверху (А) и сбоку (Б); 1–3 – первичные: передний (1), средний (2), ромбовидный (№) мозг; 4 – закладка спинного мозга, 5 – глазной бокал, 6–10 – отделы мозга: конечный (6), промежуточный (7), средний (8), задний (9), продолговатый (10); 11 – полушария конечного мозга, 20 – мозжечок, 22 – спинной мозг, V–IX – черепно-мозговые нервы. Стрелки – изгибы нервной трубки (с. и. – среднемозговой, ш. и. – шейный, м. и. – мостовой)

Спинной мозг образуется из каудальных отделов нервной трубки. Он представляет собой часть ЦНС, в структуре которой наиболее отчетливо сохраняются черты эмбриональных стадий развития мозга позвоночных: трубчатый характер строения и сегментарность.

После формирования мозговых пузырей в нервной системе начинаются сложные процессы внутренней дифференцировки и роста. Уже на ранних этапах развития зародыша нервная трубка на значительном протяжении разделяется проходящей по вентрикулярной поверхности пограничной бороздой, sulcus limitans, на два отдела: дорсальный – крыловидную пластинку, и вентральный – базальную пластинку. Участки мозга, развивающиеся из крыловидной пластинки, содержат сенсорные ядра, из базальной – моторные и вегетативные. Ростральная часть нервной трубки не содержит базальной пластинки и целиком происходит из крыловидной. Отделы головного мозга, содержащие производные обеих пластинок – средний, задний, продолговатый – часто объединяют названием «ствол мозга».

Изменения в развитии нервной трубки сопровождаются образованием нескольких изгибов на границах закладки различных отделов мозга. В течение первых двух месяцев эмбрионального развития образуется основной (среднемозговой) изгиб, когда передний и промежуточный мозг загибаются вперед и вниз. Затем формируется еще два (шейный и мостовой) изгиба. Одновременно первый и третий первичные мозговые пузыри разделяются каждый на два. Наступает стадия пяти мозговых пузырей. Самым ростральным становиться конечный мозг (Telencephalon), затем – промежуточный (Diencephalon). За промежуточным идет средний мозг (Mesencephalon). Первичный задний мозговой пузырь разделяется на задний мозг (Metencephalon) и продолговатый мозг (Medulla oblongata). Прозенцефалон включает производные первых шести прозомеров (нейромеров) P1–P6. Из структур Р1 в дальнейшем формируется средний мозг. Прозомеры Р2 и Р3 развиваются соответственно в таламус и преталамус. Из прозомеров Р4–Р6 развивается конечный мозг и гипоталамус. Из более каудальных сегментов нервной трубки (ромбомеров) развиваются структуры ствола и спинного мозга.

После формирования мозговых пузырей (5–10 недели развития) в структурах формирующейся нервной системы происходят сложные процессы внутренней дифференцировки и роста различных отделов головного и спинного мозга.

Формирование отделов мозга находится под контролем т. н. «вторичных организаторов» – групп клеток, синтезирующих ряд морфогенетических факторов, градиент концентрации которых определяет направление миграции и дифференцировки разных структур мозга (табл. 2; рис. 9, 10).

Ген	Место экспрессии	Функция
Dlx 1, Dlx 2, Dlx 5	Субпаллиум (ганглионарные возвышения), промежуточный мозг	Миграция субпаллиальных нейробрастов, миграция нейронов в кору из ганглионарных возвышений переднего мозгового пузыря
Emx 1, Emx 2	Конечный мозг	Пролиферация клеток в развивающемся мозге, миграция нейробластов
Lhx 1, Lhx 2, Lhx 5	Передний мозг, кора полушарий	Формирование подкорковых и корковых (архикортекс) отделов полушарий
Nkx 2,1 Nkx 2,2	Вентральные отделы полушарий	Пролиферация и миграция нейробластов в стриатуме
Otx 1, Otx 2	Передний мозг, средний мозг, передние отделы ствола мозга	Формирование структуры полушарий, включая кору мозга
Pax 3, Pax 6	Передний мозг	Миграция нейробластов в дорсальных отделах полушарий

Развитие зачатка переднего мозга контролирует небольшая группа клеток, расположенная на верхушке нервной трубки и названная передним мозговым организатором (ANR – anterior neural ridge) и клетки на границе второго мозгового пузыря – zona limitans interthalamica (ZLI). Структуры среднего, заднего, продолговатого мозга и верхние сегменты спинного мозга контролируются еще одним организатором – isthmic organizer (ISO).

В перинатальный период заканчивается формирование внутренней структуры мозга. Начинается активная миелинизация головного и спинного мозга. Однако эти процессы не заканчиваются с рождением. Показано, что достаточно долго (месяцы и годы) после рождения происходит созревание и дифференцировка нервных структур и проводящих трактов. Более того, в настоящий период стало ясно, что во взрослый период происходит образование новых популяций нейронов и глиальных клеток за счет сохранения в мозге популяций НСК в структурах головного мозга.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом