Ембріогенез людини. Явище ембріональної індукції.

Лекція № 16.

Розділ: Репродукція та розвиток.

Тема: Ембріогенез людини. Явище ембріональної індукції. Особливості процесів регенерації організму людини. Трансплантація тканин та органів.

Мета вивчення:

• сформувати знання про особливості репродукції людини, сучасні можливості репродуктивної медицини;
• з’ясувати основні проблеми репродуктивного здоров’я та шляхи їх вирішення;
• сформувати знання про етапи ембріогенезу людини;
• вивчити процеси, що відбуваються в кожному з цих етапів;
• проаналізувати наслідки взаємодії частин зародка, що розвивається.

Література:

1. Біологія і екологія: підруч. для 10 кл. закладів загальної середньої освіти: рівень стандарту/О. А. Андерсон, М. А. Вихренко, А. О. Чернінський. – К.: Школяр, 2018. – 216 с.: іл.

2. Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський: Абетка, 2018. – 272 с.: іл.

3. Задорожний К.М. Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. загал. серед. освіти / К.М. Задорожний. — Харків: Вид-во «Ранок», 2018. — 208 с.: іл.

План

1. Особливості ембріогенезу хордових тварин.

2. Генетична регуляція ембріонального розвитку.

3. Основні події ембріогенезу людини.

4. Явище ембріональної індукції.

5. Особливості процесів регенерації.

6. Трансплантація тканин та органів у людини.

Основний зміст

Перший етап онтогенезу – ембріогенез (ембріональний розвиток) – можна поділити на кілька періодів: дроблення, бластуляція, гаструляція, гістогенез (формування тканин) і органогенез (формування органів) зародка.

Особливості ембріогенезу хордових тварин.

І етап – дроблення – зигота ділиться шляхом мітозу, та під час інтерфази утворені клітини (їх називають бластомерами) не збільшуються в об’ємі (рис. 1), після І поділу зародок складається з 2 бластомерів, далі їх стає 4, потім 8, 16 і т. д.

ІІ етап – бластула – утворені бластомери розташовуються по периметру сфери, зародок складається з одного шару клітин, усередині якого є порожнина. Цю стадію називають бластулою, а процес її утворення – бластуляцією.

ІІІ етап – гаструляція – зародок стає двошаровим – частина бластомерів формує внутрішній шар, завдяки впинання частини зародка всередину. Цю стадію називають гаструлою, а процес – гаструляцією. Утворені шари клітин називають зародковими листками, зовнішній листок – ектодермою, внутрішній – ендодермою. Далі формується третій зародковий листок – мезодерма.

IV етап – органогенез – формуються органи та системи органів. З ектодерми розвиваються зовнішні покриви та нервова система, з ендодерми – травний канал і дихальна система, а клітини мезодерми утворюють скелет, м’язи та частину внутрішніх органів.

Рисунок 1. Етапи ембріогенезу хордових тварин.

Генетична регуляція ембріонального розвитку.

Розвиток організмів пов’язаний зі спеціалізацією їхніх клітин: вони мають різні будову та функції в складі різних тканин та органів. Регуляція цього процесу пов’язана з тим, що в різних клітинах функціонують різні гени.

Процес реалізації спадкової інформації розпочинається зі зчитування спадкової інформації з ДНК – транскрипції.

Спеціалізовані регуляторні білки – транскрипційні фактори – можуть посилювати або пригнічувати зчитування тих чи інших генів.

Спадкову інформацію про будову регуляторних білків містять регуляторні гени. Вони контролюють загальний план розвитку організмів. Активація одних з таких генів призводить до формування головного кінця тіла, інших – розвитку кінцівок, хвостового відділу тулуба.

Основні події ембріогенезу людини.

Типи періодів:

Початковий період триває перший тиждень ембріонального розвитку.

Перший мітотичний поділ зиготи закінчується через 30 годин після запліднення, далі відбувається формування бластомерів, бластули та гаструли. Частина клітин формує ембріобласт – частину зародка, з якої буде

розвиватися плід. Інші клітини формують трофобласт – те, з чого розвиватимуться зародкові оболонки (рис. 2).

Рисунок 2. Початковий період ембріогенезу людини.

Зародковий період триває від початку другого і до закінчення восьмого тижня вагітності. На початку другого тижня розпочинається гаструляція, на третьому – розвиток хорди, нервової трубки, серця та мозку. Одна з ембріональних оболонок (амніон) формує заповнений рідиною пухир, в якому знаходиться зародок. Інша (хоріон) утворює важливий орган – плаценту.

Плодовий період починається з дев’ятого тижня вагітності та завершується народженням. Зародок на цій стадії називають плодом. У цей час плід посилено росте й живиться за допомогою плаценти (рис. 3). Плацента захищає плід від проникнення токсичних речовин і більшості хвороботворних мікроорганізмів. Однак через плаценту можуть проникати деякі віруси (наприклад ВІЛ), бактерії (збудники сифілісу), одноклітинні (токсоплазма) та багатоклітинні (різні види гельмінтів) паразитичні тварини – отже, захист плода материнським організмом не є абсолютним.

Рисунок 3. Плодовий період ембріогенезу людини.

Наприкінці 2 місяця довжина плода зростає до 20–25 мм, – майже половина тіла припадає на голову; формуються риси обличчя, повіки, ніс, губи, очні западини, кінцівки, розпрямляється спина.

В цей час, якщо клітини ембріона містять Y-хромосому, активується SRY ген, і розпочинається формування плода за чоловічим типом.

Наприкінці 3 місяця розвиваються пальці.

Упродовж 6 та 7 місяців тривають ріст і збільшення маси.

На 5 місяці плід починає рухатися. З початку останнього, 9 місяця вагітності остаточно встановлюються пропорції плода.

Перед пологами (38–40-й тиждень зародкового розвитку) доношений плід має довжину близько 45–60 см і масу 2,5–4 кг.

Під час розвитку існує небезпека передчасного переривання вагітності внаслідок дії несприятнливих факторів. В останні два місяці зростає ризик передчасних пологів.

Явище ембріональної індукції.

У процесі ембріонального розвитку одні тканини або органи зародка впливають на розвиток інших, розміщених поряд.

Ембріональна індукція – це взаємодія між частинами ембріона, у процесі якої одна його частина – індуктор, контактуючи з іншою частиною – реагуючою системою, визначає напрямок розвитку останньої.

Механізмом такої дії є вплив хімічних речовин, які називаються морфогенами. Ефект дії багатьох з них визначається концентрацією.

Регенерація – процес відновлення організмом утрачених або ушкоджених складових. Регенерація трапляється від найпростіших до людини й протягом всього онтогенезу (рис. 4).

Рисунок 4. Приклади регенерації у тварин.

Особливості процесів регенерації організму людини.

Фізіологічна регенерація відбувається протягом усього життя організму. Вона характеризується оновленням клітин слизових оболонок, внутрішніх органів, різних тканин. Подібна регенерація постійно відбувається, наприклад, у покривному епітелії, у якому періодично спостерігається злущення ороговілих клітин із заміною їх клітинами внутрішніх шарів, що розмножуються.

Відновна регенерація здійснюється у двох формах.

У першому випадку некроз, що є наслідком патологічного процесу, поступово заміщується тканиною, ідентичною тій, що загинула, і місце пошкодження зникає безслідно. Такий вид регенерації називають повним. Подібна форма характерна для тих органів і тканин, у яких регенерація відбувається лише в клітинній формі (кістковий мозок, епідерміс, епітелій слизових оболонок).

В інших випадках нормалізація функцій забезпечується за рахунок утворення клітин і внутрішньоклітинних складових в тканинах, що розташовані поряд. Сама ж ділянка некрозу поступово заповнюється сполучною тканиною, що надалі перетворюється на рубець. Таку форму називають неповною регенерацією. Так, наприклад, у міокарді ділянки некрозу завжди утворюються з формуванням рубцевої тканини, а відновлення скоротливої функції серцевого м’яза забезпечується збільшенням кількості ядерних і цитоплазматичних складових у життєздатних клітинах.

Патологічну регенерацію можна спостерігати у випадку порушення харчування (білкова, вітамінна недостатність), порушення нервової регуляції, гормональних розладів, пригніченні імунних реакцій; її характеризують сповільнення або спотворення процесу. У цих випадках загоєння рани, перелому кістки затримується і набуває млявого перебігу, виникають виразки, що не загоюються, келоїдні рубці, несправжні суглоби.

Трансплантація тканин та органів у людини.

Трансплантація – метод, що полягає в пересадці реципієнту органа або тканини (трансплантата), узятих у донора, а також клонованих тканин, штучних імплантатів (електронних, металічних тощо).

Існує декілька способів трансплантації:

• аутотрансплантація (аутологічна трансплантація) – реципієнт трансплантата є донором для самого себе. Наприклад, аутотрансплантацію шкіри з неушкоджених ділянок на обпалені широко застосовують при важких опіках. Аутотрансплантацію кісткового мозку або стовбурових клітин після хіміотерапії широко застосовують при лейкозах, лімфомах;

• ізотрансплантація (гомологічна трансплантація) – донором трансплантата є генетично й імунологічно ідентичний реципієнту однояйцевий близнюк;

• аллотрансплантація (гетерологічна трансплантація) – донором трансплантата є організм того самого виду, що генетично й імунологічно відрізняється від реципієнта;

• ксенотрансплантація (міжвидова трансплантація) – трансплантація матеріалу від іншого біологічного виду (наприклад, людині від тварини). У перспективі клонування тканин і вирощування цілих органів людини із заданими імунологічними характеристиками можуть призвести до того, що всі трансплантації органів будуть гомологічними.

Об’єктами трансплантації можуть бути клітини, тканини, органи та їх частини. Людині найчастіше трансплантують кістковий мозок, шкіру, нирки,

печінку й серце. Для трансплантації використовують як трупні, так й отримані від живих донорів органи й тканини.

Питання для самостійної роботи:

1. Дайте означення поняття ембріогенез.

2. Схарактеризуйте етапи ембріогенезу хордових тварин.

3. Як відбувається регуляція ембріонального розвитку?

4. Опишіть особливості ембріогенезу людини.

5. У чому полягає явище ембріональної індукції?

6. Дайте означення понять регенерація, трансплантація.

7. Опишіть особливості процесів регенерації організму людини.

8. Що таке трансплантація тканин та органів? Які її перспективи?