Лабораторное занятие № 6.
Внезародышевые оболочки (Провизорные органы).
Зародышевое развитие у рептилий, птиц и млекопитающих в процессе эволюции приняло новое направление. У рептилий возник механизм откладки яиц на суше, позволивший им использовать ниши, расположенные далеко от воды. Для этого у зародыша появились четыре внезародышевые оболочки, служащие посредниками между ним и средой обитания. И хотя у большинства млекопитающих вместо скорлупы сформировалась плацента, у них сохранились те же самые внезародышевые оболочки. У зародышей рептилий, птиц и млекопитающих на ранней стадии развития четких различий между зародышевыми и внезародышевыми областями обнаружить не удается. Однако по мере формирования тела зародыша расположенные на периферии бластодермы эпителиальные ткани образуют ряд туловищных складок, окружающих развивающийся зародыш и тем самым изолирующих его от желтка: они очерчивают контуры собственно зародышевых областей.
Внезародышевые оболочки образуются посредством разрастания эктодермального и энтодермального эпителиев, подостланных мезодермой. При комбинации эктодермы с мезодермой (париетальным листком спланхнотома) формируются амнион и серозная оболочка (хорион); комбинация энтодермы и мезодермы (висцерального листка спланхнотома) дает начато желточному мешку и аллантоису. Клетки энтодермальной или эктодермальной ткани действуют как функционирующие эпителиальные клетки, а мезодерма дает обширную сеть кровеносных сосудов, несущих кровь от зародыша к эпителию и от эпителия к зародышу.
Зародышевые оболочки высших позвоночных — провизорные органы, временно функционирующие в период эмбриогенеза.
Амнион и другие оболочки гомологичны у рептилий, птиц и млекопитающих, благодаря чему этих животных называют амниотами (рыб и амфибий относят к анамниям ).
Зародышевые оболочки 5-недельного эмбриона человека.
Аллантоис прилегает к хориону, и его сосуды прорастают в ворсинки (у плацентарных хорион ворсинчатый). Ворсинки хориона контактируют со стенкой матки, проникают в углубления эндометрия – маточные крипты. В одном месте материнский организм и ворсинки хориона образуют новый орган – плаценту. Через плаценту зародыш снабжается кислородом и питательными веществами и выводит в материнскую кровь продукты обмена. Плацента выполняет также барьерную, гормональную и иммунорегуляторную функции, благодаря которым зародыш не отторгается организмом матери.
1. Желточный мешок
Желточный мешок – наиболее древний в эволюции внезародышевый орган, возникший как орган, депонирующий питательные вещества (желток), необходимые для развития зародыша. Он образован внезародышевой энтодермой и внезародышевой мезодермой (висцеральным листком спланхнотома).
· Рептилии, птицы, яйцекладущие млекопитающие:
Желточный мешок имеет энтодермальное происхождение, покрыт висцеральной мезодермой и непосредственно связан с кишечной трубкой зародыша. Энтодермальные клетки желточного мешка дифференцируются в эпителиальные, обладающие ворсинками, что увеличивает площадь всасывания желтка. У зародышей с большим количеством желтка желточный мешок принимает участие в питании. У птиц, в мезодерме желточного мешка развивается сосудистая сеть. В висцеральном листке агрегация мезенхимы приводит к возникновению кровяных островков. Мезенхимные клетки, расположенные по краю островков удлиняются, из них образуются эндотелиальные клетки кровеносных капилляров, а из мезенхимных клеток, находящихся в центре островка, развиваются гемацитобласты. Из гемацитобластов в дальнейшем формируются первичные эритробласты, а из последних, путем дифференцировки, образуются первичные эритроциты. Таким образом, в стенках желточного мешка возникают первые очаги внутрисосудистого кроветворения.
Капилляры, возникающие в кровяных островках сливаются вместе и в результате образуется желточный круг кровообращения, который в начале развития обеспечивает зародыш питательным материалом и кислородом. И кровь, и сосуды в стенке желточного мешка образуются раньше чем в теле зародыша. Зародышевые сосуды возникают в виде полых трубок, не содержащих кровяных клеток.
Желток не проходит через желточный проток, соединяющий мешок с кишкой. Сначала он переводится в растворимую форму под действием пищеварительных ферментов, продуцируемых энтодермальными клетками стенки мешка, а затем попадает в сосуды и с током крови разносится по всему телу зародыша. У птиц к концу периода инкубации остатки желточного мешка уже находятся внутри зародыша, после чего он быстро исчезает и к концу шестых суток после вылупления полностью рассасывается.
· Плацентарные млекопитающие:
К 12-му дню развития зародыша клетки гипобласта разрастаются и под зародышевым щитком образуют первичный желточный мешок, который имеет вид пузырька – первичный желточный пузырёк. Снаружи оба пузырька окружены слоем клеток внезародышевой мезодермы, которые в одном лишь месте – в будущем заднем конце зародыша – переходят на внутреннюю поверхность трофобласта, образуя поддерживающий стебелек, или амниотическую ножку. В амниотическую ножку в дальнейшем будет врастать аллантоис, соединяясь с хорионом.
На 13-14-й день после оплодотворения энтодерма зародыша сворачивается в кишечную трубку, а внезародышевая эктодерма образует постоянный, или дефинитивный, желточный мешок. Энтодерма первичной кишки зародыша остается связанной с внезародышевой энтодермой желточного мешка, или желточной энтодермой, лишь в одном месте при помощи широкого желточного протока. Внезародышевая мезодерма вначале заполняет всю полость зародышевого пузырька, в дальнейшем между клетками мезенхемы возникают небольшие полости, наполненные жидкостью, при слиянии которых образуется полость, расположенная вокруг зародыша – экзоцелом (внезародышевый целом). Желточный пузырек в питании зародыша принимает участие очень недолго, так как с 3-й недедели развития устанавливается связь плода с материнским организмом, т. е. гематотрофное питание. Затем желточный мешок подвергается обратному развитию и остается в составе пупочного канатика в виде узкой трубочки, служащей проводником кровеносных сосудов к плаценте.
Препарат 1: Зародыш форели с желточным мешком (поперечный срез)
Изучить и зарисовать препарат при слабом увеличении, отметить:
1) нервная трубка;
2) серое вещество;
3) белое вещество;
4) хорда;
5) мезодермальные сегменты;
6) головной вырост амниотической складки;
7) кишечная трубка;
8) закладка печени;
9) желточный стебелёк;
10) желток;
11) внезародышевая энтодерма;
12) боковые листки мезодермы;
13) эктодерма.
Туловищная складка образуется из эктодермы и париетального листка мезодермы на границе зародышевого и внезародышевого материала. Вершина складки направлена внутрь и проходит между телом зародыша и желточным мешком. По мере продвижения туловищной складки тело зародыша приподнимается над желтком и втягивает внутрь зародышевую (кишечную) энтодерму – возникает вентральная стенка туловища и кишечная трубка, которая остается соединенной с желточным мешком при помощи желточного (пупочного) стебелька. Одновременно формируется желточный мешок из внезародышевой энтодермы и висцерального листка мезодермы, которые постепенно окружают желток. Возникает туловищная складка у головного конца, а затем постепенно распространяется по направлению к хвосту зародыша.
Препарат 2: Туловищная и амниотическая складки зародыша курицы
Зарисовать и отметить:
1) эктодерма;
2) нервная трубка;
3) невроцель;
4) париетальный листок спланхнотома;
5) висцеральный листок спланхнотома;
6) энтодерма;
7) амниотическая складка;
8) туловищная складка;
9) целом;
10) экзоцелом;
11) склеротом;
12) кожно-мышечная пластинка (дерматом+миотом);
13) хорда;
14) вольфов канал;
15) брюшные аорты;
16) кишечный желобок.
Параллельно с образованием туловищной складки возникает амниотическая складка, вершина которой направлена вверх (существуют две амниотические складки – головная и хвостовая, которые растут навстречу друг другу). Амниотические складки смыкаются над телом зародыша. В их образовании участвуют эктодерма и париетальный листок мезодермы. В результате возникают две оболочки: 1) амниотическая, окружающая одноименную полость, и 2) серозная, ограничивающая внезародышевый целом (экзоцелом).
2. Амнион
· Рептилии, птицы, яйцекладущие млекопитающие:
Первоначально амниотическая полость имеет вид узкой щели, но по мере накопления в ней жидкости размеры ее увеличиваются. Из мезодермы, покрывающей амниотический мешок, развиваются мышцы, которые своими сокращениями обеспечивают движение амниотической жидкости.
Амниотическая жидкость омывает тело зародыша и не позволяет накапливаться на кожных покровах продуктам метаболизма, а также защищает зародыш от механических повреждений. Благодаря ей растущие части тела находятся во взвешенном состоянии и не мешают развитию друг другу.
Амниотическая полость сообщается при помощи узкого серозо-амниотического канала, находящегося в каудальном конце зародыша с экзоцеломом. Через этот канал в амниотическую полость поступает белок, который зародыш заглатывает, начиная с 13 дня развития. С этого времени начинается парентеральный способ питания, соответствующий ранней дифференцировке пищеварительного тракта зародыша. По мере увеличения амниона защитные функции белка постепенно сводятся к нулю, он уплотняется и смещается к узкой части яйца, откуда по серозоамниотическому каналу поступает в амнион. Оказавшийся в кишечнике зародыша белок, благодаря ясно выраженным антибиотическим свойствам, играет иммунологическую роль и влияет на процессы дифференциации стенки кишки.
· Плацентарные млекопитающие:
Амнион – временный орган, обеспечивающий водную среду для развития зародыша. Он возник в эволюции в связи с выходом позвоночных животных из воды на сушу. В эмбриогенезе млекопитающих он появляется на второй стадии гаструляции сначала как небольшой пузырек в составе эпибласта. Стенка амниотического пузырька состоит из пласта клеток внезародышевой эктодермы и мезодермы.
Амнион быстро увеличивается, и его мезодермальная ткань входит в контакт с мезодермальной тканью хориона. При этом эпителий амниона переходит на амниотическую ножку, превращающуюся позднее в пупочный канатик, и в области пупочного кольца смыкается с эпителиальным покровом кожи эмбриона.
Амниотическая оболочка образует стенку резервуара, заполненного амниотической жидкостью, в которой находится плод. Основная функция амниотической оболочки – выработка околоплодных вод, обеспечивающих среду для развивающегося организма и предохраняющих его от механического повреждения. Эпителий амниона, обращенный в его полость, не только выделяет околоплодные воды, но и принимает участие в обратном всасывании их. В амниотической жидкости поддерживаются до конца беременности необходимый состав и концентрация солей. Амнион выполняет также защитную функцию, предупреждая попадание в плод вредоносных агентов.
Препарат 3: Амнион человека
Зарисовать участок амниона и отметить:
1) базофильные ядра клеток;
2) оксифильная цитоплазма.
3. Серозная оболочка (хорион)
· Рептилии, птицы, яйцекладущие млекопитающие:
Серозная оболочка граничит с подскорлуповой и скорлуповой оболочками, богатыми порами, через которые поступает кислород в сосуды серозной оболочки и из них в пупочные сосуды идущие к телу зародыша. Серозная оболочка в ходе эмбрионального развития более тесно прилегает к подскорлуповой пленке на тупом конце яйца, где имеется воздушная камера. В результате срастания стенок аллантоиса и серозной оболочки (иногда также именуемой хорионом) возникает обильно пронизанная кровеносными сосудами оболочка – хориоаллантоис.
· Плацентарные млекопитающие:
Хорион, или ворсинчатая оболочка, появляется впервые у млекопитающих, развивается из трофобласта и внезародышевой мезодермы. Первоначально трофобласт представлен слоем клеток, образующих первичные ворсинки. Они выделяют протеолитические ферменты, с помощью которых разрушается слизистая оболочка матки и осуществляется имплантация. На 2-й неделе трофобласт приобретает двухслойное строение в связи с формированием в нем внутреннего клеточного слоя (цитотрофобласт) и симпластического наружного слоя (симпластотрофобласт), который является производным клеточного слоя. Появляющаяся по периферии эмбриобласта внезародышевая мезодермаа подрастает к трофобласту и образует вместе с ним вторичные эпителиомезодермальные ворсинки. С этого времени трофобласт превращается в хорион, или ворсинчатую оболочку. Затем в ворсинки хориона врастают кровеносные капилляры и формируются третичные ворсинки. Это совпадает с началом гематотрофного питания зародыша. Дальнейшее развитие хориона связано с двумя процессами – разрушением слизистой оболочки матки вследствие протеолитической активности наружного (симпластического) слоя и развитием плаценты.
Препарат 4: Зародыш курицы 96 часов инкубации (поперечный срез)
Зарисовать верхнюю часть препарата, отметить:
1) нервная трубка;
2) невроцель;
3) эктодерма;
4) дерматом;
5) миотом;
6) склеротом;
7) хорда;
8) амниотическая оболочка;
9) сероза;
10) аорта;
11) сосуды;
12) вольфов канал;
13) закладки половых желёз;
14) вольфово тело;
15) кишечник.
Препарат 5: Ворсинки хориона человека (тотальный препарат)
Изучить препарат при слабом и большом увеличении и зарисовать:
1) трофобласт;
2) соединительная ткань ворсинок;
3) кровеносные сосуды ворсинок.
4. Аллантоис
· Рептилии, птицы, яйцекладущие млекопитающие:
Когда пупочный стебелек еще достаточно широк, из вентральной стенки задней кишки возникает слепой энтодермальный вырост, покрытый висцеральным листком несегментированной мезодермы – аллантоис. Постепенно разрастаясь, он занимает пространство между амнионом, желточным мешком и серозной оболочкой, т.е. располагается в экзоцеломе. Аллантоис представляет собой вместилище для конечных продуктов азотистого обмена – мочевины и мочевой кислоты, а благодаря развитой сосудистой сети он вместе с серозной оболочкой участвует в газообмене. Аллантоис с разветвлениями пупочных сосудов сильно разрастается по всей поверхности серозной оболочки, в результате увеличивается площадь контакта с кислородом атмосферы, поступающего через поры скорлупы, а следовательно и скорость газаобмена. При вылуплении наружная, большая, часть аллантоиса отбрасывается, а внутренняя сохраняется в виде мочевого пузыря.
· Плацентарные млекопитающие:
Аллантоис представляет собой небольшой пальцевидный отросток в каудальном отделе зародыша, врастающий в амниотическую ножку. Он является производным стенки кишки и состоит из внезародышевой энтодермы и висцерального листка спланхнотома. У млекопитающих аллантоис не достигает значительного развития, но его роль в обеспечении питания и дыхания зародыша все же велика, так как по нему к хориону растут сосуды, располагающиеся в пупочном канатике. Проксимальная часть аллантоиса располагается вдоль желточного стебелька, а дистальная, разрастаясь, врастает в щель между амнионом и хорионом. Это орган газообмена и выделения. По сосудам аллантоиса доставляется кислород, а в аллантоис выделяются продукты обмена веществ зародыша. На 2-м месяце эмбриогенеза аллантоис редуцируется и превращается в тяж клеток, который вместе с редуцированным желточным пузырьком входит в состав пупочного канатика.
Препарат 6: Аллантоис курицы (тотальный препарат)
Изучить и зарисовать участок аллантоиса, отметить:
1) Сеть кровеносных сосудов.