Преобразования мезодермы в ходе нейруляции

Еще на конечной стадии гаструляции у амфибий в слое мезодермы в центральной сагиттальной плоскости начинает выделяться тяж клеток, видимый на поперечном срезе – хорда, которая образуется в результате конвергенции мезодермальных клеток. К концу нейруляции хорда значительно вытягивается в передне-заднем направлении и истончается.

Мезодермальная закладка дифференцируется на:

· сегментированную мезодерму, которая включает в себя дорсальные сегменты – сомиты и сегментные ножки ( или нефротомы), расположенные на уровне 1-28 сомита;

· несегментированную мезодерму, представленную боковыми пластинками, или спланхнотомами, расположенными наиболее вентрально, и метанефрогенной тканью, лежащей каудальнее 28 пары сомитов.

Мезодерма будущих сомитов располагается латеральнее хорды. Мезодерма скапливается на дорсальной стороне в ходе вентродорсального движения клеток. Метамеризация мезодермы начинается с середины нейруляции: происходит последовательное разделение на отдельные парные сегменты (сомиты) и сегментные ножки.Процесс распространяется от головы к хвосту, примерно каждый час формируется новая пара сомитов. Клетки сомитов эпителизуются, сильно вытягиваются в поперечном направлении.

Головные сомиты отличаются от туловищных: они распадаются сразу после образования, однако следы метамеризации головы сохраняются в виде парных закладок жаберных дуг, нервов и т.д.

Туловищные сомиты в ходе дальнейшего развития разделяются на три зоны: дерматом — стенка сомита, прилежащая к эктодерме; склеротом — часть сомита, обращенная к хорде; миотом, лежащий между первыми двумя. Потомки клеток дерматома позже образуют дермальный слой кожи, склеротома — тела позвонков, миотома — поперечно-полосатую скелетную мускулатуру.

Потомки клеток сегментных ножек (нефротомов) и метанефрогенной ткани в дальнейшем примут участие в формировании органов выделительной системы.

Боковые пластинки (спланхнотомы) подразделяются на висцеральный (внутренний) и париетальный (наружный) листки, между которыми имеется щелевидная вторичная полость (целом). Спланхнотомы правой и левой стороны тела срастаются друг с другом под кишечной трубкой; целомическая полость становится общей для обеих сторон тела.

Висцеральный листок прирастает к кишке и другим внутренним органам и образует их серозную оболочку. Париетальный листок прирастает изнутри к стенке тела, образуя пристеночную брюшину.

На препарате «Поперечный срез зародыша лягушки на стадии ранней нейрулы» (рис. 14) можно видеть начало формирования нервной пластинки на дорсальной стороне зародыша, представленную утолщенным участком эктодермы. В слое мезодермы в центре на дорсальной стороне выделяется закладка хорды (8—10 клеток). Гастральная полость выстлана клетками энтодермы, которые легко отличить от клеток мезодермы по крупным гранулам желтка. На некоторых препаратах ранней нейрулы можно наблюдать небольшую полость внутри энтодермы — это смещенный на вентральную сторону зародыша бластоцель.

При малом увеличении следует рассмотреть срез ранней нейрулы. Нужно определить границы всех трех зародышевых листков, найти гастроцель, нервную пластинку, мезодерму сомитов. При большом увеличении нужно обратить внимание на строение нервной пластинки и форму клеток в различных ее слоях, найти зачаток хорды и формирующиеся сомиты.

На препарате «Поперечный срез зародыша лягушки на стадии средней нейрулы» (рис. 15) отчетливо видно, что клетки центральной области нервной пластинки имеют вид усеченных пирамид за счет сокращения их апикальных поверхностей. В нервной пластинке образуется продольный желобок за счет прогибания клеток нервной пластинки. При этом нервные валики становятся существенно выше, однако их смыкание на стадии средней нейрулы еще не наблюдается.

Клетки слоя мезодермы смещаются на дорсальную сторону. Выделяется мезодерма будущих сомитов, клетки которой сильно вытягиваются.

Хорошо различим тяж хорды, состоящей из плотно расположенных клеток с четко выраженными границами, цитоплазмой, содержащей небольшое количество пигментных гранул.

Рис. 14. Ранняя нейрула лягушки Начало формирования нервных валиков и нервного желобка. Фронтальный срез. Микропрепарат. Окр. по Ван-Гизону.

Под хордой видна замкнутая первичная кишка. Эксцентрично расположенная полость кишки имеет вид узкой щели. Ее нижняя стенка состоит из крупных клеток, цитоплазма которых богата желточными включениями. Часть клеток, прилежащих к просвету кишки, разрушена, что свидетельствует о процессе их ассимиляции. Клетки, содержащие трофический материал в виде желточных гранул, в своей совокупности составляют желточную энтодерму. Тонкая верхняя стенка кишки состоит из клеток кишечной энтодермы.

Боковые пластинки мезодермы представлены двумя слоями клеток — висцеральным и париетальным листками.

Полость бластоцеля в энтодерме на вентральной стороне зародыша редуцируется.

При малом увеличении нужно рассмотреть срез средней нейрулы. Определить границы всех трех зародышевых листков. Найти первичную кишку, нервную пластинку, дорсальную мезодерму сомитов, латеральную мезодерму боковых пластинок и закладку хорды. На большом увеличении нужно обратить внимание на строение нервной пластинки и форму клеток в различных ее слоях, высоту нервных валиков, форму клеток в формирующихся сомитах, а также различия в размерах клеток верхней и нижней стенок кишки.

Рис. 15. Средняя нейрула лягушки Сближение нервных валиков. Фронтальный срез. Микропрепарат. Окр. по Ван-Гизону.

На препарате «Поперечный срез зародыша лягушки на стадии поздней нейрулы» (рис. 16) видно, что валики нервной пластинки сомкнулись и образовалась нервная трубка с невроцелем внутри. Эктодерма образовала сплошной пласт. Между нервной трубкой и эктодермой можно видеть тяж клеток нервного гребня. Четко выявляется хорда. По бокам от хорды и нервной трубки лежат формирующиеся сомиты, латеральная мезодерма двуслойна, представлена париетальным и висцеральным листками спланхнотомы. Бластоцель не выявляется.

Рис. 16. Поздняя нейрула лягушки Смыкание нервных валиков и образование нервной трубки с полостью внутри (невроцелем). Фронтальный срез. Микропрепарат. Окр. по Ван-Гизону.

При малом увеличении следует найти сформированную нервную трубку с невроцелем, первичную кишку, сомиты, листки спланхнотома и закладку хорды. На большом увеличении нужно рассмотреть клеточное строение всех перечисленных выше структур, найти скопление клеток нервного гребня между покровной эктодермой и нервной трубкой или чуть сбоку от нее.

Тема «Гаструляция у рыб и птиц»

Вопросы для самоконтроля:

1. Особенности гаструляции у рыб.

2. Последовательные этапы гаструляции у птиц. События, происходящие в гипо- и эпибласте.

3. Карты презумптивных участков зародышей рыб и птиц.

Препарат № 1. Первичная полоска зародыша курицы. Поперечный срез зародышевого щитка позади гензеновского узелка (рис. 17).

Гистологический срез, окраска гематоксилином и эозином.

Процесс гаструляции у птиц начинается еще в нижних отделах половых путей курицы и продолжается в процессе насиживания (инкубации).

В ходе первого этапа гаструляции бластодерма дискобластулы в результате миграции клеток в подзародышевую полость разделяется на два пласта: верхний многослойный (эпибласт) и нижний однослойный (первичный гипобласт). Между ними располагается щелевидная полость — бластоцель.

Зародышевый диск расположен на желтке не горизонтально — один конец всегда находится выше другого. Уже на самых ранних стадиях развития определяет положение передне-задней оси зародыша. Головной конец все­гда располагается на том конце зародышевого диска, который расположен на желтке ниже. В гипобласте на заднем конце заро­дышевого диска в результате пролиферационной активности образуется клеточное скопление серповидной формы — так называемый серп Коллера. Клетки серпа Коллера продвигаются вперед, отодвигая клет­ки первичного гипобласта к краевой области зародышевого дис­ка, — формируется вторичный гипобласт, который при дальней­шем развитии войдет в состав внезародышевой энтодермы.

Под действием ритмичного сокращения гипобласта начинаются гаструляционные движения в эпибласте куриного зародыша. В переднем конце эпибласта в результате пролиферации образуется клеточный материал, который начинает свое движение в направлении заднего конца эпибласта. При этом часть клеток перемещается по центральной линии (медленный поток), другие – по периферии (быстрый поток). Клетки периферического потока, достигая задний конец зародышевого щитка, концентрируется в светлой зоне и начинает движение назад единой полосой по центральной оси зародыша. Это скопление клеток получило название первичной полоски (рис. 17, а).

По мере продвижения первичной полоски в краниальном направлении происходит выселение части ее клеток в полость бластоцеля и расселяются между эпи- и гипобластом.

Миграция клеток из пер­вичной полости очень активна, и клетки, продолжаю­щие мигрировать в эпибласте в составе периферического потока к заднему концу зародыша, не могут восполнить их убыль. В результате по центральной оси пер­вичной полоски появляется продольное углубление — первичная бороздка, которую отграничивают валики первичной полоски. Края первичной бороздки по своему значению соответствуют боковым губам бластопора.

Клетки первичной полоски дадут мезодерму сомитов, хвостовую и внезародышевую мезодерму.

На поперечном срезе в области первичной полоски (рис. 17, б) хорошо вид­ны валики с углублением (первичной бороздкой) между ними область выселения мезодермальных клеток. Справа и слева от валиков располагаются плотный широкий клеточный слой - эпибласт. Самый нижний слой - гипобласт. Под вер­хним слоем размещается слой выселяющихся из первичной бо­роздки рыхлых мезодермальных клеток. По мере удаления от первичной полоски эпибласт истончается, приобретая вид двурядного, а затем и однослойного пласта кубических клеток. В мезодерме, ближайшей к первичной полоске, клетки расположены компактно, образуя густое скопление. В периферических участках меходермы клетки звездчатой или веретеновидной формы расположены рыхло, образуя синцитий. Гипобласт значительно тоньше эпиблиста, состоит из одного слоя уплощенных клеток; лишь на периферии слой утолщается, его клетки содержат желточные включения и приобретают неправильную звездчатую форму.

а

б

Рис. 17. Начальные стадии гаструляции у птиц. Фронтальный срез зародыша курицы в области первичной полоски. Микропрепарат. Окр. гематоксилином и эозином.

Для правильной ориентации срезов при просмотре ги­стологических препаратов куриных зародышей ранних стадий раз­вития следует обращать внимание на расположение гранул желт­ка на краях среза: они должны быть направлены вниз. При такой ориентации спинная сторона зародыша будет наверху, а брюшная — внизу.

При малом увеличении микроскопа на стекле необходимо найти срез первичной полоски, имеющий вид тонкой изящной линии клеток, определить на срезе дорсальную и вентральную стороны (на периферии зародышевого диска с вентральной стороны видны гранулы желтка). Нужно найти на срезе область первичной полоски, и рассмотреть ее при большом увеличении. Обратить внимание на толщину эпи- и гипобласта, густое скопление мезодермальных клеток под первичной бороздкой и рыхлое их расположение между эпи- и гипобластом.

Препарат № 2. Сомиты, хорда и нервная трубка зародыша курицы. Поперечный срез зародыша впереди гензеновского узелка (рис. 18).

Гистологический срез, окраска гематоксилином и эозином.

Вторая стадия гаструляции характеризуется образованием структуры, состоящей примерно из 20 крупных клеток столбчатой формы — гензеновского узелка, являющимся результатом столкновения центрального потока клеток в эпибласте и первичной полоски.

Клетки, выселившиеся в полость бластоцеля через гензеновский узелок, мигрируют к переднему концу зародыша в виде сборной пластинки, в состав которой входит энтобласт (дает материал зародышевой энтодермы) и хордо-мезодермальный плащ (дает хордальный вырост и головную мезодерму). Клетки энтобласта присоединяются к вторичному гипобласту, фор­мируя зародышевую (кишечную) энтодерму. В результате клетки гипобласта оказываются оттесненными на периферию зародыше­вого диска и участвуют только в формировании внезародышевой энтодермы (энтодермы желточного мешка). Клетки, выселяющие­ся через боковые стороны первичной полоски, формируют лате­ральную мезодерму зародыша и внезародышевую мезодерму.

При сравнении процессов гаструляции у птиц и амфибий ста­новится очевидным, что гензеновский узелок аналогичен дорсаль­ной губе бластопора у амфибий, а стороны первичной полоски — боковым губам бластопора.

Одновременно с процессом гаструляции увеличивается диа­метр зародышевого диска за счет разрастания края эпибласта по поверхности желтка (эпиболия).

При дальнейшем выселении клеток из пер­вичной полоски ее материал расходуется и происходит регрессия первичной полоски. Длина ее уменьшается, и гензеновский узе­лок сдвигается в каудальном направлении до тех пор, пока весь клеточный материал первичной полоски не будет израсходован.

Сразу после выселения клеток сборной пластинки через гензеновский узелок начинаются конвергентные процессы, которые приводят к образованию хордального и мезодермальных тяжей, а вскоре после этого начинается дифференцировка мезодермы, распространяющаяся от передней части зародыша к его концу по мере перемещения гензеновского узелка.

Образующиеся хорда и мезодерма, инициируют начало формообразовательных процессов в нейроэктодерме. Это приводит к образованию нервной трубки по тому же механизму, что и у амфибий.

На поперечном срезе зародыша курицы впереди гензеновского узелка на поздней стадии гаструляции (рис. 17) под покровной эктодермой видна нервная трубка, имеющая форму овала с щелевидной полостью. Ниже, под нервной трубкой находится хорда и подстилающая ее кишечная энтодерма, над которой с обеих сторон хорды видны закладки будущих дуг аорты в виде двух тонкостенных полостей. По бокам от нервной трубки находятся сомиты, сегментные ножки (нефротомы) и листки спланхнотома. Иногда с дорсальной стороны сегментных ножек встречаются срезы полых трубочек – формирующихся органов выделения. Париетальный листок спланхнотома обращен к эктодерме, а висцеральный – к энтодерме. Между ними находится вторичная полость тела – целом.

В периферических частях препарата видны внезародышевая эктодерма, внезародышевые листки мезодермы (париетальный и висцеральный) и желточная (внезародышевая) энтодерма. Эти структуры в дальнейшем принимают участие в образовании туловищной и амниотической складок и стенок желточного мешка.

В толще висцерального листка мезодермы начинается ангиогенез, результатом которого являются имеющиеся здесь кровеносные сосуды, заполненные форменными элементами крови.

Рис. 18. Гаструляция у птиц. Фронтальный срез зародыша курицы впереди гензеновского узелка. Формирование нервной трубки и дифференцировка мезодермы. Микропрепарат. Окр. гематоксилином и эозином.

При малом увеличении микроскопа необходимо оритентировать препарат так, чтобы эктодерма и нервная трубка были обращены вверх. При большом увеличении следует рассмотреть особенности строения структур, представленных на препарате.