Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Г. Гаструляция у млекопитающих 7 page





Однако, известно, что в периде дробления клетки большинства хордовых тотипотентны. И действительно, если в эксперименте В.Ру убитый бластомер сразу отделить от неповрежденного, то из последнего сформируется абсолютно полноценный организм. Результат в опыте В. Ру, таким образом, был следствием контакта неповрежденного бластомера с поврежденным. Можно думать, что неповрежденный бластомер благодаря влиянию на него со стороны поврежденного «определял» себя как часть (половина) целого организма и развивался в соответствии с адекватной указанному “определению” биоинформацией. При быстром отделении поврежденного бластомера к неповрежденному бластомеру от погибшей клетки соответствующих сигналов не поступало, и он, реализуя свое свойство тотипотентности, в развитии давал полноценную особь. Таким образом, уже начиная со стадии 2-х клеток, каждый из бластомеров развивается как часть единого организма в соответствии с сигналами, поступающими от своего клеточного окружения.

Рис. 8-28. Схема эксперимента В. Ру.

Межклеточные взаимодействия представляет важный фактор дифференцировки клеток зародышей видов с регуляционным типом развития. Однако у организмов с мозаичным типом развития также имеют место сходные взаимодействия бластомеров. Так, у оболочников только две пары передних бластомеров 8-клеточного зародыша способны образовывать нервную систему, однако развитие нейральных структур возможно лишь при контакте двух названных пар клеток между собой. Если указанные пары бластомеров разобщить, то формирования нервных структур и клеток не происходит.

Сигналы, поступающие от других клеток развивающегося организма, а также от внеклеточного матрикса, играют большую роль в выборе клеткой направления дифференцировки. Механизм в виде закономерных межклеточных взаимодействий обеспечивает гибкую и тонкую пространственно-временную координацию клеточных дифференцировок, без чего невозможно развитие с заданным конечным результатом.

Воздействовать друг на друга клетки могут рядом способов. Во-первых, формируя межклеточные контакты, во-вторых, за счет диффузии веществ от одной клетки к другой, в-третьих, в результате контакта между клеткой и матриксом, сформированным другими клетками (рис. 8-29).



При этом нередко наблюдаются обмен молекулами, изменение в межклеточной среде концентрации ионов, выделение продуктов жизнедеятельности, электрические и механические взаимодействия. К примеру, на поздних стадиях дробления между клетками зародыша шпорцевой лягушки передаются электрические импульсы. После искусственного прекращения указанного общения клеток дальнейшее развитие нарушается.

Рис. 8-29. Возможные варианты межклеточных взаимодействий.

Известно, что одиночные эмбриональные клетки дифференцируются плохо, тогда как в клеточных группах процесс активируется. Можно думать,что в указанной активации “повинны” контакты с соседними клетками. Соответствующее явление получило название «эффект коммунальности». Существуют примеры, когда увеличение числа клеток в развивающемся фрагменте зародыша приводило к расширению спектра возможных цитодифференцировок. Так, если срастить вместе несколько дорсальных губ бластопора ранней гаструлы тритона, то возникнет более обширный набор осевых зачатков, нежели при наличии одной губы.

С другой стороны, даже кратковременное нарушение межклеточных контактов существенно ограничивает возможности дальнейшего развития соответствующего фрагмента зародыша. Например, у амфибий в период гаструляции кратковременное (на несколько десятков секунд) разобщение клеток хордомезодермы приводит к изменению их возможностей к дифференцироваться. Нарушение контактов между дифференцированными клетками взрослого организма может привести к утрате их дифференцированного состояния, а в некоторых случаях — к злокачественному перерождению.

Примеры, свидетельствующие о влиянии межклеточных взаимодействий и их необходимости, в частности, в период дробления эмбриогенеза на процесс клеточной дифференцировки, многообразны.

Так, у прудовика, развитие которого мозаично, бластомер 3d (дающий в развитии начало всей мезодерме и, следовательно, ее производным) во время паузы в дроблении на стадии 24 бластомеров увеличивает число своих соседей с 6 до 24. Соответственно (то есть при увеличении числа клеток-соседей), меняются характеристики клеточного цикла бластомера 3d, и он начинает делиться неодновременно со всеми остальными, имеющими по 5–6 клеток-соседей.

В ходе дробления на стадии 8-клеточного зародыша мыши (регуляционный тип онтогенеза) происходит его компактизация. Рыхло расположенные клетки внезапно сближаются, площадь контактов между ними увеличивается, и они образуют компактный клеточный шар. В результате более тесного прилегания друг к другу бластомеры изменяют свою форму от сферической до уплощённой, при этом контур зародыша сглаживается (рис. 8-30). Между уплощающимися клетками, расположенными на поверхности, возникают плотные контакты, и этот слой изолирует внутренние клетки округлой формы, связанные между собой щелевыми контактами.



Рис. 8-30. Компактизация и образование бластоцисты. а — ранний 8-клеточный зародыш, б — 8-клеточный зародыш после компактизации, в — морула (32 клетки), г — бластоциста, Д — микрофотографии 8-клеточного зародыша мыши (сканирующая электронная микроскопия): Д1 — до компактизации, Д2 — после компактизации. I — компактизация, II — кавитация. 1 — плотные контакты, 2 — щелевые контакты, 3 — внутренняя клетка, 4 — наружная клетка, 5 — клетка трофобласта, 6 — клетка эмбриобласта, 7 — бластоцель.

Большая часть потомков наружных клеток, соединенных плотными контактами, становится клетками трофобласта и участвует в образовании плодной части плаценты. Потомки внутренних клеток, объединенных щелевыми контактами, образуют эмбриобласт (внутренняя клеточная масса), который даст начало зародышу и ряду внезародышевых структур, таких, как амнион, аллантоис, желточный мешок. Клетки эмбриобласта отличаются от клеток трофобласта не только по своему виду, но и по спектру белков, которые они синтезируют. Можно думать, что различия между клетками двух названных групп являюется ранним проявлением цитодифференцировки в развитии млекопитающих, выбор направления которой, возможно, определяется характером межклеточных взаимодействий.

Щелевым контактам принадлежит особая роль в межклеточных взаимодействиях. Это специфические области, где плазматическая мембрана одной клетки вступает в тесный контакт с плазматической мембраной другой клетки. У большинства зародышей по крайней мере ранние бластомеры связаны именно такими контактами, в результате чего небольшие растворимые молекулы и ионы свободно проходят между соседними бластомерами. Щелевые межклеточные контакты формируются в точно определенное время, когда возникает необходимость передачи информации от одного бластомера другому.

О роли щелевых контактов в развитии можно судить по результатам опытов на зародышах амфибий и млекопитающих. Когда в один из бластомеров 8-клеточного зародыша амфибии путем микроинъекции вводили антитела к белкам щелевых контактов, то потомки этой клетки не могли обмениваться молекулами каких-либо веществ с соседними бластомерами. Головастики, развившиеся из обработанных таким образом зародышей, были дефектными, причем названные дефекты были прямо связаны с судьбой клетки, инъецированной антителами к белкам щелевых контактов. Потомки такой клетки не погибали, но оказывались неспособными следовать нормальным путем развития.

Контактные взаимодействия между клетками важны для дифференцировки на всех стадиях развития — от самых ранних и до взрослого состояния. Так, при формировании сложных фасеточных глаз (локальный или вторичный органогенез) у дрозофилы межклеточные взаимодействия распространяются по эмбриональной ткани в виде волны. Области образующихся межклеточных контактов имеют разную форму, причем направление дифференцировки клеток зависит от геометрии их контактных зон с соседними клетками: кКлетки с одинаковой формой контактов дифференцируются в одном направлении.

Таким образом, межклеточные взаимодействия важны для развития организма и его целостности, особенно в период дробления.

8.2.8. Эмбриональная индукция

По мере развития организма взаимодействия отдельных клеток сменяются взаимодействиями более крупных элементов зародыша — клеточных комплексов, формирующих структуры, ткани, зачатки органов. Примером таких взаимодействий служит эмбриональная индукция — взаимодействие элементов развивающегося зародыша, при котором воздействие одного из них направляет (индуцирует) развитие другого. В результате такого взаимодействия запускается цепь морфогенетических (формообразовательных) процессов. Элемент, оказывающий воздействие, назван индуктором. Способность воспринимать индукционное воздействие и отвечать на него адекватным образом определяется как компетенция, а элемент (структура, клеточная группа) организма, способный реагировать на индукционное воздействие изменением своего развития, назван компетентной тканью. В результате компетентная ткань становится детерминированной (предопределенной) к специфическому типу развития (к развитию с орпределенным результатом). Детерминированное состояние (определенный результат развития) реализуется в виде дифференциации структур и/или частей (фрагментов) развивающегося организма, а также клеточной дифференцировки.

Нередко (может быть и всегда) основу индукционных взаимоотношений составляют межклеточные взаимодействия, без которых не обходится ни один акт развития.

Феномен эмбриональной индукции был открыт немецким эмбриологом Г. Шпеманом и его ученицей Г. Мангольд в 1921 г. в экспериментах по изучению свойств материала хордомезодермы. Чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток при их трансплантации, в опытах были использованы два вида тритонов, отличающихся по окраске эмбриональных тканей: гребенчатый тритон, клетки которого не содержат пигмента, и обычный тритон с пигментированными клетками. Участок дорзальной губы бластопора, содержащий материал хордомезодермы, зародыша гребенчатого тритона на стадии ранней гаструлы пересаживали под в боковую или брюшную эктодерму обыкновенного тритона приблизительно той же стадии развития. У зародыша-реципиента в месте пересадки наблюдалось образование второго комплекса осевых органов (хорды, нервной трубки и сомитов). В некоторой доле случаев развитие завершалось формированием дополнительного зародыша (рис. 8-31). По распределению неокрашенных и пигментированных клеток было установлено, что почти вся нервная трубка и значительная часть мезодермы возникли из тканей реципиента, а пересаженная хордомезодерма образовала, как и следовало ожидать, хорду, часть мезодермы, а также небольшой участок нервной трубки.

Рис. 8-31. Эксперимент Г. Шпемана по пересадке спинной губы бластопора от зародыша-донора зародышу-реципиенту. а — схема опыта, б — поперечный срез на стадии закладки двух комплексов осевых органов. 1 — спинная губа бластопора, 2 — презумптивная мезодерма, 3 — презуптивная хорда, 4 — материал донора, 5 — инвагинация, 6 — бластоцель, 7 — первичная инвагинация, 8 — вторичная инвагинация, 9 — хорда, 10 — нервная трубка, 11 — мезодерма,12 — полость кишки, 13 — энтодерма.

Описанное явление получило название первичной эмбриональной индукции. Зачаток хордомезодермы, локализованный в дорзальной губе бластопора, был назван первичным эмбриональным индуктором. Эктодерма, воспринимающая воздействие и отвечающая формированием нервной трубки в этом эксперименте представляет собой компетентную ткань.

Индуктор не сразу приобретает способность определять развитие компетентной клеточной группы в направлении структур, которые образуется под его влиянием. Появление способности оказывать индуцирующее действие называется созреванием индуктора и состоит в постепенном приобретении фрагментом, готовящегося стать эмбриональным индуктором, качества оказывать индуцирующеей воздействие. При этом объем индуцирующего эффекта в количественном и качественном отношении зависит, как можно думать, от степени зрелости индуктора. Так, если пересадить под эктодерму дорзальную губу ранней гаструлы, то индуцируется развитие структур переднего мозга, если же пересадить дорзальную губу поздней гаструлы, то развиваются спинной мозг и мезодермальные ткани (рис. 8-32).

Рис. 8-32. Результаты пересадки дорзальной губы бластопора на стадиях ранней (а) и поздней (б) гаструлы (объяснение в тексте).

Эмбриональная индукция возможна лишь при условии, что клетки реагирующей ткани (реагирующего фрагмента, участка зародыша) способны воспринять воздействие, т.е. являются компетентными. Компетенция соответствующей ткани (клеточной группы), также как и способность быть индуктором, возникает на определенной стадии эмбриогенеза. Клетки реагирующей ткани должны пройти некоторые конкретные фазы развития, прежде чем они приобретут способность к дифференцировке под влиянием сигналов индуктора. Состояние компетенции к воздействию определенного индуктора сохраняется ограниченное время. Затем может появиться компетенция к другому индуктору. Для каждого индуктора также характерно наличие определенного периода функциональной активности.

Компетенция к образованию нервной ткани, например, у амфибий возникает с начала стадии гаструляции и затрагивает всю эмбриональную эктодерму. К концу этой стадии компетенция прекращается. Время контакта между хордомезодермой (индуктор) и нейроэктодермой (компетентная ткань) при первичной эмбриональной индукции должно быть не менее 4 ч.: при меньшем по времени индуцирующем воздействием формирования нейральных структур не происходит.

Пересадка материала дорзальной губы бластопора на стадии нейруляции не приводит к формированию дополнительной нервной трубки. Это объясняется тем, что эктодерма в указанной фазе развития уже не способна отвечать на сигналы данного индуктора. Однако она становится компетентна в отношении иных индукторов. К примеру, на индуцирующее действие глазного пузыря она отвечает образованием хрусталика. Задний мозг сходным образом может индуцировать образование из прилегающей к нему эктодермы слухового пузырька.

Для эффективного ответа на индуцирующее влияние, кроме выше перечисленного, необходимо наличие в компетентной ткани минимального числа клеток, т.е. требуется некоторый «порог массы». Одиночные клетки не воспринимают действие индуктора. Если же их число превышает «порог массы» и клетки обладают минимальной организацией, то количество образуемых структур из возможного спектра для данной конкретной индукции зависит от объема реагирующей ткани. Чем больше в ней клеток, тем активнее ее реакция. При этом для оказания индуцирующего воздействия достаточно лишь одной клетки индуктора.

Во всех классах хордовых индукционные взаимодействия между хордомезодермальным и нейральным зачатками подобны таковым у амфибий. У зародышей амниот (птиц, рептилий и млекопитающих) зачаток хордомезодермы локализован в области гензеновского узелка. Поэтому у них второй комплекс осевых органов или зародыш «организуется» благодаря воздействию области гензеновского узелка.

Можно думать, что первичная (шпемановская) эмбриональная индукция включает две следующих друг за другом фазы или же первичный эмбриональный индуктор на самом деле представлен двумя индукторами – туловищным (индуцирует спинной мозг) и головным (вслед за образованием нервной трубки происходит цефализация, то есть превращение переднего конца нервной трубки в мозговые пузыри далее в головной мозг). Так, предполагается, что у ланцетника и круглоротых (миноги, миксины) активен туловищный индуктор, индуцирующий формирование нервной трубки (спинного мозга), а головной индуктор не действует (или его нет), что связывают с отсутствием головного мозга у бесчерепных и слабым его развитием у круглоротых. Начиная с костистых рыб, активны оба индуктора.

В целом формирование гомологичных структур в группах эволюционно родственных организмов происходит под контролем сходных индукций. Так, для формирования придатков кожи необходимо стимулирующее влияние мезодермы на эпидермис кожи, причем начальные этапы формирования кожных придатков у амниот можно индуцировать дермой зародышей других классов. В частности, дерма ящерицы стимулирует развитие волос в коже мыши. Можно думать, что феномен эмбриональнойая индукциия как один из важнейших механизмов эмбрионального развития эволюционно предопределен, что, собственно, объясняет нередко наблюдаемый эволюционный консерватизм эмбриональных индукторов.

После открытия явления первичной эмбриональной индукции были предприняты многочисленные попытки идентифицировать индуцирующие молекулы, выделяемые первичным организатором, определить их свойства и механизм действия. В 1932 г. группа исследователей, возглавляемая Г. Шпеманом, экспериментально продемонстрировала химическую природу индуцирующего сигнала, вызывающего формирование нейральных структур. Вскоре, однако, выяснилось, что индукцию вызывают разнообразные агенты, в том числе, мертвые ткани, вытяжки из различных живых тканей беспозвоночных и позвоночных животных, а также растений, несколько классов химических соединений (белки, нуклеопротеины, стероиды и даже неорганические вещества).

Новый этап исследований молекулярных механизмов эмбриональной индукции начался примерно 20 лет назад, когда благодаря прогрессу молекулярной биологии оказалось возможным связать индукционные процессы, как и вообще клеточную дифференцировку, с активацией или репрессией работы определенных генов.

Оказалось, что на ранних стадиях эмбриогенеза в зародыше синтезируются белки семейства ВМР (англ. bone morphogenetics proteins — морфогенетические белки, получаемые из костного мозга), входящие в надсемейство белков TGF-b — трансформирующих факторов роста b. Их концентрация наивысшая на вентральной стороне зародыша. Белки секретируются в межклеточное пространство, связываются с мембранными рецепторами эмбриональных клеток и препятствуют их дифференцировке в нервную ткань и другие производные осевых зачатков, позволяя развитие только в сторону покровной (кожной) эктодермы. Для осуществления формирования нервной трубки (нейральной дифференцировки) взаимодействие ВМР с рецепторами мембран клеток-мишеней должно быть предотвращено.

Клетки шпемановского организатора — хордомезодермы — секретируют в межклеточное пространство белки chordin и noggin. Их функция состоит в том, чтобы связывать молекулы ВМР в межклеточном пространстве, препятствуя их взаимодействию с мембранными рецепторами клеток. В отсутствии ВМР клетки дорзальной эктодермы дифференцируются в нервную ткань (рис. 8-33). Таким образом, реализуется «индукция по умолчанию», поскольку данная дифференцировка не требует дополнительных стимулирующих воздействий, а нуждается лишь в блокировании ВМР, что и делает шпемановский индуктор.

Рис. 8-33. Локализация и(м)-РНК белка noggin в ткани зародыша амфибии, выявленная методом гибридизации in situ (черные точки). а — фотографии, б — соответствующие схемы. а1, б1 — бластула, а2, б2 — гаструла. 1 — шпемановский организатор, 2 — презумптивная эктодерма, 3 — место начала инвагинации (дорзальная губа

бластопора), 4 — зачаток хорды (хордомезодерма), 5 — нейроэктодерма, 6 — энтодерма, 7 — эктодерма, 8 — мезодерма, 9 — бластопор, 10 — место образования будущего рта.

Это открытие привело к существенному пересмотру традиционных представлений о первичной индукции. Действительно, ранее считалось, дифференцировка эмбриональных клеток, не требующая индукционных влияний, — их развитие в покровную эктодерму.

Подразделение нервной системы на отделы также осуществляется путем «индукции по умолчанию». Выяснено, что в межклеточном пространстве на стадии гаструлы присутствуют белки семейства Wnt. Если не препятствовать их связыванию с рецепторами клеток презумптивной (предполагаемой) нейральной эктодермы, то вся нервная пластинка развивается в спинной мозг. Вещества семейства Wnt связываются в межклеточном пространстве белками Сеrberus и Dickkopf, которые секретируются передней частью хордомезодермы — прехордальной пластинкой. Следствием такого взаимодействия становится активация в клетках передней части нервной пластинки определенных генов, среди которых ОТХ-2, anf и другие, что и приводит в результате к формированию головного мозга и его отделов.

Однако механизмы индукции не определяются только лишь включением и выключением конкретных генов. Как и большинство принципиальных процессов в организме, регуляция индуктивных взаимодействий осуществляется на нескольких уровнях: она многогранна и к настоящему времени еще далеко не полностью изучена. Так, не удалось с достоверностью обнаружить химический фактор, выделяемый глазным бокалом и необходимый для индукции хрусталика, хотя его существование утверждается рядом исследователей.

Межклеточные взаимодействия, задействованные в эмбриональной индукции, происходят не только вследствие выделения клеткой каких-либо факторов, но и при непосредственном межклеточном контакте, а также через матрикс. Так, для индуктора (нервной ткани) необходим непосредственный контакт между отростками клеток индуктора и реагирующей тканью.

Роль внеклеточного матрикса в индуктивных процессах показана, в частности, в опытах со стволовыми клетками. Одна и та же стволовая клетка при добавлении в среду коллагена IV типа может дать начало эпителиальным клеткам, при добавлении фибронектина и коллагена I типа — соединительной ткани, а коллагена II типа — хрящу.

В 50-60-е гг. ХХ в. голландский эмбриолог П. Ньюкоп продемонстрировал, что первым индуцирующим событием в развитии зародыша является не воздействие хордомезодермы на дорзальную эктодерму на стадии ранней гаструлы (как следовало из работ Шпемана), а осуществляемая на стадии бластулы индукция энтодермой (клетками, расположенными на вегетативном полюсе зародыша) преобразования смежных клеток в хордомезодермальную закладку (рис. 8-34). По сути дела, данное событие и есть истинная первичная эмбриональная индукция, что было подтверждено экспериментально. Так, после удаления у зародыша-бластулы вегетативных клеток образования хорды и ряда мезодермальных структур не происходило. Опыты по рекомбинации клеток зародышей показали, что наиболее дорзальные бластомеры вегетативного полюса индуцируют развитие хорды и сомитов, а прочие клетки этого полюса определяют образование вентральных мезодермальных структур, прежде всего боковой пластинки. Описанные эксперименты при детальном анализе результатов дают еще одно доказательство важности в процессах развития межклеточных взаимодействий.

Рис. 8-34. Схематическое изображением влияний, реализуемых при индукции Ньюкопа на стадии бластулы.

Начиная со стадии бластулы, наблюдается выраженная кооперативность клеточного поведения, когда действуют не отдельные клетки, а клеточные группы, составляющие зачатки структур, тканей и органов особи. Гетерогенность клеточных популяций, взаимодействие между собой отличающихся друг от друга комплексов клеток — основа, на которой возникает дифференциальная активность генов на тканевом уровне и дифференциация материала закладок структур и органов как главное событие и существенный результат морфогенезов.

Строго говоря, шпемановская индукция базируется на прошедшей перед этим индукции мезодермы (см. здесь же, выше; работы П.Ньюкопа). Вместе с тем, поскольку Г.Шпеман сделал свое открытие раньше П.Ньюкопа, термин первичная эмбриональная индукциясохранен за результатами опытов по индукции дорзальной губой бластопора (фактически хордомезодермой) нервной трубки (комплекса осевых органов). Акты индукции, осуществляемые после нее, называют вторичными, третичными и т.д. эмбриональными индукциями.

Важным представляется то, что акты эмбриональной индукции представляют собой каскад взаимодействий, которые определяют последовательное формирование структур и органов зародыша, то есть его полноценное развитие. У амфибий непременным фактором инициации идукционного каскада является поворот оплодотворения (см. 8.2.6), а материальная основа названного каскада закладывается, видимо, еще в ово(оо)генезе. Так, в ходе роста ово(оо)цита амфибий поблизости от его вегетативного полюса синтезируется большое число белков, впоследствии участвующих в индукционных процессах, в том числе, члены семейства Wnt-1 надсемейства TGF-b. И(м)РНК этих белков синтезируются в ово(оо)генезе на хромосомах типа ламповых щеток. Ньюкоповская индукция опосредуется, в частности, белком Vg1, принадлежащим к надсемейству TGF-b. Другие участники этого процесса — белок dishevelled, синтезирумый в вентральной области яйцеклетки в период ово(оо)генеза и b-катенин, который исходно распределен в цитоплазме зиготы более или менее равномерно. Вскоре после оплодотворения b-катенин подвергается ферментативному расщеплению, однако на дорсальной стороне зародыша активность расщепляющего фермента подавляется белком dishevelled (Dsh), который перемещается в эту область в результате поворота оплодотворения. Вследствие этого на дорсальной стороне b-катенин сохраняется и по мере делений дробления перемещается в клеточные ядра бластомеров (рис. 8-35). Роль b-катенина состоит в том, что он связывается с промоторами определенных генов, активируя их. Кодируемые этими генами белки, в свою очередь, оказывают активирующее влияние на другие гены, и в результате запускается цепь генов, последовательно активирующих друг друга и участвующих в реализации индукционного каскада. Продукт одного из активированных таким образом генов — goosecoid — воздействует на гены клеток шпемановского организатора, кодирующие уже знакомые нам белки chordin и noggin (см. 8.2.8 и рис. 8-33).

Рис. 8-35. Схема взаимодействия генов, инициированного поворотом оплодотворения у амфибий. а — последовательные стадии изменения распределения белка dishevelled (Dsh) в результате оплодотворения. б — распределение в цитоплазме зиготы. 1 — сперматозоид, 2 — кортикальный слой цитоплазмы, 3 — поворот оплодотворения, 4 — брюшная сторона зародыша, 5 — спинная сторона. (На самом рисунке, справа внизу вместо β-каротина следует поставить β-катенин !!!)

Как было сказано выше, дифференциация большинства структур и органов в процессе развития зависит от предшествующих индукционных событий, представляющих собой закономерную смену индукторов и состояний компетентности. Так, сформированные в результате первичной эмбриональной индукции нервная трубка и хорда необходимы в качестве индукторов при образовании мезодермальных сомитов и далее при образовании хрящевых клеток из материала склеротомов (см. 7.4.3.3). Наличие сомитов, в свою очередь, обязательно для формирования отделов кишечной трубки, тогда как дорзальная энтодерма кишки оказывает индуцирующее влияние на развитие кроветворных участков мезодермы и т.д.

Индукция носит не только каскадный, но и переплетающийся, взаимный (реципрокный) характер, что удобно проиллюстрировать на примере формирования глаза (рис. 8-36.). Вырост переднего мозга — глазной пузырь инициирует образование хрусталиковой плакоды из лежащей над ним эктодермы. Далее направление индукции меняется и, сформировавшись, хрусталиковая плакода, в свою очередь, вызывает изменения в глазном пузыре, передняя стенка которого впячивается (инвагинирует), и пузырь превращается в двустенную чашу — глазной бокал. Одновременно с этим два слоя глазного бокала начинают дифференцироваться в разных направлениях: внутренний становится сетчаткой, а наружный — пигментным эпителием. Под действием сетчатки, которая на этом этапе становится индуктором, из хрусталиковой плакоды образуется хрусталик. Последний вызывает формирование роговицы из прилежащей к нему эктодермы и оказывает направленное действие на окончательную дифференцировку клеток глазного бокала. Роговица в свою очередь также приобретает свойства индуктора и участвует в формировании век. При этом, образующийся хрусталик выделяет вещества, препятствующие развитию еще одного хрусталика.

Рис. 8-36. Схема, иллюстрирующая реципрокный характер индукции. 1 — глазной пузырь, 2 — покровная эктодерма, 3 — формируюийся хрусталик, 4 — глазной бокал, 5 — сформированный хрусталик, 6 — роговица, 7 — нейральный слой сетчатки, 8 — пигментный слой сетчатки, 9 — зрительный нерв.

В эмбриональной индукции может наблюдаться «кумулятивный» эффект, когда в индукции образования конкретной структуры участвует на паритетных началах несколько тканей (индукторов). Например, глазной бокал служит главным, но не единственным индуктором хрусталика. В ходе развития презумптивный хрусталик, т.е. эпидермис, из которого затем должен развиться хрусталик, во время гаструляции лежит над энтодермой будущей глотки, - первого индуктора хрусталика. Затем под указанным эпидермисом оказывается сердечная мезодерма, которая также действует как индуктор. И только позднее, во время нейруляции на переднем конце нервной трубки выпячиваются глазные пузыри, образующие глазной бокал и сетчатку, являющуюся главным индуктором хрусталика (рис. 8-37).

Вклад разных индукторов в достижение требуемого результата развития может быть различен. Так, при удалении сетчатки глазного бокала у 42% зародышей амфибий все же формировались хрусталики и, следовательно, энтодерма и мезодерма в сумме обладают почти таким же индуцирующим действием, как и сетчатка глазного бокала. Предположительно многочисленность индукторов может иметь значение для точного установления места формирования органа. Кроме того, последовательные индукции могут играть важную стабилизирующую роль в развитии, обеспечивая нормальное течение органогенеза, даже если один из компонентов индуцирующей системы не сумеет произвести сигнал нужной силы.






Date: 2015-09-05; view: 255; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.012 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию