Особливості ембріонального розвитку людини. Ембріотехнології

Які особливості ембріонального розвитку людини?

В ембріогенезі людини виділяють три послідовні періоди: початковий, зародковий і плодовий. Початковий період триває перший тиждень ембріо­нального розвитку. Перший мітотичний поділ зиготи закінчується приблизно через ЗО годин після запліднення. Через три доби формується купка з 12-16 щільно прилеглих один до одного бластомерів - морула. Для людини, як і для інших плацентарних ссавців, характерне повне рівномір­не дроблення. Бластомери забезпечують обмін речовин між зародком і ма­теринським організмом, беруть участь у вростанні зародка в стінку матки та формуванні плаценти, слугують для забезпечення гістогенезу та органо­генезу. Починаючи з четвертої доби після запліднення виникає бластоциста.

Зародковий період триває від початку другого і до закінчення восьмого тижня вагітності. У цей час ембріон живиться переважно секретами зало­зистих клітин стінки матки. На початку другого тижня розпочинається гаструляція, на третьому - розвиток осьових органів (хорда та нервова трубка) і мозку. Загалом до закінчення восьмого тижня формуються всі органи, системи органів та позазародкові оболонки, тобто загалом завер­шуються основні події гістогенезу та органогенезу.

Плодовий період починається з дев’ятого тижня вагітності та завершу­ється народженням. Зародок на цій стадії називають плодом. У цей час плід посилено росте і живиться за допомогою плаценти. Плацента досягав максимального розвитку наприкінці п’ятого місяця зародкового розвит­ку: її діаметр становить 15-25 см, а маса - 500-600 г. Як ви пам’ятаєте, через плаценту плід отримує від материнського організму поживні речовини і кисень, виводить кінцеві продукти метаболізму та вуглекислий газ. Крім того, плацента захищає плід від проникнення токсичних речовин і більшості хвороботворних мікроорганізмів. Однак через плаценту можуть проникати деякі віруси (наприклад, ВІЛ), бактерії (збудники сифілісу тощо), одноклітинні (токсоплазма та ін.) та багатоклітинні (різні види гельмінтів) паразитичні тварини. В клітинах плаценти синтезуються пев­ні вітаміни та гормони. До середини внутрішньої поверхні плаценти при­єднаний пупковий канатик, або пуповина (мал. 22.1), який забезпечує зв’язок з нею зародка. Всередині він заповнений зародковою сполучною тканиною з невеликою кількістю клі­тин, там проходять дві пупкові артерії та пупкова вена, які закінчуються сис­темою капілярів. Кров матері та плоду не змішується; обмін речовинами від­бувається через системи капілярів у плаценті. Артерії відводять венозну кров від плаценти до організму матері, а пупкова вена приносить до плоду через плаценту артеріальну кров з по­живними речовинами.

Наприкінці другого місяця довжи­на плоду зростає до 20-25 мм, причому майже половина тіла припадає на го­лову; формуються риси обличчя, пові­ки, ніс, губи, очні западини, кінцівки, розпрямляється спина. Наприкінці тре­тього місяця розвиваються пальці, довжина плоду становить 6-9 см, а ма­са - до 40 г, а наприкінці четвертого - відповідно 16-20 см та 120 г (мал. 22.2).

Упродовж шостого та сьомого місяців тривають ріст і збільшення маси: тіло досягає 40 см завдовжки, маса І 1000 г. На п’ятому місяці плід починає рухатись, що добре відчуває мати З початку останнього, дев’ятого місяця вагітності остаточно встановлю! ються пропорції плоду, його голова вкривається волоссям. Перед пологами (38-40-й тиждень зародкового розвитку) доношений плід 45-60 см за­вдовжки при масі 2,5-4 кг. У нього функціонують смакові, тактильні та температурні рецептори, а органи слуху та зору ще не повністю розвинені. Наприкінці вагітності різко зростає рухова активність плоду. Під час по­логів дитина рефлекторно повертає голову та тулуб, відштовхуючись нога­ми від дна матки.

Зародковий розвиток регулюють біологічно активні речовини. Із чет­вертого тижня вагітності відбувається розвиток імунної системи, зокрема закладається вилочкова залоза (тимус); на дев’ятому тижні починається синтез гонадотропних гормонів (що впливають на розвиток статевих залоз); з 11-го тижня у крові присутній гормон щитоподібної залози і тироксин; на 15-16-й тиждень різко зростає синтез гормону росту, а на 26-й - закінчується формування гіпофіза. Лімфатичні вузли утворюють­ся починаючи з четвертого місяця вагітності, однак здатність виробляти антитіла з’являється лише після народження.

Органами кровотворення плоду спочатку є печінка та селезінка; напри­кінці вагітності основним місцем утворення еритроцитів та інших клітин крові стає червоний кістковий мозок.

Які критичні періоди розвитку зародка?

Зародок людини найбільш чутливий до негативних впливів на 7-8-му днях ембріогенезу, коли він занурюється у слизову стінки матки (перший критичний період). Другий критичний період - це час розвитку плаценти (3-10-й тиждень зародкового розвитку, який збігається з періодом формуван­ня зачатків органів). В останні два місяці зростає ризик передчасних пологів.

Негативні впливи, зокрема вживання майбутньою матір’ю наркотиків, алкоголю, певних лікарських препаратів, куріння тютюну, іонізуюче ви­промінювання, певні харчові продукти тощо можуть призвести до пору­шень ембріогенезу.

Як діагностують вади розвитку та здійснюють їхню корекцію?

Профілактикою захворювань і виникнення вад розвитку плоду є охоро­на та нормальний перебіг вагітності. Необхідну інформацію можна отри­мати під час обстеження самого плоду або стану вагітної жінки.

Для безпосереднього дослідження плоду часто застосовують ультразву­кові хвилі (ультразвукову діагностику - УЗД та ультразвукове обстежен­ня - УЗО). Зокрема, так можна встановити положення, масу та розміри плоду, виявити порушення його розвитку, серцевої діяльності тощо. Для виявлення спадкових вад і захворювань зародка проводять біохімічні та цитогенетичні дослідження (наведіть приклади).

У крові матері за допомогою імунологічних і біохімічних методів визна­чають кількість та види антитіл, вміст гормонів, ферментів, цукрів тощо. Крім того, досліджують матково-плацентарний кровообіг. Зокрема, мають бути усунені чинники, які негативно впливають на ембріональний розви­ток, попередження вроджених патологій, зниження смертності ПЛОДІВ і новонароджених.

Основною умовою нормальних зачаття та вагітності є міцне здоров’я батьків і відсутність у них генетичних вад. Як ви пригадуєте, для профі­лактики народження дітей з генетичними захворюваннями та вадами іс­нує медико-генетичне консультування. Крім того, майбутня мати повинна пройти обстеження лікарями різних спеціальностей (терапевтами, гінеко­логами тощо). Вона має проходити систематичне профілактичне спостере­ження в жіночій консультації.

Інколи люди, які бажають мати дитину, не можуть здійснити зачаття або самостійно виносити плід (унаслідок вроджених вад, перенесених за­хворювань, травм тощо). Вихід із цієї ситуації - штучне запліднення.

Що таке штучне запліднення?

Штучне запліднення (мал. 22.3) застосовують у разі безпліддя одного чи обох майбутніх батьків. Найчастіше для цього використовують власну сперму чоловіка; якщо ж його сперматозоїди нежиттєздатні, то сперму бе­руть у донора. Законним батьком дитини завжди вважають чоловіка ва­гітної жінки, а донор не має жодних юридичних прав щодо біологічного нащадка. Як донорів обирають фізіологічно здорових чоловіків без спад­кових вад. Уперше методику штучного запліднення застосували 1976 року у Великій Британії.

Складніше виконати запліднення яйцеклітини поза організмом жінки («у пробірці»). Для цього з матки вилучають яйцеклітини:, які певний час зберігають живими в ембріологічних лабораторіях. Сперму чоловіка або донора вносять у середовище з яйцеклітинами або сперматозоїд безпосе­редньо вводять у яйцеклітину (це підвищує ефективність запліднення). Після запліднення зародки кілька діб культивують на поживних середо­вищах, після чого повертають до матки. Там вони розвиваються до наро­дження.

У житті людини бувають періоди, коли вагітність і народження дитини тимчасово небажані (навчання, тривалі відрядження, певні види захво­рювань тощо). У цей час для запобігання небажаній вагітності застосову­ють методи контрацепції.

Що таке контрацепція?

Контрацепція (від лат. контрацепціо - протизапліднення) - методи і за­соби запобігання вагітності. Відповідно протизаплідні засоби називають контрацептивами. Методи контрацепції поділяють на механічні (презер­вативи, ковпачки, які одягають на шийку матки, тощо) та хімічні (напри­клад, гормональні препарати, які регулюють менструальний цикл). Проте жодний з них нездатний забезпечити повну гарантію запобігання вагітно, ті. Найбільш простим та ефективним методом контрацепції був і залицється презерватив - гумовий чохлик, який надівають на чоловічий статевиі член. Його використання до того ж значно знижує ймовірність заражену ВІЛ та іншими захворюваннями, які передаються статевим шляхом.

Механізми контрацептивної дії гормональних препаратів досить різно манітні. Одні з них запобігають дозріванню і виходу яйцеклітин, інші - згущають слиз у жіночих статевих шляхах, який утворює пробку в отворі пшики матки, або змінюють слизову оболонку самої матки так, що заплід­нена яйцеклітина не зможе прикріпитися до неї.

Увага! Пам’ятайте, що тривале застосування гормональних контрацеп­тивних препаратів може спричинити необоротні шкідливі зміни статевої та інших функцій жіночого організму.

Штучне запліднення є однією з галузей експериментальної ембріології і ембріотехнолог її.

Які досягнення ембріотехнологій?

Розвиток і застосування ембріотехнологій стали можливими з накопи­ченням та узагальненням даних про ембріогенез різних видів тварин і лю­дини. Одним з напрямів експериментів є пересадження частин ембріонів різних організмів. Наприклад, до зародка качки пересадили частину за­родка курки. Унаслідок певний час відбувався паралельний розвиток за­родків обох видів в єдиному ембріоні.

Розроблено методики пересадження зародків свійських тварин. Для цього в самок вилучають зародки на стадії дроблення та утримують їх на поживних середовищах, де відбуваються початкові етапи зародкового роз­витку. У цей час дослідники можуть втручатись у генетичну інформацію клітин. Згодом такі генетично змінені (модифіковані) зародки пересаджу­ють до матки іншої тварини, де завершується ембріогенез. В Україні перші телята-трансплантанти із зародків великої рогатої худоби, вирощених поза організмом матері, одержано в 90-х роках XX сторіччя в Інституті тваринництва та Інституті розведення та генетики тварин Української академії аграрних наук (УААН).

Серед сучасних методів лікування широко застосовують пересадження стовбурових (мал. 22.4) та інших клітин і тканин. Отримані з пуповинної крові стовбурові ембріональні клітини застосовують для лікування білокрів’я, важких інфекційних захворювань і променевої хвороби. У травмова­ні ділянки головного чи спинного мозку вживлюють ембріональні нервові клітини. Успішно застосовують пересадження клітин і тканин для терапії деяких захворювань статевих, щитоподібної та вилочкової залоз тощо.

Важливе значення в галузі пересадження клітин та тканин відіграють методи їхнього замороження. Кріобіологія (від грец. кріос - холод та біо­логія) - галузь біологічної науки, яка досліджує структурно-функціональні властивості біологічних систем різних рівнів організації під час впливу на них низьких температур. Зокрема, в Інституті кріобіології та кріомедици- ни Національної академії наук України (НАНУ) розроблено методи трива­лого зберігання за низьких температур соматичних і статевих клітин, тка­нин та ембріонів тварин, призначених для пересадження.

Ембріотехнології тісно пов’язані з методами генної та клітинної інже­нерії. Так, поєднання досягнень генної інженерії з експериментальною ембріологією дає змогу вводити до генома зародків гени різних виді в. Вста новлено, що введена в складі певного гена молекула ДНК може приєдна­тись до спадкового матеріалу зародка. Завдяки цьому вирощують тварин з ознаками, які при застосуванні традиційних методів селекції отримати неможливо. Наприклад, можна докорінно змінити склад молока великої рогатої худоби, надаючи йому нових властивостей.

Нові терміни та поняття: ембріотехнології, контрацепція, кріобіо­логія.