Филогенез систем органов позвоночных животных

1. Филогенез систем органов позвоночных животных

Кафедра биологии и экологии
Лекция
Филогенез систем органов
позвоночных животных
К.б.н., доцент ЗУБАРЕВА Е.В.

2.

ПЛАН
Филогенез кровеносной системы.
Пороки развития.
Филогенез мочеполовой системы.
Пороки развития.
Филогенез нервной системы. Пороки
развития.
Филогенез эндокринной системы.
Пороки развития.

3.

Познание закономерностей эволюции систем
органов позволяет врачу:
-
-понять причины происхождения
аномалий развития
- появление рудиментов и атавизмов
- найти оптимальные пути реконструкции
органов
- оценить возможности восстановления
функций органов
- увидеть доказательства животного
происхождения человека

4. ПЛАН

Эволюция кровеносной системы
шла по пути:
появления и дифференцировки сердца
(от двух- к четырехкамерному)
Увеличения количества кругов
кровообращения (от одного круга
кровообращения к двум)
разделения артериального и венозного
кровотока
уменьшения числа и преобразования
жаберных артерий (жаберных дуг).

5.

Эволюция сердечно-сосудистой системы
позвоночных
Функция
кровеносной
системы
–
транспорт газов, пит. веществ, гормонов и
т.д.
МЛЕКОПИТАЮЩИЕ
ПТИЦЫ
РЕПТИЛИИ
РЫБЫ
ЗЕМНОВОДНЫЕ

6. Эволюция кровеносной системы шла по пути:

Ланцетник
- 1 круг кровообращения
- внутренние органы снабжаются артериальной кровью.
- брюшная аорта – пульсирующий сосуд с венозной
кровью, от которой отходят приносящие жаберные
артерии и идут на жаберные перегородки, где и
обогащаются кислородом.

7.

РЫБЫ
- 1 круг кровообращения
- Внутренние органы и головной мозг
рыб снабжаются артериальной
кровью.
- Сердце 2-х камерное: 1 предсердие
и 1 желудочек (субституция)
-От желудочка отходит
артериальный конус - брюшная
аорта - 4 пары жаберных сосудов
(олигомеризация и дифференцировка)

8.

ЗЕМНОВОДНЫЕ
- 2 круга кровообращения
- Сердце 3-х камерное: 2 предсердия и 1
желудочек
- От правой части желудочка отходит
1 сосуд (брюшная аорта)
- Брюшной сосуд : на 3 пары
артериальных сосудов:
а) кожно-легочные (венозная кровь)
б)левая и правая дуги аорты
(смешанная кровь)
в) сонные артерии (артериальная кровь)
- Внутренние органы
снабжаются
смешанной кровью.

9.

РЕПТИЛИИ
1. Сердце 3-х камерное
2. От сердца отходят 3 сосуда:
правая дуга аорты - от левой части желудочка
(артериальная кровь в сонные и подключичные
артерии), огибает сердце, пищевод, трахею и сливается
с….
левая дуга аорты - от средней части желудочка
легочная артерия - от правой части желудочка
3. Внутренние органы снабжаются смешанной кровью
4. Сердце расположено каудально в связи с появлением
шеи

10.

Венозная
Легочная
кровь в
артерия
левой дуге
спазмирована с аорты
венозной
кровью
Артериальная
кровь в правой
дуге аорты
Смешивание крови
Артериальная
кровь от легких в
левое предсердие

11.

У теплокровных животных птиц
и млекопитающих
Наблюдается:
1. Разделение сердца на
правую (венозная кровь) и
левую (артериальная
кровь)половины
2. Сердце 4-х камерное
(2предсердия +2желудочка)

12.

Полное разделение артериальной и
венозной крови
От сердца отходят 2 сосуда:
- дуга аорты от левого желудочка (у птиц
правая, у млекопитающих левая)
- легочная артерия от правого желудочка
Все органы снабжаются артериальной
кровью

13.

Онтогенетически обусловленные пороки,
связанным с нарушением развития сердца
1. Дефект межпредсердной
перегородки
2. Дефект межжелудочковой
перегородки
3. 3-х камерное сердце с 1
желудочком
4. Шейная эктопия сердца и др.

14.

Дефект межжелудочковой
перегородки (ДМЖП)
1:1000 новорожденных
2,5 –5 :1000

15. Онтогенетически обусловленные пороки, связанным с нарушением развития сердца

Тетрада Фалло
1. Дефект
межжелудочковой
перегородки
2. Стеноз (сужение)
клапана легочной
артерии
3.Утолщение
стенки правого
желудочка
4. Расположение
аорты над
дефектом
межжелудочковой
перегородки
20-30% новорожденных

16.

Преобразование жаберных
артерий в сосуды у тетрапод
I – эмбриональное
состояние
II - рыбы
III – хвостатые
земноводные
IV – бесхвостые
земноводные
V - пресмыкающиеся
VI - птицы
VII - млекопитающие
В эмбриогенезе закладывается 6-7
пар жаберных артерий;
1,2, 5, 7 – редукция
3 – сонные артерии
4 – дуги аорты (левая и правая,
только левая, только правая)
6 – легочные артерии (или кожнолегочные)

17.

Атавистические пороки развития
сосудов
1. Персистирование 2 дуг аорты
2. Редукция левой дуги и
сохранение правой дуги аорты
3. Персистирование
артериального (Баталова)
протока и др.

18. Преобразование жаберных артерий в сосуды у тетрапод

Клапан может
иметь только одну
или две створки,
но утолщенные и
неэластичные
Одна артерия
отходит от сердца
и формирует
аорту и легочную
артерию.

19. Атавистические пороки развития сосудов

Аорта соединена с
правым
желудочком, а
легочная артерия
соединена с
левым
желудочком
(транспозиция)
7-15 % ВПС, чаще у
мальчиков
Клапан легочной
артерии
непроходим. Кровь
не может поступать
из правого
желудочка в
легочную артерию
и легкие.
1-3% случаев ВПС
ТРАНСПОЗИЦИЯ

20.

Тотальный аномальный
дренаж легочных вен
Легочные вены не
соединены с левым
предсердием и несут
кровь в правое
предсердие.
1,5-3% случаев ВПС
Аномальный дренаж легочных
вен проявляется утомляемостью,
отставанием в физическом
развитии, болями в сердце,
одышкой, повторными
пневмониями. Хирургические
коррекции аномального дренажа
легочных вен различаются в
зависимости от типа порока.

21.

Эволюционные преобразования
Усиление главной функции (транспорт)
Расширение функций (гуморальная,
защита, терморегуляция, выделение,
гомеостаз).
Изменения, обусловленные сменой
среды обитания:
- редукция АЖД
- появление 2 кругов
- смещение сердца и др.

22.

Выделительная система
Функции: регулирование объема воды в организме, содержания
химических веществ, подержание гомеостаза, экскреторная.
Пути эволюции:
1. Последовательная смена трех
типов почек: Pronephros –
Mesonephros – Metanephros;
(субституция)
2. Увеличение выделительной
поверхности.

23. Эволюционные преобразования

Выделительная система
Совершенствование 3. Элементарной функциональной
единицы почек – нефрона;
4. Механизмов, стимулирующих
обратное всасывание воды;
5. Закладки, развития и
дифференцировки выделительных
протоков.

24.

Предпочка – Pronephros (на переднем
конце тела)
Нефрон (в количестве 2-12) начинается
воронкой с ресничками по краю.
Выделительный каналец короткий и прямой.
Сосудистый клубочек не связан с
выделительным канальцем.
Сосудистый клубочек находится в выемке
целома.
Пронефрический
канал
Функционирует у личинок
рыб и личинок земноводных

25.

Первичная почка – Mesonephros (в
туловищных сегментах тела)
Нефрон (до нескольких сотен) сохраняет
воронку.
В стенке выделительного канала
формируется капсула Шумлянского с крупным
сосудистым клубочком (мальпигиево тельце).
Выделительный канал удлиняется
Функционирует
у взрослых рыб
и земноводных

26.

Вторичная почка – Metanephros (закладывается в
тазовом отделе тела)
Каждый нефрон (до 1 млн.) начинается с капсулы
Шумлянского-Боумена
Воронка редуцирована
Имеются дистальный и проксимальный извитые
отделы канальца.
Формируется петля Генле
Функционирует у взрослых
пресмыкающихся, птиц и
млекопитающих

27.

Пятинедельный зародыш
человека
1 – предпочка
2- первичная почка
3 - вторичная почка

28.

Онтофилогенетически обусловленные
пороки выделительной системы
аномалии количества (агенезия,
аплазия, добавочная почка)
аномалии положения:
- дистопия
- сращение почек
-
аномалии структуры (простая киста
почки, поликистоз почки)

29.

Аномалии сращения почек
Подковообразная
почка
I-образная почка
L-образная
S –образная
I, L,S - образные
почки – это
варианты
сращения
верхнего полюса
одной почки и
нижнего полюса
другой почки с
поворотами
Поликистоз почек

30. Онтофилогенетически обусловленные пороки выделительной системы

Направления эволюционных
преобразований
Субституция (смена почек)
Полимеризация однородных структур
(увеличение числа нефронов)
Усиление главной функции
(фильтрация крови)
Разделение функций (формирование
яйцевода и семяпровода)

31.

Эволюция мочеполовых
протоков
Мочеточник предпочки
(пронефрический канал)
Мюллеров канал =
парамезонефрический
Вольфов канал

32. Направления эволюционных преобразований

Анамнии - самка♀
Туловищная почка –
мезонефрос.
Вольфов канал функция только
мочеточника
Преобразование
Мюллерова канала
(10) в яйцевод

33.

Анамнии - самец♂
Рыбы, земноводные
Туловищная почка
– мезонефрос.
Вольфов канал (8):
функция смешанная
-мочеточника и
семяпровода.
Мюллеров канал
редуцируется

34. Анамнии - самка♀

Амниоты – самка♀
1 – почка
(метанефрос);
2 - мочеточник
формируется
заново из
каудальной части
Вольфова канала
4 - Мюллеров канал
= яйцевод, матка,
влагалище.
12 - Вольфов канал
(редуцируется)
20 - мочевой пузырь
самка

35. Анамнии - самец♂

Амниоты – самец♂
Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие
1- почка
(метанефрос);
4 - Мюллеров редуцируется
15- Вольфов канал
– семяпровод;
17 - мочеточник
(формируется
заново) из
каудальной части
Вольфова канала
самец

36.

Пути преобразования половой
системы
Усиление связи с выделительной
системой
Переход от наружного оплодотворения
к внутреннему
Морфологическое усложнение полового
аппарата
Специализация половых желез

37.

Пороки половой системы
Аплазии, гипоплазия
Двойная матка
Двураздельная матка
Двурогая матка
Удвоение полового члена
Эктопия наружного отверстия
мочеиспускательного канала (уретры) =
гипоспадия
Крипторхизм и др.

38. Пути преобразования половой системы

Двойная матка
Аномалия развития:
наличие двух
обособленных однорогих
маток, каждая из которых
соединена с
соответствующей частью
раздвоенного влагалища;
обусловлена неслиянием
правильно развитых
парамезонефрических
(мюллеровых) протоков на
всем их протяжении. В
норме у грызунов.
Двураздельная
Двурогая
Наличие
перегородки в
полости тела и
(или) в канале
шейки матки. В
норме у
хищников.
Врожденная аномалия
анатомического
строения матки,
заключающаяся в
расщеплении единой
полости на два рога,
сливающихся в нижних
отделах. В норме у
насекомоядных, китов.

39. Пороки половой системы

Гипоспадия

40.

Филогенез нервной
системы позвоночных
Функции:
1. быстрое реагирование организма на изменения
условий внешней среды посредством рефлексов
2. интеграция систем организма в единое целое
наряду с эндокринной системой.

41.

Пути эволюции нервной системы
позвоночных
Дифференцировка нервной трубки на
головной и спинной мозг = ЦНС.
Преобразование переднего отдела
нервной трубки: от 3 мозговых
пузырей к 5 мозговым пузырям к 5
отделам головного мозга.
Прогрессивные усложнения 5 отделов
головного мозга.

42. Филогенез нервной системы позвоночных

Пути эволюции нервной системы
позвоночных
Появление изгибов, приводящих к
формированию объемной системы.
Увеличение количества нервных
клеток и массы мозга.
Увеличение объема крыши мозга по
отношению к дну.

43. Пути эволюции нервной системы позвоночных

возникновение и совершенствование
коры переднего мозга,
формирование борозд и извилин.
Увеличение количества контактов
(синапсов) между нервными клетками.
Смена типов мозга: ихтиопсидный зауропсидный (стриарный) маммальный (маммалийный).

44. Пути эволюции нервной системы позвоночных

установление непосредственной
связи между передним и спинным
мозгом.
увеличение числа черепномозговых нервов.
дифференцировка периферической
н.с.

45. Пути эволюции нервной системы позвоночных

Эволюция нервной системы
позвоночных
МЛЕКОПИТАЮЩИЕ
ПТИЦЫ
РЕПТИЛИИ
РЫБЫ
ЗЕМНОВОДНЫЕ

46. Пути эволюции нервной системы позвоночных

Костные рыбы
Тип мозга – ИХТИОПСИДНЫЙ
Ведущий отдел – СРЕДНИЙ (2
полушария).
Передний мозг НЕ разделен на
полушария, НЕ содержит на крыше
нервных клеточных элементов, в
основании содержатся полосатые
тела. Функция – только обонятельный
центр
10 пар черепно-мозговых нервов
1 изгиб – в области среднего мозга

47.

ЗЕМНОВОДНЫЕ
Тип мозга – ИХТИОПСИДНЫЙ
Ведущий отдел – СРЕДНИЙ
Передний мозг увеличивается в
размерах, разделен на два
полушария. В крыше есть 1 слой
нервных клеток – древняя кора
(палеокортекс). Функция –
обонятельный центр
10 пар черепно-мозговых нервов

48.

РЕПТИЛИИ ПРЕСМЫКАЮЩИЕСЯ
Тип мозга – ЗАУРОПСИДНЫЙ
Ведущий отдел – ПЕРЕДНИЙ – ДНО
(СТРИАРНЫЕ ИЛИ ПОЛОСАТЫЕ ТЕЛА)
Старая кора (архиокортекс) 2-3 слоя
нервных клеток островками
(латеральные и медиальные участки).
12 пар черепно-мозговых нервов
Появляется 2 изгиб – в области
продолговатого мозга (затылочный)

49.

ПТИЦЫ
Тип мозга –ЗАУРОПСИДНЫЙ
(СТРИАРНЫЙ)
Ведущий отдел – ПЕРЕДНИЙ – ДНО
(СТРИАРНЫЕ ИЛИ ПОЛОСАТЫЕ
ТЕЛА)
КОРА ТОНКАЯ (ГИПЕРСТРИАТУМ)
Мощно развиты зрительные доли
среднего мозга, мозжечок

50.

Млекопитающие
Тип мозга - МАММАЛИЙНЫЙ
Ведущий отдел – ПЕРЕДНИЙ –
НОВАЯ КОРА ПОЛУШАРИЙ
(неокортекс – 6-7 слоев
нервных клеток)
Средний мозг - четверохолмие
Мозжечок включает червь и
два полушария
Появляется 3-й изгиб – в
области Варолиева моста
(мостовой)

51.

Главные способы
преобразования НС
Усиление координирующей функции
(преобразования нейронов)
Субституция (смена типов мозга)
Расширение функций (новые центры,
ВНД)
Смена функций (передний, средний
мозг)
Гетерохрония (передний отдел)

52.

Обусловленные онтофилогенетически
пороки ЦНС
Механизм возникновения –
рекапитуляция.
- отсутствие дифференцировки
на 2 полушария, недоразвитие
коры (прозэнцефалия), порок
формируется на 4 неделе
эмбриогенеза, несовместим с
жизнью.

53. Главные способы преобразования НС

Обусловленные онтофилогенетически
пороки ЦНС
- отсутствие полушарий при
сохранении черепа
(анэнцефалия)
- нарушение дифференцировки
коры (агирия, олигогирия,
пахигирия)
- ихтиопсидный, зауропсидный
типы головного мозга и др.

54. Обусловленные онтофилогенетически пороки ЦНС

Грыжи головного мозга:
-Менингоцеле
-Энцефалоцеле
-Энцефалоцистоцеле
Грыжи спинного мозга:
-Менингоцеле
-Миеломенингоцеле
-Миелоцистецеле
-Рахишизис
- Spina bifida occulta

55. Обусловленные онтофилогенетически пороки ЦНС

Филогенез эндокринной
системы позвоночных
Функция: интеграция органов
многоклеточного организма в единую
систему.

56.

Способы преобразование ЭС:
Дифференцировка - появление
новых элементов, химических
соединений.
Усиление регуляторной и
интегрирующей функций
Гетеротопия (щитовидная)

57.

Тенденции в эволюции ЭС:
Концентрация ЭС (появление
желез)
Изменение и расширение
функций гормонов
Совершенствование связи с
нервной и иммунной
системами

58. Способы преобразование ЭС:

Особенности
эндокринной
системы:
Пространственное
разнесение в
организме желез;
Действие на удаленные
от ЭС органы;
Высокая биологическая
активность гормонов
Специфичность
гормонов

59. Тенденции в эволюции ЭС:

Эпифиз –
шишковидное тело
Выделяет гормоны
серотонин, мелатонин,
адреногломерулотропин,
которые контролируют
биоритмы, тормозят
выработку гормонов
гипофиза, половых
желез.

60.

Гипоталамогипофизарная система
Промежуточный мозг
Нервные
окончания идут
к клеткам мозга
Гипоталамус нейросекреторное
образование
Гормоны:
1. Окситоцин,
вазопрессин
2. Либерины и
статины
(дофамин,
серотонин и др.)
Через воронку
взаимодействует с
гипофизом как
собственными гормонами,
так и нервными отростками
Гипофиз

61.

Гипоталамо-гипофизарная система
В работе гипоталамогипофизарной системы
заложен принцип обратной
связи. Когда какие-нибудь
железы внутренней секреции
начинают выделять слишком
мало или, наоборот, много
гормонов, гипоталамус
улавливает отклонение в их
концентрации в крови от
необходимого на данный
момент уровня.

62.

Гипофиз
Гипофиз - это центральная
железа ЭС, расположенная в
основании черепа, в костном
углублении - турецком седле.
В передней доле гипофиза (аденогипофиз) тропные гормоны, стимулирующих другие
эндокринные железы (СТГ, ТТГ, АКТГ, ЛГ, ФСГ).
Промежуточная доля - эндорфин,
меланостимулирующий гормон, пролактин.
Задняя доля (нейрогипофиз) - депо гормонов,
синтезированных в гипоталамусе (вазопрессин,
окситоцин).

63.

Гормон роста — соматотропный гормон (СТГ). Недостаток этого
гормона в детском возрасте тормозит рост, развивается заболевание
гипофизарная карликовость, рост не превышает 130 см. Избыток гормона
приводит к гигантизму, рост достигает 2,5 м и более. Если гормона
вырабатывается больше нормы у взрослого человека, развивается
акромегалия — при этом увеличиваются размеры ног, рук, лица.

64. Гипофиз

Гипоталамо-гипофизарная система
Гипофизарные гормоны:
2. Тиреотропный гормон (ТТГ) -воздействует на щитовидную
железу, вызывая образование тироксина и трийодтиронина.
3. Адренокортикотропный (АКТГ) - на кору надпочечников,
вызывая образование минералокортикоидов, глюкокортикоидов.
4. Фолликулостимулирующий (ФСГ) - стимулирует образование
половых клеток.
5. Лютеинизирующий (ЛГ) - образование половых гормонов.
Промежуточная доля - эндорфин, меланостимулирующий гормон,
пролактин.
Задняя доля (нейрогипофиз) - депо гормонов, синтезированных в
гипоталамусе (вазопрессин, окситоцин).

65.

Щитовидная железа
Щитовидная железа
закладывается в виде
желобка на вентральной
стороне глотки между 1-й и
2-й жаберными щелями в
области зачатка основания
языка. Затем приобретает
фолликулярное строение
и перемещается в шейную
область.
Гормоны йодсодерджащие – тироксин, трийодтиронин.
Парафолликулярные клетки (ультимобранхиальные тельца)
синтезируют несодержащий йод – кальцитонин (уменьш. Са в
крови, переводит в кости).

66.

Щитовидная железа
При гипофункции у детей развивается кретинизм, у взрослых микседема — заболевание, при котором окислительные процессы
протекают замедленно, сопровождается слабой работой сердца,
отечностью, пониженной температурой.
При гиперфункции возникает базедова болезнь, при которой
усиливается обмен веществ, повышается температура, больной худеет,
развивается пучеглазие.
Избыток гормонов усиливает возбудимость нервной системы,
повышает эмоциональность. При тяжелой форме прибегают к
удалению (резекции) части железы.

67. Щитовидная железа

Врожденный зоб
- увеличение ткани
щитовидной железы гипоили гиперфункцией (причиной
является нехватка йода).
Паращитовидные железы –
выделяют паратгормон
(увеличивают Са в крови, но
уменьшают его количество в
костях). У млекопитающих
срастаются со щитовидной
железой. Антогонист
кальцитонину.

68.

Тимус (вилочковая железа)
Контролирует преждевременное
половое созревание, развитие
вторичных половых признаков,
участвует в иммунитете.
У человека образуется из III, IV
пар жаберных мешков.
Деградирует к 25 годам.
Гормон тимозин регулирует
углеводный и кальциевый обмен.
Лимфоцитостимулирующий
гормон стимулирует лимфопоэз.

69.

Надпочечники
Эволюция шла в
направлении
объединения 2-х
отделов (коркового и
мозгового) в единую
компактную
структуру.
Гормоны: в мозговом веществе – адреналин и
норадреналин, в корковом веществе –
альдостерон, кортизон, кортикостерон, мужские
половые гормоны (андрогены) и др.

70. Тимус (вилочковая железа)

Поджелудочная железа
Развивается из
энтодермального
выпячивания
первичной кишки.
Островки Лангерганса
выполняют
эндокринную
функцию.
Гормоны: глюкогон, инсулин,
соматостатин.

71. Надпочечники

Половые железы
В семенниках (яичках) помимо половых
клеток вырабатываются мужские
половые гормоны – тестостерон,
андрогены.
В яичниках помимо половых клеток
вырабатываются эстрогены и
прогестерон.

72.

Эмбриопатии эндокринной
системы:
1. Аплазия
2. Гипоплазия, гиперплазия
3. Гипертрофия
4. Эктопия
5. Дисфункция
6. Персистирование
7. Добавочные доли и пр.

73. Половые железы

Перечислить пороки развития
женской и мужской половой
системы

74.

Спасибо за внимание!