ОРГАНОГЕНЕЗЫ И ЦИТОДИФФЕРЕНЦИРОВКА
Вопросы лекции
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных эктодермы
Развитие производных энтодермы
Региональная спецификация энтодермы
Развитие поджелудочной железы у человека. A — На 30-е сутки, вентральная почка поджелудочной железы находится вблизи зачатка
Печень
Строение печени
Строение печени
Строение печени
Строение печени
Желчный пузырь
Функции печени
Функции печени
Функции печени
Функции печени
Сегментарное строение печени
Сегмент печени –это пирамидальный участок её паренхимы, прилегающий к так называемой печёночной триаде: ветвь воротной вены
Сегментарное строение печени
Начальные стадии образования печени млекопитающего
У млекопитающих
Фактор роста фибробластов Different thresholds of fibroblast growth factors pattern the ventral foregut into liver and lung.
Хорда Notochord patterning of the endoderm. Dev Biol. 2001 Jun 1;234(1):1-12.
Гены, регулирующие формирование отделов первичного кишечника
Стадии развития энтодермы мыши
Формирование и паттернирование энтодермы (Gilbert, 2003).
Паттернирование первичной кишки
Активация факторов транскрипции в первичной кишке (Gilbert, 2003).
Образование первичной кишки у мыши (общий вид)
Формирование первичной кишки у зародыша мыши
Развитие производных мезодермы
Мезодерма и её производные
Производные мезодермы
Хорда - производное хордомезодермы (основная составляющая организатора) - закладывается в виде плотного тяжа клеток. У
По бокам нервной трубки (ниже) в передне-заднем направлении закладывются два тяжа «сегментационной пластинки» (птицы), или
Сомитогенез. Важнейшие составляющие сомитогенеза: периодичность обособления сомитомеров (в передне-заднем направлении),
Образование сомитов куриного зародыша коррелирует с волновой активацией экспрессии генов семейства hairy. Сегментация
Образование сомитов и их эпителизация. Роль сигнальной системы Ephrin-Eph (рецептор эфрина) в отделении сомитомеров. Значение
Нарушения сомитогенеза рыбки Danio, вызванное угнетением бокового сигналинга вида Эфрин (Ephrin)-Эфриновый рецептор (Eph).
Мезодерма сегментационной пластинки уже детерминирована в позиционном отношении вдоль передне-задней (A/P) оси. Участок
Совпадение границ экспрессии Hox-генов вдоль передне-задней оси у зародышей курицы и мыши
Паракринные факторы, участвующие в паттернировании сомитов
Дифференцировка сомитов и роль в этом процессе транскрипционных и паракринных факторов
Диаграмма, представляющая дифференцировку сомитов куриного зародыша (склеротом, дермамиотом и затем миотом и дерматом)
Миогенез. Формирование скелетной мускулатуры, роль паракринных факторов, молекул клеточной адгезии и специфических протеаз.
Сохранение популяции стволовых мышечных клеток в ходе миогенеза
Реализация программы мышечной дифференцировки генами селекторного типа MyoD/Myf5. MyoD-семейство - миогенных basicHLH
Конкурентные взаимоотношения между циклин-зависимой киназой (cdk4) и MyoD определяют переключение клеток с пролиферации на
Идентификация первого миогенного транскрипционного фактора MyoD (схема экспериментов) путём “вычитательной гибридизации” с
Доказательства функциональной активности клонированного MyoD
Конкретные роли транскрипционных факторов мышечной дифференцировки на различных её этапах (цепочки MyoD/Myf5-myogenin-Mrf4)
Локализация различных районов мезодермы
Формирование конечностей позвоночных
Кости конечности позвоночного. Расположение костей в скелете куриного крыла (стилоподий, зигоподий, аутоподий), направления
Морфогенетическое поле конечности амфибии
Регуляционные возможности поля конечности амфибии
Формирование зачатка конечности начинается с контактов между эпителиальными клетками эпидермиса, выселяющимися мезенхимными
Индукция ранних зачатков конечностей паракринными факторами семейства FGF (FGF10). Слева -локализация сигналов FGF10 в
Распределение транскрипционных факторов Tbx 5 и Tbx4 в мезодерме вдоль передне -задней оси куриного зародыша (соответственно в
Распределение транскрипционных факторов Tbx 5 и Tbx4 в мезодерме вдоль передне -задней оси зародыша мыши определяет тип
Переопределение типа формирующейся конечности при смене вида экспрессирующегося Tbx в мезодерме почки эктопической конечности
Формирование проксимо-дистальной оси конечности. Апикальный эктодермальный гребень - АЭГ(AER)
В ответ на индуцирующие воздействия из мезодермы в виде паракринного фактора FGF10 - АЭГ продуцирует FGF8, действие которого на
Эпителиально-мезенхимные индукционные взаимодействия (между клетками эпидермиса и мезодермы) проливают свет на роль роль АЭГ в
Региональная специфичность дифференцировки мезенхимных клеток мезодермы. По мере роста конечности в проксимо-дистальном
Активность Hox-генов вдоль проксимо-дистальной оси конечности позвоночных
Последовательное формирование составных частей конечности (стилоподия, зигоподия и аутоподия) млекопитающих определяется
Поэтапное формирование конечности от проксимального к дистальному концу (в три фазы) соответствует последовательной смене
Спецификация зачатка конечности вдоль передне-задней оси. Формирование зоны поляризующей активности - ЗПА (ZPA). ЗПА
В зоне поляризующей активности продуцируется и затем секретируется паракринный фактор Sonic Hedgehog (Shh) ( области
Спецификация зачатка конечности вдоль передне-задней оси. Формирование зоны поляризующей активности - ЗПА (ZPA). ЗПА
Формирование дорсо-вентральной оси зачатка конечности позвоночных. В эктодерме зачатка конечности дорсально активен Wnt7a,
Мутация гена Wnt7a приводит к вентрализации задних поверхностей лапок у мыши (к образованию подушечек пальцев на дорсальной
Координация действий паракринных факторов вдоль трёх осей зачатка конечности в ходе развития
Эндохондральная оссификация на примере образования трубчатой кости конечности. По завершении образования хрящевых структур,
Пример внутримембранной оссификации. Важность транскрипционного фактора CBFA1 клеток нервного гребня, индуцируемых к
Роль BMP2,7-паракринных факторов в индукции апоптоза, формирующего куриную лапку. А-введение дефектных аналогов рецептора BMP
Виды гибели клеток
Апоптоз -программированная клеточная смерть. 1. Морфологические характеристики (отличия от некроза). 2. Исполнители - сериновые
Роль апоптоза в процессе онтогенеза и эмбриогенеза.
Роль BMP-факторов и gremlin (аналога noggin) в формирования пальцев конечности позвоночных. Апоптоз проходит в коже, но не в
Участие BMP в стабилизации хряща и в формировании суставов. Экспрессия BMP7 (A), BMP2 на срезах куриных пальцев III и IV в ходе
Сигнал из параксиальной мезодермы индуцирует образование предпочки (пронефроса) куриного зародыша. Экспериментальное отделение
Развитие почки у позвоночных
Развитие органов выделения
Производные промежуточной мезодермы (Мочеполовая система позвоночных: почки и гонады). Общая схема развитие почек
Взаимные индуцирующие воздействия зачатка мочеточника (эпителиальной формы)- ЗМ и метанефрогенной мезенхимы-ММ-. Зачаток
Формирование метанефроса (его элементарного компонента - нефрона) может быть представлено в виде 8 -и этапов взаимных
Морфогенез путём ветвления. Участие в в формировании метанефроса паракринных факторов- GDNF, HFG, транскрипционных факторов-WT1
Излишки GDNF увеличивают степень ветвления зачатка мочеточника мыши
Излишки TGF-бета1 блокируют ветвление на периферии мезенхимы, а излишки активина нарушают картину ветвления у основания, делая
Мезодерма боковой пластинки - зачатки сердца, кровеносной и кроветворной систем. Спецификация кардиогенной мезодермы к
Выбор пути дифференцировки клетками мезодермы боковой пластинки куриного зародыша в зависимости от позиции вдоль передне-задней
Формирование сердца куриного зародыша из мезодермы боковой пластинки. Симметричная закладка и последующее объединение парных
Образование сердца
Миграция клеток зачатка сердца от периферии к центру для образования сердечной трубки. Хирургическое вмешательство в процесс
Образование сердца из сердечной трубки путём петлеобразного поворота её вправо
Образование единой сердечной трубки зародыша мыши (A) и изгиб ее в виде петли (B) c формированием правого и левого желудочка и
Каскад событий в ходе развития сердца
Образование 4-х - камерного сердца (развитие сердца зародыша человека)
30.26M
Category: biologybiology

Лекция 9

1. ОРГАНОГЕНЕЗЫ И ЦИТОДИФФЕРЕНЦИРОВКА

Лекция 9

2. Вопросы лекции

• Развитие производных эктодермы.
• Развитие производных энтодермы.
• Развитие производных мезодермы.

3.

Производные эктодермы (клеточные типы):
• клетки нервной
трубки
• клетки эпидермиса
кожи
• клетки нервного
гребня
Нейруляция –
трансформация плоского
слоя эктодермальных клеток
в полую нервную трубку
Формирование нервной трубки инициируется действием
хордомезодермы – первичная эмбриональная индукция
Формирование головного и спинного мозга – органогенез
(образование специфических тканей и органов)
Схема образования нервной трубки
Клетки, предшественники нервного гребня обозначены черным цветом,
клетки, предшественники нервной трубки обозначены белым цветом,
клетки, предшественники эпидермиса обозначены серым цветом.

4. Развитие производных эктодермы

Развитие кожи и её придатков
• Кожа позвоночных – из эктодермы и
мезодермы.
• Эктодерма – многослойный кожный
эпидермис, внутренний ростковый или
мальпигиев слой выполняет функции
камбия.
• Кератоциты синтезируют белок кератин.

5. Развитие производных эктодермы

• Дерма образуется соединительнотканными
клетками, происходящими из дерматомов.
Формируются коллагеновые, эластические и
ретикулярные волокна.
• К роговым придаткам кожи относят чешуи и
щитки рептилий и птиц, перья птиц, рога и
волосы млекопитающих.

6. Развитие производных эктодермы

• Дифференцировка кожи и её придатков зависит от
индукционных воздействий дермы на
эпидермальную часть (Ф. Санжель). Начальные
индукционные стимулы для развития кожных
придатков одинаковы для всех амниот, что
свидетельствует о гомологичности этих придатков.
Однако для их полной дифференцировки необходим
контакт с дермой животных своего класса.
• Дерма индуцирует не только развитие определенных
придатков, но и определяет порядок их
возникновения и окончательное расположение.
• Однако воспринимающий индукционные
воздействия эпидермис не полностью
индифферентен, внутренние свойства эпидермиса
влияют на его окончательное расположение.

7. Развитие производных эктодермы

Развитие ЦНС и органов чувств
• Нервная трубка после замыкания
состоит из переднего и заднего отделов.
Передний отдел – первичный мозговой
пузырь открывается наружу
невропором, а задний отдел связан с
нервно-кишечным каналом.

8.

Нейруляция
Изменение формы эктодермальных
клеток – сигнал и маркер нейруляции
Формирование нервной трубки
происходит неодновременно по
всей эктодерме

9.

Нейруляция (зародыш человека)
Открытые
концы нервной
трубки –
нейропор
(передний и
задний)
А – начало
нейруляции, Б –
стадия поздней
нейрулы
Несмыкание
бластопора –
патология
беременности (spina
bifida, анэнцефалия)

10.

Нейруляция (зародыш человека)
Нейруляция у
зародыша человека, 4я неделя развития (по
Hill, 2011):
А – 23 дня, 12 пар
сомитов (вид с
дорсальной стороны);
Б – 24 дня, 13 пар
сомитов (вид с
дорсальной стороны);
В – 26 дней, 21 пара
сомитов (вид с боковой
стороны);
Г – 25 дней, 19 сомитов
(поперечный разрез);
1 – смыкающиеся
нервные валики;
2 – передний нейропор
(незамкнувшийся);
3 – сомиты;
4 – задний нейропор
(незамкнувшийся);
5 – замкнувшаяся
нервная трубка;
6 – замкнувшийся
передний нейропор

11.

Нейруляция
трубки)
(механизм
формирования
Ориентация микротрубочек и
микрофиламентов в клетках нервной
пластинки
нервной
Компьютерная
модель
формирования
нервной трубки

12.

Дифференцировка нервной трубки
(анатомический уровень)
prosencephalon
mesencephalon
конечный и
промежуточный
м.
средний
мозг
rhombencephalon
задний и
продолговатый м.
4 неделя
6 неделя
Нервная система появляется у зародыша в виде трубки.
Передний отдел расширен и представлен первичными
мозговыми пузырями (3)

13.

Дифференцировка нервной трубки
Региональная
специализация
в период
раннего
развития
головного
мозга человека

14.

Дифференцировка нервной трубки
(анатомический уровень)
4 неделя
6 неделя
У раннего зародыша человека нервная трубка прямая.
Места изгибов отмечают границы полостей мозга.

15.

I
II
Дифференцировка
нервной трубки
(анатомический
уровень)
III
Развивающийся мозг: I формирование первичных и
вторичных пузырей (к 14 нед.), II формирование полушарий ГМ (с 11
по 40 нед.), III – формирование
изгибов ГМ (с 3 по 7 нед. развития)

16.

Возрастные особенности головного мозга
Мозг новорожденного – 390 г ( ) и 355 г ( ) - 12-13 % от массы
тела (у взрослых – 2,5 %);
Соотношение масс мозг:тело 1:8 (у взрослых 1:40)
К концу 1 года масса мозга х2, к концу 3-4 года – х3, после 7
лет масса возрастает медленно, к 20-29 годам достигает
максимума. До 4-х лет мозг растет равномерно, в дальнейшем
преобладает рост в высоту (лобная и теменные доли)
У новорожденных лучше развиты филогенетически более
древние отделы: ствол, мозжечок, промежуточный мозг
У новорожденного основные борозды (центральная и
латеральная) выражены хорошо, остальные нет. С
увеличением возраста борозды становятся глубже
Миелинизация волокон в филогенетически древних отделах
мозга начинается и заканчивается раньше, чем в новых
отделах. В коре раньше миелинизируются 1) волокна,
проводящие различные виды чувствительности, 2)
связывающие кору с подкорковыми структурами. Афференты
– с 2-4(5) мес., эфференты – с 4(5) по 7(8) мес

17.

Механизм формирования мозговых
пузырей
Перегораживание
участка нервной
трубки, делающее
возможным
дальнейшее
расширение
головного мозга
(3-х дневный
куриный
эмбрион)

18.

Дифференцировка НТ (гистологический уровень)

19.

Дифференцировка НТ (цитологический уровень)
I
Рост нервных
клеток:
I – эфферентный нейрон
(схема),
II - рост нервного
волокна в культуре,
III – конус роста аксона
II
III

20.

М
и
е
л
и
н
и
з
а
ц
и
я
в
Ц
Н
С

21. Развитие производных эктодермы

• Следующие поколения нейробластов, выходящих в
мантийный слой, дифференцируются в клетки
нейроглии – опорной ткани нервной системы.
• Клетки, оставшиеся во внутреннем слое нервной
трубки образуют эпендимную выстилку полостей
головного и спинного мозга.
• Серое вещество мозга – та часть нервной трубки, где
расположены клеточные тела нейронов и нейроглии.
Слой неоднородный: нервные ганглии или ядра
(места концентрации нейронов).
• Белое вещество мозга – слой снаружи от серого
вещества, образованный отростками
нейроглиальных клеток и аксонами нейронов.

22.

Нервный гребень и его производные
Клетки нервного гребня активно мигрируют на значительные расстояния, давая
начало огромному типу клеток (полипотентность), в том числе: 1) нейроны и
глия сенсорной, симпатической и парасимпатической систем, 2)
адренергические клетки надпочечников, 3) пигментные клетки эпидермиса, 4)
скелетные и соед.-тканные компоненты головы

23.

Нервный гребень (миграция клеток)
меланобласт
ы
СМ
узлы
глия
симпат.
ганглии
Миграция клеток ч/з
передний отдел сомита
(флуоресцентные
антитела)

24.

Нервный гребень (пути миграция клеток)
1 – в вентральном направлении через передний отдел
сомита: симпатические ганглии и хромаффинные клетки
надпочечников;
2 – между нервной трубкой и сомитом в передний отдел
лежащего рядом сомита: клетки спинно-мозговых ганглиев;
3 – в дорсолатеральном направлении под покровным
эпителием: меланоциты

25. Развитие производных эктодермы

Развитие глаз
• Глазные пузыри соединенные с промежуточным мозгом глазным
стебельком.
• Покровная эктодерма образует зачаток хрусталика – хрусталиковую
плакоду. Глазной пузырь впячивается, образуя глазной бокал.
Внутренний слой г.б. становится зачатком нейральной сетчатки, а
наружный – зачатком пигментного эпителия. Край г.б. становится
зачатком радужки и цилиарного тела.
• Сетчатка – мюллеровые клетки, ганглиозные клетки, клетки внутреннего
ядерного слоя – биполяры, амакрины, горизонтальные клетки. Палочки,
колбочки – наружные сегменты фоторецепторов.
• Хрусталиковый пузырек, первичные хрусталиковые волокна, вторичные
хрусталиковые волокна. Синтез кристаллинов.
• Образование роговицы. Формирование сосудистой оболочки глаза.
• При развитии глаза – индукционные воздействия частей глаза
(хрусталика), переднего конца хорды и т.д.

26.

Развитие глаза
А
Б
А, Б, В, Г, Д – последовательные стадии
(схема); Е, Ж – соответствуют А и Б
Образование глазной чаши и хрусталиковой
(изображения со сканирующего
плакоды (А), округлый, погруженный в
электронного микроскопа).
глазную чашу хрусталиковый пузырек (Б)

27. Развитие производных эктодермы

Развитие органа слуха
• Из покровной эктодермы – внутреннее ухо
(слуховые плакоды, слуховой пузырек –
верхний и нижний отделы. Из верхнего
отдела формируются полукружные каналы –
органы равновесия позвоночных. Из нижнего
отдела – слуховая улитка и орган слуха –
кортиев орган).
• Индукция продолговатым мозгом.

28.

Развитие органа слуха и равновесия
Схема развития органа слуха и равновесия (по Шмальгаузену, 1938):
А – Ж – последовательные стадии процесса;
1 – слуховая плакода; 2 – слуховой пузырёк; 3 – эндолимфатический
канал;
4 – верхний отдел слухового пузырька; 5 – нижний отдел слухового
пузырька; 6 – полукружные каналы; 7 – улитка (кортиев орган)
Под воздействием слухового пузырька из окружающей
мезенхимы формируется хрящевая слуховая капсула. Стенка
внутреннего уха образует перепончатый, а слуховая капсула
костный лабиринт.
Наружное и среднее (барабанная полость и слуховая труба) ухо
развиваются из первого жаберного и первого глоточного кармана
и боковой части верхней стенки глотки, соответственно. Слуховые
косточки образуются из хряща первой (молоточек и наковальня)
и второй (стремечко) жаберных дуг.

29. Развитие производных эктодермы

Развитие органа обоняния
• Обонятельные плакоды, обонятельные
мешки, открывающиеся наружу
обонятельными ямками.

30. Развитие производных энтодермы

Энтодерма – один из 3 принципиально важных
зародышевых листков, участвующих в
образовании всех органов желудочнокишечного тракта. Образование
энтодермальных органов происходит в
четыре фундаментальных этапа:
• Образование энтодермы при гаструляции,
• Морфогенез кишечной трубки из широкой
полосы клеток,
• Отделение органов зависит от отдела
кишечной трубки и
• Дифференциация органо-специфических
клеток зависит от растущего зачатка органов.

31. Региональная спецификация энтодермы

32.

33.

Строение жаберных дуг – латеральный вид и фронтальный срез
Каждая жаберная дуга состоит из эктодермального зпидермиса (зеленый) и
внутренней энтодермальной выстилки (синий). Врастания энтодермы,
направленные в жаберные щели в сторону эпидермиса (стрелки) формируют
тимус, щитовидные и паращитовидние железы.
Между эктодермой и энтодермой расположены структуры, происходящие из
клеток нервного гребня (красный), которые формируют потом лицевой скелет
и соединительную ткань. Мезодермальные клетки (желтый) формируют
мускулатуру глотки и участвуют в формировании артерий этой области.
Nature Reviews Genetics 2, 858-868 (November 2001)

34.

35.

Дифференцировка энтодермы жаберных дуг
1
2
3
Формирование тимуса:
участие 3-х зародышевых
листков
1 - клетки нервного гребня
2 - энтодерма глоточной области
3 - Т-клетки

36.

Закладка дыхательной системы
4 периода формирования легких:
1. 5-17 нед. - псевдогранулярный
2. 16-25 нед. – канальцевый (canalicular)
3. 24-40 нед. - terminal sac
4. Поздний фетальный и до 8 лет альвеолярный
Week 4 - laryngotracheal groove forms on
floor foregut.
Week 5 - left and right lung buds push into
the pericardioperitoneal canals (primordia of
pleural cavity)
Week 6 - descent of heart and lungs into
thorax. Pleuroperitoneal foramen closes.
Week 7 - enlargement of liver stops descent
of heart and lungs.
Month 3-6 - lungs appear glandular, end
month 6 alveolar cells type 2 appear and begin
to secrete surfactant.
Month 7 - respiratory bronchioles proliferate
and end in alveolar ducts and sacs.

37.

Зачаток легкого
Энтодерма (эпителий)
Мезодерма:
мезенхима
и
эпителий

38.

Models for molecular signaling in developing lung
Reciprocal FGF
signaling between
epithelium and
mesenchyme
during
lung (top) and
limb (bottom)
embryogenesis.
Signaling during
proximal airway
branching in the early
pseudoglandular period
Signaling during
airway branching in
the late
pseudoglandular
period.
Signaling during
development of distal
airspaces. Mesenchyme
surrounding epithelial
buds is sharply
reduced; focally high
Fgf10 expression in the
adjacent mesenchyme
is lost; and epithelial
differentiation begins
with the narrowing of
the epithelium.
Colvin, J. S. et al. Development 2001;128:2095-2106

39.

Поджелудочная железа – вентральный и дорзальный зачатки

40. Развитие поджелудочной железы у человека. A — На 30-е сутки, вентральная почка поджелудочной железы находится вблизи зачатка

печени. Б — К
35-м суткам он начинает смещаться назад и (В) приходит в контакт с дорсальной панкреатической
почкой на шестой неделе развития. Г — У большинства людей этот дорсальный зачаток
поджелудочной железы утрачивает свой проток в двенадцатиперстную кишку; однако, примерно у 10%
популяции система двойных протоков сохраняется. (По Langman 1981).

41.

Поджелудочная
железа
хорда
Дорзальный зачаток
поджелудочной железы
Мезодерма
кишки
Прогениторные
клетки
эндокринные
прогениторные
клетки
экзокринные
прогениторные
клетки
Амилаза,
карбоксипептидаза
Глюкагон
полипептид
ПЖЖ
инсулин
соматостатин

42.

Каскад вторичных индукций при формировании печени
Индукционное воздействие со стороны
мезенхимы будущей ST (FGFs, BMPs)
необходимо для начала формирования
печени, без него – в этой области формируется
поджелудочная железа
Мезодерма septum transversum
презумптивная
энтодерма печени
1
энтодерма печени
мезодерма
из других
источников
нет
синтеза
гликогена
печеночные
тяжи
2
гепато-кардиальная
мезодерма
мезодерма
печени
2
3
дифференцировка
печеночных тяжей:
синтез гликогена
эндотелий
сосудов
печени
кардиальная
мезодерма

43. Печень

• самая большая железа в теле позвоночных. У человека
она составляет около 2,5% от массы тела, в среднем 1,5
кг у взрослых мужчин и 1,2 кг у женщин.
• Печень расположена в правой верхней части
брюшной полости; она прикрепляется связками к
диафрагме, брюшной стенке, желудку и кишечнику и
покрыта тонкой фиброзной оболочкой - глиссоновой
капсулой.
• Печень - мягкий, но плотный орган краснокоричневого цвета и состоит обычно из четырех
долей: большой правой доли, меньшей левой и
гораздо меньших хвостатой и квадратной долей,
образующих заднюю нижнюю поверхность печени.

44.

Среди основных функций, выполняемых печенью,
такие:
обезвреживание различных чужеродных веществ (ксенобиотиков), в частности
аллергенов, ядов и токсинов путём превращения их в более безвредные, менее
токсичные или легче удаляемые из организма соединения;
обезвреживание и удаление из организма избытков гормонов, медиаторов,
витаминов, а также токсичных промежуточных и конечных продуктов обмена
веществ, например аммиака, фенола, этанола, ацетона и кетоновых кислот;
синтез из аммиака мочевины;
участие в процессах пищеварения, а именно обеспечение энергетических
потребностей организма единой «энергетической валютой» — глюкозой, и
конвертация различных источников энергии (свободных жирных кислот,
аминокислот, глицерина, молочной кислоты и др.) в глюкозу (так называемый
глюконеогенез);
пополнение и хранение быстро мобилизуемых энергетических резервов в виде депо
гликогена и регуляция углеводного обмена;
пополнение и хранение депо некоторых витаминов (особенно велики в печени запасы
жирорастворимых витаминов А, D, водорастворимого витамина B12), а также депо
катионов ряда микроэлементов — металлов, в частности катионов железа, меди и
кобальта;
участие в процессах кроветворения, в частности синтез многих белков плазмы крови
— альбуминов, альфа- и бета-глобулинов, транспортных белков для различных
гормонов и витаминов, белков свёртывающей и противосвёртывающей систем крови
и многих других;
синтез холестерина и его эфиров, липидов и фосфолипидов, липопротеидов и
регуляция липидного обмена;
синтез желчных кислот и билирубина, формирование желчи;
также служит депо для довольно значительного объёма крови, который может быть
выброшен в общее сосудистое русло при кровопотере или шоке за счёт сужения
сосудов, кровоснабжающих печень.

45. Строение печени

• Сложная структура печени прекрасно приспособлена для
выполнения ее уникальных функций. Доли состоят из мелких
структурных единиц - долек.
• В печени человека их насчитывается около ста тысяч, каждая
1,5-2 мм длиной и 1-1,2 мм шириной. Долька состоит из
печеночных клеток - гепатоцитов, расположенных вокруг
центральной вены. Гепатоциты объединяются в слои толщиной
в одну клетку - т.н. печеночные пластинки.
• Они радиально расходятся от центральной вены, ветвятся и
соединяются друг с другом, формируя сложную систему стенок;
узкие щели межу ними, наполненные кровью, известны под
названием синусоидов. Синусоиды эквивалентны капиллярам;
переходя один в другой, они образуют непрерывный лабиринт.
Печеночные дольки снабжаются кровью от ветвей воротной
вены и печеночной артерии, а образующаяся в дольках желчь
поступает в систему канальцев, из них - в желчные протоки и
выводится из печени.

46. Строение печени

• Воротная вена печени и печеночная артерия
обеспечивают печень необычным, двойным
кровоснабжением. Обогащенная питательными
веществами кровь из капилляров желудка, кишечника
и нескольких других органов собирается в воротную
вену, которая вместо того, чтобы нести кровь к сердцу,
как большинство других вен, несет ее в печень.
• В дольках печени воротная вена распадается на сеть
капилляров (синусоидов). Термин "воротная вена"
указывает на необычное направление транспорта
крови из капилляров одного органа в капилляры
другого (сходную систему кровообращения имеют
почки и гипофиз).

47. Строение печени

• Второй источник кровоснабжения печени, печеночная
артерия, несет обогащенную кислородом кровь от
сердца к наружным поверхностям долек.
• Воротная вена обеспечивает 75-80%, а печеночная
артерия 20-25% общего кровоснабжения печени.
• В целом за минуту через печень проходит около 1500
мл крови, т.е. четверть сердечного выброса. Кровь из
обоих источников попадает в конечном итоге в
синусоиды, где смешивается и идет к центральной
вене. От центральной вены начинается отток крови к
сердцу через долевые вены в печеночную (не путать с
воротной веной печени).

48. Строение печени

• Если у человека печень имеет 2 главные доли, то у
других млекопитающих эти доли могут
подразделяться на более мелкие, и есть виды, у
которых печень состоит из 6 и даже 7 долей.
• У змей печень представлена одной удлиненной
долей. Печень рыб относительно велика; у тех рыб,
которые используют печеночный жир для
увеличения плавучести, она представляет большую
экономическую ценность вследствие значительного
содержания жиров и витаминов. Многие
млекопитающие, например киты и лошади, и многие
птицы, например голуби, лишены желчного пузыря;
однако он имеется у всех пресмыкающихся,
земноводных и большинства рыб, за исключением
нескольких видов акул.

49. Желчный пузырь

• Желчь секретируется клетками печени в мельчайшие
канальцы между клетками - желчные капилляры. По
внутренней системе канальцев и протоков она
собирается в желчный проток. Часть желчи
направляется прямо в общий желчный проток и
изливается в тонкий кишечник, но большая часть по
пузырному протоку возвращается на хранение в
желчный пузырь - небольшой мешочек с
мышечными стенками, прикрепленный к печени.
• Когда пища поступает в кишечник, желчный пузырь
сокращается и выбрасывает содержимое в общий
желчный проток, открывающийся в
двенадцатиперстную кишку. Печень человека
производит около 600 мл желчи в сутки.

50.

• Печень - необходимый для жизни орган со
множеством различных функций. Одна из главных образование и выделение желчи, прозрачной
жидкости оранжевого или желтого цвета.
• Желчь содержит кислоты, соли, фосфолипиды
(жиры, содержащие фосфатную группу), холестерин
и пигменты. Соли желчных кислот и свободные
желчные кислоты эмульгируют жиры (т.е. разбивают
на мелкие капельки), чем облегчают их
переваривание; превращают жирные кислоты в
водорастворимые формы (что необходимо для
всасывания как самих жирных кислот, так и
жирорастворимых витаминов A, D, E и K); обладают
антибактериальным действием.

51. Функции печени

• Все питательные вещества, всасываемые в кровь из
пищеварительного тракта, - продукты переваривания
углеводов, белков и жиров, минералы и витамины - проходят
через печень и в ней перерабатываются.
• При этом часть аминокислот (фрагментов белков) и часть
жиров превращаются в углеводы, поэтому печень - крупнейшее
"депо" гликогена в организме. В ней синтезируются белки
плазмы крови - глобулины и альбумин, а также протекают
реакции превращения аминокислот (дезаминирование и
переаминирование).
• Дезаминирование - удаление азотсодержащих аминогрупп из
аминокислот - позволяет использовать последние, например,
для синтеза углеводов и жиров. Переаминирование - это
перенос аминогруппы от аминокислоты на кетокислоту с
образованием другой аминокислоты. В печени синтезируются
также кетоновые тела (продукты метаболизма жирных кислот)
и холестерин.

52. Функции печени

• Печень участвует в регуляции уровня
глюкозы (сахара) в крови. Если этот уровень
возрастает, клетки печени превращают
глюкозу в гликоген (вещество, сходное с
крахмалом) и депонируют его. Если же
содержание глюкозы в крови падает ниже
нормы, гликоген расщепляется и глюкоза
поступает в кровоток. Кроме того, печень
способна синтезировать глюкозу из других
веществ, например аминокислот; этот
процесс называется глюконеогенезом.

53. Функции печени

• Еще одна функция печени - детоксикация.
• Лекарства и другие потенциально токсичные
соединения могут превращаться в клетках печени
в водорастворимую форму, что позволяет их
выводить в составе желчи; они могут также
подвергаться разрушению либо конъюгировать
(соединяться) с другими веществами с
образованием безвредных, легко выводящихся из
организма продуктов.
• Некоторые вещества временно откладываются в
клетках Купфера. Клетки Купфера особенно
эффективно удаляют и разрушают бактерии и другие
инородные частицы. Благодаря им печень играет
важную роль в иммунной защите организма.
• Обладая густой сетью кровеносных сосудов, печень
служит также резервуаром крови (в ней постоянно
находится около 0,5 л крови) и участвует в регуляции
объема крови и кровотока в организме.

54. Функции печени

• В целом печень выполняет более 500 различных
функций, и ее деятельность пока не удается
воспроизвести искусственным путем.
• Удаление этого органа неизбежно приводит к
смерти в течение 1-5 дней. Однако у печени есть
громадный внутренний резерв, она обладает
удивительной способностью восстанавливаться
после повреждений, поэтому человек и другие
млекопитающие могут выжить даже после
удаления 70% ткани печени.

55. Сегментарное строение печени


Сегментарное строение печени.
В связи с развитием хирургии и развитием гепатологии в настоящее
время создано учение о сегментарном строении печени, которое
изменило прежнее представление о делении печени только на доли и
дольки.
В печени имеется пять трубчатых систем: 1) желчные пути, 2)
артерии, 3) ветви воротной вены (портальная система), 4) печеночные
вены (кавальная система) и 5) лимфатические сосуды.
Портальная и кавальная системы вен не совпадают друг с другом, а
остальные трубчатые системы сопровождают разветвления воротной
вены, идут параллельно друг другу и образуют сосудисто-секреторные
пучки, к которым присоединяются и нервы. Часть лимфатических
сосудов выходит вместе с печеночными венами.
Сегмент печени — это пирамидальный участок ее паренхимы,
прилегающий к так называемой печеночной триаде: ветвь воротной
вены 2-го порядка, сопутствующая ей ветвь собственной печеночной
артерии и соответствующая ветвь печеночного протока.

56. Сегмент печени –это пирамидальный участок её паренхимы, прилегающий к так называемой печёночной триаде: ветвь воротной вены

2-го порядка, сопутствующая ей ветвь печёночной артерии и
соответствующая ветвь печёночного протока

57. Сегментарное строение печени

• Сегменты, группируясь по радиусам вокруг ворот печени,
входят в более крупные самостоятельные участки печени,
называемые зонами, или секторами. Различают пять
таких секторов.
• 1. Левый латеральный сектор соответствует II сегменту
(моносегментарный сектор).
2. Левый парамедианный сектор образован III и IV
сегментами.
3. Правый парамедианный сектор составляют V и VIII
сегменты.
4. Правый латеральный сектор включает VI и VII сегменты.
5. Левый дорсальный сектор соответствует I сегменту
(моносегментарный сектор).
• Сегменты печени формируются уже в эмбриональном
периоде и ясно выражены к моменту рождения. Учение о
сегментарном строении печени углубляет прежнее
представление о делении ее только на доли и дольки.

58. Начальные стадии образования печени млекопитающего

59.

60.

Задняя часть кишечной трубки
1
2
5 недель
11
3
4
10
7
5
6
6 недель
8 недель
7недель
1-желудок
9
2-кишечник
3-аллантоис
8
4-моч.пузырь
5-урогенитальный
синус
6-прям.кишка
7-половая складка
8-мочеточник
9-проток мезонефроса
10-гонада
11-метанефрос

61. У млекопитающих


«Закручивание тонкого кишечника против часовой стрелки
инициируется в левой нижней части кишки, благодаря левоправой асимметрии дорсального мезентерия. …. Мы знаем, что
внеклеточный матрикс дорсального мезентерия имеет лево-правую
асимметрию и ,более того, молекулы N-кадгерина располагаются
исключительно на левой стороне клеток мезентерия»
«В ходе эпителиально-мезенхимных взаимодействий происходит
hedgehog-сигналинг, который определяет правильное осевое
паттернирование первичной кишки. Врожденные аномалии
человека, включая неправильное закручивание тонкого
кишечника, аноректальные нарушения и трахеоэзофагальную
фистулу, обязаны в мутациям (включая делеции) в клетках
зародыша генов, кодирующим исполнителей цепочки hedgehogсигналинга,и были воспроизведены на моделях животных»
У мыши – экспрессия гена Cdx2 на стадии E12 происходит в
передней части эпителия тонкого кишечника ( кпереди от
печеночного дивертикулума). У взрослых высокий уровень этой
экспрессии сохраняется в проксимальной кишке, постепенно
затухает в двенадцатиперстной и тощей частях к переднему концу
и каудальнее – в толстом кишечнике.

62. Фактор роста фибробластов Different thresholds of fibroblast growth factors pattern the ventral foregut into liver and lung.

Development. 2005 Jan;132(1):35-47.
• "....Многие данные свидетельствуют о
том, что пороговые концентрации
паракринных факторов FGF,
секретируемых сердечной мезодермой,
участвуют в паттернировании
энтодермы передней части кишки"

63. Хорда Notochord patterning of the endoderm. Dev Biol. 2001 Jun 1;234(1):1-12.

• «Произошедшие из энтодермы органы ЖКТ и
дыхательной системы образуют отчётливые переднезадние и дорсо-вентральные локализации вдоль осей
тела. Пространственно-временная программа
органогенеза зависит от правильного паттернирования
энтодермального эпителия, так что дифференцировка
клеток и морфогенез органа происходят на
соответствующей позиции вдоль кишечной трубки. В то
время, как раннее паттернирование энтодермы
происходит сразу после её образования в гаструляции,
более поздние сигналы приходят из многочисленных
слоев прилежащих тканей, и все они существенны для
развития энтодермальных органов. Так сигналы
приходящие из хорды, в равной степени важны для
эктодермальной пластинки дна нервной трубки, для
мезодермальных сомитов и для энтодермальных
органов.»

64.

Signaling by the SMP to guide leftward growth of spleen and pancreas
The visceral organs of the thorax and abdomen develop asymmetrically on the left and right hand sides of the body cavity.
For example, the liver develops predominantly on the right hand side while the spleen, stomach and heart
develop to the left. All organs originate along the midline of the embryo and are subsequently signalled as to which side
to develop.
Abnormalities in the normal development of laterality lead to discordant left-right placement of the internal organs giving
rise to a number of classes of birth defects. The most severe are congenital cardiac defects, but commonly organ
isomerisms occur. These include polysplenia, asplenia, and defects in gut looping.
? Bapx1, which has localised affects on the 3-dimensional placement of the stomach, spleen and pancreas. Bapx1
regulates the signalling from a novel embryonic organiser we have dubbed the SMP (splanchnic mesodermal plate)
(Fig.5). In collaboration with David Fitzpatrick we are analysing a gene responsible for the Matthew Wood Syndrome
which effects heart asymmetry, lung hypoplasia and rudimentary spleen. This gene is a membrane bound retinoic acid
(RA) receptor.
www.hgu.mrc.ac.uk/Research/Hill/asymmetry.html

65.

66.

67.

68.

2 models of embryonic and adult blood formation: Figure by Ueno
and Weissman
Igor M. Samokhvalov1, Natalia I. Samokhvalova1 & Shin-ichi Nishikawa1
Nature 446, 1056-1061 (26 April 2007) | doi:10.1038/nature05725; Received 15 June 2006; Accepted 2 March 2007; Published online 21 March 2007
Cell tracing shows the contribution of the yolk sac to adult haematopoiesis
http://www.nature.com/nature/journal/v446/n7139/abs/nature05725.html
http://pimm.files.wordpress.com/2007/05/uenowiessman.jpg

69. Гены, регулирующие формирование отделов первичного кишечника

70. Стадии развития энтодермы мыши

71. Формирование и паттернирование энтодермы (Gilbert, 2003).

72. Паттернирование первичной кишки

73. Активация факторов транскрипции в первичной кишке (Gilbert, 2003).

74. Образование первичной кишки у мыши (общий вид)

75. Формирование первичной кишки у зародыша мыши

76. Развитие производных мезодермы

77. Мезодерма и её производные

78.

79. Производные мезодермы

80. Хорда - производное хордомезодермы (основная составляющая организатора) - закладывается в виде плотного тяжа клеток. У

Хорда - производное хордомезодермы
(основная составляющая организатора) закладывается в виде плотного тяжа
клеток. У позвоночных - временный
орган, необходимый для индукции нервной
трубки и установления передне-задней оси.
У беспозвоночных хордовых- это опорный
осевой орган («струна»)

81. По бокам нервной трубки (ниже) в передне-заднем направлении закладывются два тяжа «сегментационной пластинки» (птицы), или

несегментированной
(пресомитической) параксиальной мезодермы (млекопитающие).

82. Сомитогенез. Важнейшие составляющие сомитогенеза: периодичность обособления сомитомеров (в передне-заднем направлении),

эпителизация
сомитомеров, спецификация и дифференцировка компонентов сомитов

83. Образование сомитов куриного зародыша коррелирует с волновой активацией экспрессии генов семейства hairy. Сегментация

осуществляется через равные интервалы
времени (молекулярные часы), обусловливаемые периодической активностью вдоль
продольной оси сигнальной системы Delta/Notch и активацией на границе сегмента
сигналинга Ephrin/Eph. Тёмный цвет - районы активности с-hairy, контролируемые
Delta/Notch

84. Образование сомитов и их эпителизация. Роль сигнальной системы Ephrin-Eph (рецептор эфрина) в отделении сомитомеров. Значение

фибронектина и N-кадгерина в
возникновении прочных контактов между клетками сомитомеров. Paraxis коррелирует с
эпителизацией сомитомеров после отделения и превращении их в сомиты

85. Нарушения сомитогенеза рыбки Danio, вызванное угнетением бокового сигналинга вида Эфрин (Ephrin)-Эфриновый рецептор (Eph).

Инъекции с одной из сторон (справа)
несегментированной пластинки параксиальной мезодермы доминантно-негативой
формы Eph, либо растворимой формы Ephrin ведут: A - к утрате границ сегментации
(справа); B - к утрате экспрессии MyoD (справа)

86. Мезодерма сегментационной пластинки уже детерминирована в позиционном отношении вдоль передне-задней (A/P) оси. Участок

сегментационной пластинки торакального отдела после пересадки в шейный
отдел другого куриного зародыша индуцирует ребра, не свойственные
шейному отделу

87. Совпадение границ экспрессии Hox-генов вдоль передне-задней оси у зародышей курицы и мыши

88. Паракринные факторы, участвующие в паттернировании сомитов

89. Дифференцировка сомитов и роль в этом процессе транскрипционных и паракринных факторов

90. Диаграмма, представляющая дифференцировку сомитов куриного зародыша (склеротом, дермамиотом и затем миотом и дерматом)

эпителиально-мезенхимальными переходами в их структуре

91. Миогенез. Формирование скелетной мускулатуры, роль паракринных факторов, молекул клеточной адгезии и специфических протеаз.

Смена типов
мышечных структур кореллирует с выходом клеток из пролиферации и
переходом к необратимой дифференцировке

92. Сохранение популяции стволовых мышечных клеток в ходе миогенеза

93. Реализация программы мышечной дифференцировки генами селекторного типа MyoD/Myf5. MyoD-семейство - миогенных basicHLH

транскрипционных факторов (частичное перекрывание
функций). Транскрипционные факторы семейства MEF2 как
кофакторы. Участие MyoD-генов в других программах ( в
производных клеток дермамиотомов)

94. Конкурентные взаимоотношения между циклин-зависимой киназой (cdk4) и MyoD определяют переключение клеток с пролиферации на

дифференцировку по мышечному типу

95. Идентификация первого миогенного транскрипционного фактора MyoD (схема экспериментов) путём “вычитательной гибридизации” с

использованием эмбриональных фибробластоподобных клеток мыши 10T1/2
(недиференцированных и дифференцированных по мышечному типу).

96. Доказательства функциональной активности клонированного MyoD

97. Конкретные роли транскрипционных факторов мышечной дифференцировки на различных её этапах (цепочки MyoD/Myf5-myogenin-Mrf4)

98. Локализация различных районов мезодермы

99. Формирование конечностей позвоночных

100. Кости конечности позвоночного. Расположение костей в скелете куриного крыла (стилоподий, зигоподий, аутоподий), направления

осей роста
конечности (передне-задняя, дорсо-вентральная, проксимо-дистальная)

101. Морфогенетическое поле конечности амфибии

102.

Доказательство того, что зачаток конечности позвоночного предопределен
как независимое морфогенетическое поле до морфологического
проявления признаков конечности. Пересадка ранней почки конечности
Ambystoma tigrinum зародышу амфибии родственного вида индуцирует
эктопическую конечность

103. Регуляционные возможности поля конечности амфибии

104.

Позиции зачатков конечностей коррелируют с передне-задним
паттерном экспрессии Hox-генов. Расположение зачатков передних
конечностей совпадает с передними границами экспрессии Hoxc6 и
Hoxb8; Hoxa10 и Hoxd10 – контролируют развитие задних
конечностей

105. Формирование зачатка конечности начинается с контактов между эпителиальными клетками эпидермиса, выселяющимися мезенхимными

клетками мезодермы боковой пластинки
(предшественниками скелета), мигрирующими клетками митомов
(предшественниками скелетной мускулатуры) и клетками нервного
гребня (будущая соединительная ткань)

106. Индукция ранних зачатков конечностей паракринными факторами семейства FGF (FGF10). Слева -локализация сигналов FGF10 в

мезодерме боковой пластинки в
норме, справа -индукция эктопической конечности генно-инженерной
конструкцией, экспрессирующей ген fgf10 . Концентрирование FGF10 в области
передних конечностей обеспечивает действие Wnt2b, в области задних- Wnt8c

107. Распределение транскрипционных факторов Tbx 5 и Tbx4 в мезодерме вдоль передне -задней оси куриного зародыша (соответственно в

области передних и
задних конечностей) определяет тип конечности. Экстра источник FGF10
индуцирует дополнительные конечности, вид которых определяется типом
белков Tbx (Tbx 5 или Tbx4). Tbx5-передняя конечность, Tbx4 -задняя.

108. Распределение транскрипционных факторов Tbx 5 и Tbx4 в мезодерме вдоль передне -задней оси зародыша мыши определяет тип

Распределение транскрипционных факторов Tbx 5 и Tbx4 в мезодерме вдоль передне задней оси зародыша мыши определяет тип формируемой конечности. Экстра источник
FGF10 индуцирует дополнительные конечности (тип которых определяется видом Tbx).
Сомиты вдоль оси куриного зародыша визулизированы по экспрессии MRF4 . На
перекрывании границ экспрессии Tbx5 и Tbx4- формируется гибридная конечность крыло-нога

109. Переопределение типа формирующейся конечности при смене вида экспрессирующегося Tbx в мезодерме почки эктопической конечности

куриного зародыша

110. Формирование проксимо-дистальной оси конечности. Апикальный эктодермальный гребень - АЭГ(AER)

111. В ответ на индуцирующие воздействия из мезодермы в виде паракринного фактора FGF10 - АЭГ продуцирует FGF8, действие которого на

мезодерму выражается в формирование в ней зоны
прогресса (транзитной зоны) - района пролиферативной
активности клеток мезодермы, обусловливающий рост конечности

112. Эпителиально-мезенхимные индукционные взаимодействия (между клетками эпидермиса и мезодермы) проливают свет на роль роль АЭГ в

формировании дистальных структур конечности.
Удаление АЭГ останавливает развитие конечности. Замена типа
мезодермы вызывает регрессию АЭГ. Дополнительная порция АЭГ
приводит к дупликации дистальной части конечности

113. Региональная специфичность дифференцировки мезенхимных клеток мезодермы. По мере роста конечности в проксимо-дистальном

направлении зону прогресса покидают
клетки, которые перестают пролиферировать и дифференцируются последовательно в
хрящевые структуры: стилоподия, зигоподия и аутоподия. Доказательства
индукционной активности зоны прогресса, полученные при её трансплантациях.
Пересадка ранней зоны прогресса на поздний зачаток крыла приводила к
формированию дополнительных структур стилоподия и зигоподия (ulna и radius)-А;
пересадка поздней зоны прогресса на ранний зачаток крыла ведёт к подавлению
формирования зигоподия -B.

114. Активность Hox-генов вдоль проксимо-дистальной оси конечности позвоночных

Активность Hox-генов вдоль проксимодистальной оси конечности позвоночных

115. Последовательное формирование составных частей конечности (стилоподия, зигоподия и аутоподия) млекопитающих определяется

специфическими
паттернами экспрессии Hox-генов (4-х паралогичных семейств). Hox-гены в
составе кластеров экспрессируются колинеарно формирующимся частям
конечности вдоль проксимо-дистальной оси. В дистальной части
конечности Hox-гены специфически экспрессируются в передне-заднем
направлении (формирование пястья/запястья и пальцев). Мутации Hox-генов
ведут к дефектам скелета конечностей.

116. Поэтапное формирование конечности от проксимального к дистальному концу (в три фазы) соответствует последовательной смене

специфичных паттернов экспрессии Hoxгенов вдоль проксимо-дистальной оси конечности зародыша мыши. В то же время их
экспрессия меняется и вдоль передне-задней оси. В первой фазе - экспрессия Hoxd9,
Hoxd10 во всей почке . Во второй фазе экспрессия Hox-генов с нумерацией от 9 и больше
по гнездовому (матрешечному) типу вдоль передне-задней оси, но Hoxd9 также
наибольшая как на заднем, так и и переднем концах . В третьей фазе Hoxd9
инактивируется, но сохраняется передне-заднее нарастание активностей Hoxd10-Hox12 и
появляется передне-заднее симметричное распределение активности Hoxa13, Hoxd13генов.

117. Спецификация зачатка конечности вдоль передне-задней оси. Формирование зоны поляризующей активности - ЗПА (ZPA). ЗПА

формируется на заднем конце зачатка конечности в мезодерме. При
подсадке дополнительной ЭПА в передний участок зачатка конечности она
индуцирует дополнительные дистальные структуры, ориентированный
зеркально-симметрично по отношению к нормальной конечности.

118. В зоне поляризующей активности продуцируется и затем секретируется паракринный фактор Sonic Hedgehog (Shh) ( области

конечностей отмечены
стрелками)

119. Спецификация зачатка конечности вдоль передне-задней оси. Формирование зоны поляризующей активности - ЗПА (ZPA). ЗПА

формируется на заднем конце
зачатка передней конечности цыплёнка как источник Shh, синтез которого повидимому, инициируется под действием Hoxd8 вдоль передне-задней оси зародыша. Shh
в ЗПА активирует продукцию FGF4 в постериорной части АЭГ (который затем
поддерживает активность Shh)

120. Формирование дорсо-вентральной оси зачатка конечности позвоночных. В эктодерме зачатка конечности дорсально активен Wnt7a,

вентрально- engrailed.
Кроме того, дорсально -Radical fringe- гомолог Fringe, и Lmx1 гомолог aptreous Drosophila.

121. Мутация гена Wnt7a приводит к вентрализации задних поверхностей лапок у мыши (к образованию подушечек пальцев на дорсальной

стороне лапки)

122. Координация действий паракринных факторов вдоль трёх осей зачатка конечности в ходе развития

123. Эндохондральная оссификация на примере образования трубчатой кости конечности. По завершении образования хрящевых структур,

индуцируемых паракринными факторами семейства BMP, конечностей
происходит образование костей (в т.ч. трубчатых костей). Формирование хрящевой ткани и замещение её
костной. Важность молекул клеточной адгезии, факторов транскрипции SOX9 и CBFA1, а также типов
белков внеклеточного матрикса для процесса хондрогенеза. Кальцификация хондроцитов. Важность
циркуляции крови и апоптоза для оссификации.

124. Пример внутримембранной оссификации. Важность транскрипционного фактора CBFA1 клеток нервного гребня, индуцируемых к

оссификации паракринными факторами семейства
BMP

125. Роль BMP2,7-паракринных факторов в индукции апоптоза, формирующего куриную лапку. А-введение дефектных аналогов рецептора BMP

(справа)
предотвращает апоптоз и образование пальцев, способствует сохранению
перепонок. B- Экспрессия noggin, блокирующего апоптотическое действие BMP,
строго соответствует районам пальцев конечности. Хондрогенез в фалангах
пальцев либо был уже инициирован, либо прошел.

126. Виды гибели клеток

127. Апоптоз -программированная клеточная смерть. 1. Морфологические характеристики (отличия от некроза). 2. Исполнители - сериновые

протеазы,
специфичные к аспарагину (каспазы);
протеаза-зависимая ДНК-аза (CAD).
3. Специфика (каспазы эффекторные и
инициаторные, их число у разных видов).
4. Консерватизм основных путей апоптоза .
5. Консерватизм доменов белков,
участвующих в апоптозе .

128. Роль апоптоза в процессе онтогенеза и эмбриогенеза.

• Апоптоз играет жизненно важную роль в процессе
эмбрионального и онтогенетического развития. Он
наблюдается при различных морфогенетических
процессах.
• Хорошо исследована апоптотическая гибель клеток
при эмбриональном развитии беспозвоночных
животных, например нематоды (Chaenorhabditis
elegans). Запрограммированная клеточная гибель
наблюдается при метаморфозе насекомых.
Изучена также запрограммированная клеточная
гибель в процессе эмбриогенеза высших позвоночных при развитии глаза млекопитающих, сердца, нервной
системы, конечностей. Нарушение апоптоза в
эмбриогенезе может приводить к внутриутробной
гибели плода, врожденным уродствам или различным
заболеваниям, в том числе и злокачественным
новообразованиям.

129. Роль BMP-факторов и gremlin (аналога noggin) в формирования пальцев конечности позвоночных. Апоптоз проходит в коже, но не в

фалангах. В
фалангах апоптоз блокирован (угнетение BMP гремлином). Различия в
дистальной части конечностей утки и курицы объясняется разницей в
характере апоптоза в этой области.

130. Участие BMP в стабилизации хряща и в формировании суставов. Экспрессия BMP7 (A), BMP2 на срезах куриных пальцев III и IV в ходе

формирования конечности. Звездочками, стрелками отмечены
районы формирования суставов. С и D- Действие noggin на
активность BMP. C-норма (экспрессия -синяя окраска), D- мутация
noggin приводит к нарушениям апоптоза

131.

HOW THE DUCK GOT ITS WEBBED FEET
Merino et al., 1999. Dev. Biol. 200: 35 - 45.
Chick
Hindlimb
Duck
Hindlimb
BMP
Gremlin
Apoptosis
Newborn

132.

HOW THE DUCK GOT ITS WEBBED FEET. II.
Experimental Manipulation of Chick Feet
Untreated
Chick Hindlimb
Chick Hindlimb Treated
with Gremlin-Containing
Bead in Interdigital Space

133.

• Производные
промежуточной
мезодермы: почки ,
гонады

134. Сигнал из параксиальной мезодермы индуцирует образование предпочки (пронефроса) куриного зародыша. Экспериментальное отделение

параксиальной мезодермы от
промежуточной ведет к отсутствию одной из почек.

135. Развитие почки у позвоночных

136. Развитие органов выделения

Органы мочевыделения происходят из
промежуточной
мезодермы
—
нефротомов.
Смена трех поколений почек в
эмбриогенезе амниот.
А
–
схема
подразделения
промежуточной
мезодермы
на
пронефрический, мезонефрический и
метанефрический сегменты.
Б – закладка пронефроса;
Г – закладка мезанефроса;
Д – закладка метанефроса.
Этим почки резко выделяются среди
большинства органов, развивающихся
путем прогрессивного усложнения
первоначального зачатка, а не замены
его новым.

137. Производные промежуточной мезодермы (Мочеполовая система позвоночных: почки и гонады). Общая схема развитие почек

(млекопитающих): пронефрос,
мезонефрос и метанефрос-последовательность закладок.

138. Взаимные индуцирующие воздействия зачатка мочеточника (эпителиальной формы)- ЗМ и метанефрогенной мезенхимы-ММ-. Зачаток

мочеточника индуцирует образование из мезенхимы эпителиальных
агрегатов и далее канальцы (затем нефроны), а ММ заставляет зачаток
мочеточника ветвиться и удлиняться, превращаясь в собирательные почечные
трубочки (в дальнейшем объединяющиеся в почечные чашечки и лоханку).

139. Формирование метанефроса (его элементарного компонента - нефрона) может быть представлено в виде 8 -и этапов взаимных

Формирование метанефроса (его элементарного компонента нефрона) может быть представлено в виде 8 -и этапов взаимных
индукционных воздействий между зачатком мочеточника (ЗМ) и
метанефрогенной мезенхимой (ММ), содержащей также клетки
нервного гребня
1 этап. Образование и активация в ММ -факторов транскрипции Hox11(a,c,d) и
WT1, что делает её компетентной к индукции ЗМ, в противном случае –
апоптоз.
2 этап. Под воздействием WT1 в ММ секретируется GDNF (glial derived
neurotrophic factor), а в ЗМ активируются его рецепторы (Ret-рецептор и GFRa) и Wnt11. Это стимулирует образование и ветвление собирательных
почечных трубочек ЗМ.
3 этап. ЗМ секретирует FGF2 и BMP7, предотвращающие апоптоз клеток ММ.
Вместо апоптоза клетки ММ усиленно пролиферируют. Кроме того, FGF2
индуцирует начало конденсации ММ, что способствует превращению
мезенхимы в эпителиальную ткань и поддерживает в клетках экспрессию WT1.
4 этап. FGF2, Wnt6 из ЗМ способствуют дальнейшей конденсации клеток ММ.
Фактор LIF (leukemia inhibitor factor) ЗМ ускоряет эпителизацию клеток
(исходно ММ), способствуя выработке в ММ белков клеточной поверхности (Екадгерина) и внеклеточного матрикса (ВКМ) эпителиального типа (коллаген
IV типа, ламинин). Преобразуется и цитоскелет. В этих клетках активно
экспрессируется ТФ Pax2,

140.


5 этап. Wnt4 активизируясь в ММ действует в аутокринной манере для
завершения мезинхимно-эпителиального перехода. Из сформировавшихся
почечных канальцев (изогнутых) и гломерул ММ образуется нефрон,
важность LIM-факторов в ММ для эпителизации. Формируется связь
гломерулы с артериолами («чудесная сеть» капилляров для фильтрации
крови). Около миллиона нефронов в каждой почке
6 этап. Сигналы из ММ индуцирует ветвление эпителиального ЗМ:
образование путём ветвления из зачатка мочеточника собирательных
почечных трубочек, сливающихся с с почечными канальцами нефронов.
Важность для ветвления факторов ММ 1) GDNF, 2) TGF- 1 (ускоряет
синтез ВКМ и угнетает металлопротеиназы), 3) BMP4 – препятствует
ветвлению, ограничивая его область, по-видимому за счёт частичного
апоптоза (возможно активизирует металлопротеиназы переваривать
базальную мембрану), 4) коллагена XVIII, характерного для ветвления
эпителия ЗМ.
7 этап. Образование в месте контакта собирательной почечной трубочки
ЗМ и почечного канальца ММ небольшого скопления клеток ММ
(шапочки), способных быстро пролиферировать и стимулировать
дальнейшее ветвление ЗМ. Кроме того клетки конденсата (шапочки)
секретируют ретиноиды.
8 этап. Окончательные этапы формирования юкстагломерулярного
аппарата (связь нефронов с почечными трубочками, тех с сосочковыми
протоками, далее малые почечные чашки, лоханка). Формирование
коркового и мозгового вещества почек.

141. Морфогенез путём ветвления. Участие в в формировании метанефроса паракринных факторов- GDNF, HFG, транскрипционных факторов-WT1

и др., а также
металлопротеиназ. Важность GNDF метанефрогенной мезенхимы и его рецептора Ret для
ветвления зачатка мочеточника (нефротического протока).

142. Излишки GDNF увеличивают степень ветвления зачатка мочеточника мыши

143. Излишки TGF-бета1 блокируют ветвление на периферии мезенхимы, а излишки активина нарушают картину ветвления у основания, делая

её
нестабильной

144. Мезодерма боковой пластинки - зачатки сердца, кровеносной и кроветворной систем. Спецификация кардиогенной мезодермы к

Мезодерма боковой пластинки зачатки сердца, кровеносной и кроветворной систем.
Спецификация кардиогенной мезодермы к образованию трёх
клеточных типов

145. Выбор пути дифференцировки клетками мезодермы боковой пластинки куриного зародыша в зависимости от позиции вдоль передне-задней

оси

146. Формирование сердца куриного зародыша из мезодермы боковой пластинки. Симметричная закладка и последующее объединение парных

закладок. Экспрессия
гена Xin (фиолетовая окраска). Справа -экспериментально
индуцированный синдром - Cardia bifida ( два зачатка сердца)

147. Образование сердца

Схематическое изображение
поперечных срезов через
область
на
уровне
образования
сердца
у
куриного
зародыша
в
возрасте:
А – 25 ч.
Б – 26 ч.
В – 28 ч.
Г – 29 ч.

148. Миграция клеток зачатка сердца от периферии к центру для образования сердечной трубки. Хирургическое вмешательство в процесс

слияния зачатков
ведет к cardia bifida (образованию двух
зачатков сердца)

149. Образование сердца из сердечной трубки путём петлеобразного поворота её вправо

150. Образование единой сердечной трубки зародыша мыши (A) и изгиб ее в виде петли (B) c формированием правого и левого желудочка и

двух предсердий. Синим цветом отмечены
предсердия, желтым -желудочки, вверху неокрашенный район trunkus arteriosus (разделяющий аорту и легочные артерии).
Специфическое окрашивание двух разновидностей миозина

151. Каскад событий в ходе развития сердца

152. Образование 4-х - камерного сердца (развитие сердца зародыша человека)

153.

Благодарю за
внимание!
English     Русский Rules