Развитие мозга ребенка во внутриутробном периоде. Гистогенез и строение органа вкуса

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте , исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Эмбриогенез человека от оплодотворения и до рождения. Строение мозга: основные отделы головного мозга человека и его эмбриогенез. Дифференцировка клеток нервной ткани, формирование нервной трубки. Рост полушарий в ходе развития плода и закладки мозга.

реферат , добавлен 26.07.2011


Трофическая функция нервной системы. Основная структурная единица нервной системы. Процессы, протекающие в нервной клетке. Развитие, анатомическое строение и функции промежуточного мозга. Таламус, гипоталамус и эпифиз. Ретикулярная формация ствола мозга.

курсовая работа , добавлен 05.01.2011


Нервная система как совокупность анатомически и функционально связанных между собой нервных клеток с их отростками. Строение и функции центральной и периферической нервной системы. Понятие миелиновой оболочки, рефлекса, функций коры головного мозга.

статья , добавлен 20.07.2009


Классификация, строение и значение нервной системы. Структура и функции центральной нервной системы. Морфология и принципы формирования корешка спинного мозга. Клеточно-тканевой состав и топография проводящих путей серого и белого веществ спинного мозга.

методичка , добавлен 24.09.2010


Мутация, ее виды, причины и последствия. Молекулярно-генетические и хромосомные наследственные болезни. Пути поступления патогенных агентов в нервную систему. Нейрогенные механизмы расстройств чувствительности. Механизмы формирования и развития боли.

презентация , добавлен 05.02.2014


Переферическая нервная система. Проводниковая функция спинного мозга. Задний мозг: мозговой мост и мозжечок. Рефлекс как основная форма нервной деятельности. Внутреннее строение спинного мозга. Причины спинального шока. Физиология среднего мозга.

презентация , добавлен 07.12.2013


Онтогенез нервной системы. Особенности головного и спинного мозга у новорожденного. Строение и функции продолговатого мозга. Ретикулярная формация. Строение и функции мозжечка, ножек мозга, четверохолмия. Функции больших полушарий головного мозга.

Нервная система человека развивается из наружного зародышевого лепестка – эктодермы. Из этой же части зародыша в процессе развития образуются органы чувств, кожные покровы и отделы пищеварительной системы. Уже на 17-18-й день внутриутробного развития (гестации) в структуре эмбриона выделяется слой нервных клеток – нервная пластинка, из которой впоследствии, к 27-му дню гестации, образуется нервная трубка – анатомический предшественник центральной нервной системы. Процесс образования нервной трубки называется «нейруляция». В этот период края нервной пластинки постепенно загибаются кверху, соединяются и срастаются друг с другом (Рисунок 1).

Рисунок 1. Этапы формирования нервной трубки (в разрезе).

Если посмотреть на это движение сверху, может возникнуть ассоциация с застегиванием молнии (Рисунок 2).



Рисунок 2. Этапы формирования нервной трубки (вид сверху).

Одна «молния» застегивается от центра к головному концу эмбриона (ростральная волна нейруляции), другая – от центра к хвостовому концу (каудальная волна нейруляции). Есть еще и третья «молния», обеспечивающая сращивание нижних краев нервной пластинки, которая «застегивается» по направлению к головному концу и встречается там с первой волной. Все эти изменения происходят очень быстро, всего за 2 недели. К моменту завершения нейруляции (31-32-е сутки гестации) еще не все женщины даже знают о том, что у них будет ребенок.

Однако к этому моменту у будущего человека начинает формироваться головной мозг, возникает зачаток двух полушарий. Полушария быстро увеличиваются, и к концу 32-го дня составляют ¼ часть всего мозга! Тогда же внимательный исследователь сможет уже разглядеть зачаток мозжечка. В этот период также начинается формирование органов чувств.

Воздействие вредностей в этот период может приводить к возникновению разнообразных пороков развития нервной системы. Один из самых распространенных пороков – спинномозговая грыжа, образующаяся вследствие неправильного «застегивания» второй «молнии» (нарушения прохождения каудальной волны нейруляции). Даже стертые, почти незаметные варианты таких спинномозговых грыж порой снижают качество жизни ребенка, приводя к различным формам недержания (недержание мочи и кала). Если у ребенка есть такая проблема как энурез (недержание мочи) или энкопрез (недержание кала), необходимо проверить, нет ли у него стертой формы спинномозговой грыжи. Это можно узнать, сделав ребенку МРТ пояснично-крестцового отдела позвоночника. При обнаружении спинномозговой грыжи показано оперативное лечение, которое приведет к улучшению тазовых функций.

В моей практике был случай 9-летнего мальчика, который страдал энкопрезом. Только с 6-й попытки удалось сделать качественный МРТ-снимок, показавший наличие спинномозговой грыжи. К огромному сожалению, до этого момента ребенок уже наблюдался психиатром и получал соответствующее лечение, так как неврологи открестились от него, считая, что у него проблемы с психикой. Простая операция позволила мальчику вернуться к нормальному образу жизни, полностью контролировать свои тазовые функции. Еще более показательной была история 16-летнего подростка, который всю жизнь страдал от энкопреза. Неврологи посылали его к гастроэнтерологам, гастроэнтерологи к психиатрам. К моменту нашей встречи он уже получал психиатрическое лечение в течение десяти (!!!) лет. Никто никогда не назначал ему МРТ-исследование. Благодаря тому, что были выполнены наши рекомендации по дообследованию, у парня выявили серьезные нарушения в поясничном отделе позвоночника, которые приводили к сдавлению нервов и нарушению чувствительности тазовых органов. Очевидно, что психиатрическое лечение, а также психотерапия или другие способы психологического воздействия во всех этих случаях совершенно бесполезны и, возможно, даже вредны.

Чтобы предупредить возникновение таких пороков развития как спинномозговая грыжа, беременным женщинам уже на ранних сроках беременности рекомендуют принимать фолиевую кислоту. Фолиевая кислота играет роль защитника клеток нервной системы (нейропротектора), и при ее регулярном приеме воздействие различных вредоносных факторов существенно ослабевает.

Для того чтобы максимально снизить риск возникновения пороков развития, будущей матери необходимо также избегать различных неблагоприятных воздействий на организм. К таким воздействиям относятся прием успокоительных средств, содержащих фенобарбитал (в том числе, Валокордина и Корвалола), гипоксия (кислородное голодание), перегревание материнского организма. К сожалению, к неблагоприятным последствиям также приводит прием некоторых противосудорожных препаратов. Поэтому, если женщина, вынужденная принимать такие препараты, планирует забеременеть, ей необходимо проконсультироваться со своим лечащим врачом.

Всю первую половину беременности в будущем мозге ребенка очень активно рождаются и развиваются новые нервные клетки (нейроны). В первую очередь, процессы зарождения новых нервных клеток происходят в зоне, окружающей мозговые желудочки. Еще одной зоной рождения новых нейронов является гиппокамп – внутренняя часть коры височных областей правого и левого полушарий. Новые нервные клетки продолжают появляться и после рождения, но менее интенсивно, чем во внутриутробном периоде. Даже у взрослых людей в гиппокампе обнаружены молодые нейроны. Считается, что это – один из механизмов, благодаря которым, в случае необходимости, мозг человека может пластично перестраиваться, восстанавливать поврежденные функции.

Только что народившиеся нейроны не остаются на месте, а «переползают» к местам своей постоянной «дислокации» в коре и глубинных структурах мозга. Процесс этот начинается ближе к концу второго месяца беременности и активно продолжается вплоть до 26-29 недель внутриутробного развития. К 35-й неделе кора головного мозга плода уже обладает структурой, присущей коре взрослого человека.

Каждый нейрон имеет отростки, с помощью которых он взаимодействует с другими клетками организма.



Рисунок 3. Нейрон. Длинный отросток – аксон. Короткие ветвистые отростки – дендриты.

Нейроны, занявшие свое место в мозге, пытаются устанавливать новые отношения с другими нервными клетками, а также с клетками других тканей организма (например, с мышечными клетками). Место, где одна клетка соединяется с другой, называется «синапс». Такие соединения очень важны, так как именно благодаря им мозг формирует сложные системы, в которых информация может быстро передаваться от одной клетки к другой. Внутри клетки информация передается в направлении от тела к окончанию в виде электрического импульса. Этот импульс провоцирует высвобождение в синаптическую щель специфических химических веществ (нейромедиаторов), которые хранятся в окончании нейрона, и посредством которых информация передается от нейрона к следующей клетке.



Рисунок 4. Синапс

Первые синапсы обнаружены у эмбрионов в возрасте 5 недель внутриутробного развития. Наиболее активно образование синаптических контактов между нейронами происходит, начиная с 18 недель внутриутробного развития. Новые связи между нервными клетками образуются практически всю жизнь. В период активного образования синапсов мозг ребенка подвержен негативному влиянию наркотических веществ и некоторых медикаментов, влияющих на обмен нейромедиаторов. К этим веществам относятся, в частности, нейролептики, транквилизаторы и антидепрессанты – препараты, с помощью которых лечат психические расстройства. Если будущая мама вынуждена принимать подобные препараты, ей необходимо проконсультироваться со своим лечащим врачом. И, конечно, беременной женщине следует избегать употребления психоактивных веществ, если ее беспокоит умственное развитие ее ребенка.

Нейромедиаторы – специфические химические соединения, благодаря которым происходит передача информации в нервной системе. От их правильного обмена зависит очень многое в поведении человека. В том числе, его настроение, активность, внимание, память. Есть факторы, которые могут повлиять на их обмен. Один из таких, неблагоприятно воздействующих факторов – курение матери во время беременности. Воздействие никотина порождает сразу несколько эффектов. Мозг опознает никотин как вещество, способствующее его активации, и начинает развивать системы, чувствительные к нему. Попросту, в мозге увеличивается число воспринимающих никотин элементов, улучшается передача информации, осуществляемая посредством никотина. Одновременно, происходит негативное воздействие на обмен тех нейромедиаторов, которые должны вырабатываться самим мозгом. В первую очередь, это касается тех веществ, которые имеют отношение к обеспечению внимания и регуляции эмоций. В исследованиях показано, что курение матери во время беременности в несколько раз повышает риск рождения ребенка с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Вторым по счету последствием внутриутробного потребления никотина после СДВГ является оппозиционно-вызывающее расстройство, для которого характерны такие проявления как раздражительность, гневливость, постоянно меняющееся, часто негативное, настроение, злопамятность. Еще один эффект курения – ухудшение состояния сосудов, нарушение питания плода. Дети курящих матерей рождаются с низким весом, а низкий вес при рождении сам по себе является фактором риска развития последующих проблем в поведении. Из-за спазма сосудов, вызываемых воздействием никотина, мозг плода подвержен ишемическим инсультам – нарушениям кровоснабжения определенных участков мозга, их гипоксии, которая очень пагубно воздействует на все последующее психическое развитие .

Один из важнейших процессов, происходящих в формирующемся мозге еще не родившегося ребенка – покрытие длинных окончаний нервных клеток (аксонов) миелином (миелинизация). Покрытый миелином аксон изображен на одном из предыдущих рисунков (рисунке нейрона). Миелин – вещество, которое в чем-то подобно изоляции, покрывающей провода. Благодаря ему электрический сигнал перемещается от тела нейрона к окончанию аксона очень быстро. Первые признаки миелинизации обнаруживаются в мозге 20-недельных плодов. Этот процесс происходит неравномерно. Первыми миелином покрываются аксоны, образующие зрительные и двигательные нервные пути, которые в первую очередь пригодятся новорожденному младенцу. Чуть позже (практически перед рождением) начинают покрываться миелином слуховые пути.

Клетки одной из мозговых тканей – нейроглии, производящие миелин, очень чувствительны к недостатку кислорода. Также на миелинизацию мозга плода может повлиять воздействие токсинов, наркотических веществ, дефицит необходимых мозгу веществ, поступающих с пищей (в частности, витаминов группы В, железа, меди и йода), неправильный обмен некоторых гормонов, таких, например, как гормоны щитовидной железы.

Крайне вредным для нормального протекания процессов миелинизации является алкоголь. Он препятствует миелинизации и, в результате, может стать причиной тяжелых нарушений психического развития, сопровождающихся умственной отсталостью ребенка. Воздействие алкоголя может иметь и неспецифический эффект, приводя к возникновению разнообразных пороков развития.

О том, насколько интенсивно развивается мозг ребенка, находящегося в утробе матери, говорит хотя бы тот факт, что в период с 29 по 41 неделю, мозг увеличивается почти в 3 раза! Во многом, это происходит за счет миелинизации.

О психическом развитии ребенка во внутриутробном периоде известно сравнительно мало. В то же время существуют некоторые интересные факты.

Начиная с 10 недель внутриутробного развития, дети сосут большой палец (75% - правый). Оказывается, что будущие правши, в большинстве своем, предпочитают сосать правый палец, а будущие левши – левый .

При контактном воздействии звуком на живот беременных женщин (37-41 неделя беременности) через наушники обнаружена достоверная активация в височных областях у четырех и в лобных у одного плода – тех самых зонах коры головного мозга, которые впоследствии будут принимать участие в обработке речевой информации. Это говорит о том, что мозг ребенка активно готовится существовать в той среде, которая ему предназначена.

Литература:

Nomura Y., Marks D.J., Halperin J.M. Prenatal Exposure to Maternal and Parental Smoking on Attention Deficit Hyperactivity Symptoms and Diagnosis in Offspring // J Nerv Ment Dis. 2010 September; 198(9): 672-678.
Читать оригинал статьи >>

Tau G.Z., Peterson B.S . Normal development of brain circuits // Neuropsychopharmacology reviews (2010) 35, 147-168
Читать оригинал статьи >>

Савельев С.В. Эмбриональная патология нервной системы. – М.:ВЕДИ, 2007. – 216 с.

Эмбриогенез нервной системы человека . Нервная система происходит из наружного зародышевого листка, или эктодермы . Эта последняя образует продольное утолщение, называемое медуллярной пластинкой . Медуллярная пластинка скоро углубляется в медуллярную бороздку , края которой (медуллярные валики) постепенно становятся выше и затем срастаются друг с другом, превращая бороздку в трубку (мозговая трубка ). Мозговая трубка представляет собой зачаток центральной части нервной системы. Задний конец трубки образует зачаток спинного мозга, передний расширенный конец ее путем перетяжек расчленяется на три первичных мозговых пузыря , из которых происходит головной мозг во всей его сложности.

Нервная пластинка первоначально состоит только из одного слоя эпителиальных клеток. Во время замыкания ее в мозговую трубку количество клеток в стенках последней увеличивается, так что возникает три слоя:

· внутренний (обращенный в полость трубки), из которого происходит эпителиальная выстилка мозговых полостей (эпендима центрального канала спинного мозга и желудочков головного);

· средний, из которого развивается серое вещество мозга (зародышевые нервные клетки - нейробласты);

· наконец, наружный, почти не содержащий клеточных ядер, развивающийся в белое вещество (отростки нервных клеток - нейриты).

Пучки нейритов нейробластов распространяются или в толще мозговой трубки, образуя белое вещество мозга, или же выходят в мезодерму и затем соединяются с молодыми мышечными клетками (миобластами). Таким путем возникают двигательные нервы .

Чувствительные нервы возникают из зачатков спинномозговых узлов, которые заметны уже по краям медуллярной бороздки у места перехода ее в кожную зктодерму. Когда бороздка смыкается в мозговую трубку, зачатки смещаются на ее дорсальную сторону, располагаясь по средней линии. Затем клетки этих зачатков перемещаются вентрально и располагаются вновь по бокам мозговой трубки в виде так называемых нейральных гребней . Оба нейральных гребня перешнуровываются четкообразно по сегментам дорсальной стороны зародыша, вследствие чего получается на каждой стороне ряд спинномозговых узлов, gangliaspinalia . В головной части мозговой трубки они доходят только до области заднего мозгового пузырька , где образуют зачатки узлов чувствительных черепных нервов. В ганглиозных зачатках развиваются нейробласты , принимающие вид биполярных нервных клеток, один из отростков которых врастает в мозговую трубку, другой идет на периферию, образуя чувствительный нерв. Благодаря сращению на некотором протяжении от начала обоих отростков получаются из биполярных так называемые ложные униполярные клетки с одним отростком , делящимся в форме буквы «Т », являющиеся характерными для спинномозговых узлов взрослого.

Центральные отростки клеток, проникающие в спинной мозг, составляют задние корешки спинномозговых нервов, а периферические отростки , разрастаясь вентрально, образуют (вместе с вышедшими из спинного мозга эфферентными волокнами, составляющими передний корешок) смешанный спинномозговой нерв . Из нейральных гребней возникают также зачатки вегетативной нервной системы, о чем подробно см. «Вегетативная (автономная) нервная система».

Основные процессы эмбриогенеза нервной системы.

· Индукция : первичная и вторичная . Первичная индукция появляется в конце гаструляции и обусловлена движением клеток хордомезодермы к головному концу. В результате движения возбуждаются клетки эктодермы и начинается из них формирование нервной пластинки. Вторичная индукция обусловлена самим развивающимся мозгом.

· Регуляция гормонами и нейротрансмиттерами (серотонином, дофамином, норадреналином, ацетилхолином, опиатами и др.) начинается с первых дроблений яйцеклетки, ранних межклеточных взаимодействий, морфогенетических трансформаций и продолжается в течение всей жизни индивида.

· Пролиферация (образование, размножение и расселение клеток) как ответ на первичную индукцию и как основа морфогенеза нервной системы, происходящая под управлением трансмиттеров и гормонов.

· Миграция клеток в разные периоды развития характерна для многих отделов нервной системы, особенно вегетативной.

· Дифференцировка нейронов и глиальных клеток включает структурное и функциональное созревание под регулирующим трофическим влиянием гормонов, нейротрансмиттеров и нейротрофинов.

· Формирование специфических связей между нейронами есть показатель активного созревания.

· Стабилизация или элиминация межнейронных связей наступает в конце созревания мозга. Не вступившие в связи нейроны погибают.

· Развитие интегрирующей, координирующей и субординационной функций, что позволяет зародышу и новорожденному осуществление самостоятельной жизнедеятельности.

У 4-х недельных эмбрионов головной отдел нервной трубки состоит из мозговых пузырей: переднего - прозэнцефалон, среднего - мезэнцефалон, заднего – метэнцефалон, отделенных друг от друга небольшими сужениями. В конце 4-й недели появляются первые признаки деления переднего пузыря на два, из которых возникнут конечный и промежуточный мозг. Вначале 5-й недели разделяется задний пузырь для образования заднего и продолговатого мозга. Из непарного среднего пузыря формируется средний мозг.

Из-за неравномерности роста развивающегося мозга появляются в пузырях сагиттальные изгибы, ориентированные выпуклостью в дорсальную сторону (первые два) и вентральную - третий:

· теменной изгиб - самый ранний, возникает в области среднемозгового пузыря, отделяя средний мозг от промежуточного и конечного;

· затылочный изгиб в заднем пузыре отделяет спинной мозг от головного;

· третий изгиб - мостовой - располагается между первыми двумя и делит задний пузырь на продолговатый и задний мозг.

Задний пузырь более интенсивно растет в вентральном направлении. Его полость превращается в IV желудочек с тонкой верхней стенкой из эпендимных клеток и толстым дном в виде ромбовидной ямки. Из заднего пузыря развиваются мост, мозжечок, продолговатый мозг с общей полостью в виде четвертого желудочка.

Стенки среднемозгового пузыря растут в стороны более равномерно, образуя из вентральных отделов ножки мозга, из дорсальных пластинку крыши среднего мозга. Полость пузыря суживается, превращаясь в водопровод.

Самые сложные изменения происходят с передним пузырем. Из его заднего отдела формируется промежуточный мозг. Вначале за счет пролиферации плащевого слоя утолщаются дорсо-латеральные стенки пузыря и возникают зрительные бугры, превращая полость будущего III желудочка в щелевидное пространство. Из вентролатеральных стенок появляются глазные пузырьки, из которых возникнет сетчатая оболочка глаза. В дорсальной стенке появляется слепой вырост эпендимы - будущий эпифиз. В нижней стенке выпячивание превращается в серый бугор и воронку, которая соединяется с формирующимся из эктодермы ротовой бухты (карман Ратке) гипофизом.

В непарной, передней части прозэнцефалона на ранних стадиях появляются правый и левый пузыри, разделенные перегородкой. Полости пузырей превращаются в боковые желудочки: левый – в первый желудочек, правый – во второй. В последующем они через межжелудочковые отверстия соединяются с третьим желудочком. Очень интенсивный рост стенок правого и левого пузырей превращает их в полушария конечного мозга, которые накрывают промежуточный и средний мозг. На внутренней поверхности нижних стенок правого и левого конечных пузырей образуется утолщение для развития базальных ядер. Из передней стенки возникают мозолистое тело и спайки.

Внешняя поверхность пузырей поначалу гладкая, но она тоже растет неравномерно. С 16-й недели появляются глубокие борозды (латеральная и др.), которые отделяют доли. Позднее в долях формируются мелкие борозды и невысокие извилины. Перед рождением в конечном мозге сформированы только основные борозды и извилины. После рождения нарастает глубина борозд и выпуклость извилин, появляется множество мелких, непостоянных бороздок и извилин, что и определяет индивидуальное многообразие вариантов и сложность рельефа мозга у каждого человека.

Наибольшая интенсивность размножения и расселения невробластов приходится на 10-18 недели плодного периода. К рождению заканчивают дифференцировку 25% нейронов, к 6-ти месяцам - 66%, к концу 1 года жизни - 90-95%.

У новорожденных масса головного мозга составляет у мальчиков: 340-430 г, у девочек: 330-370 г, от массы тела - это 12-13% или в соотношении 1:8.

В первый год жизни масса головного мозга удваивается, в 3-4 года – утраивается. Потом происходит до 20-29 лет медленное, постепенное и равномерное нарастание массы в среднем до 1355 г для мужчин и до 1220 г для женщин с индивидуальными колебаниями в пределах 150-500 г. Масса мозга у взрослых составляет 2,5-3 % от массы тела или находится в соотношении 1:40. Во взрослом мозге присутствуют стволовые клетки, из которых на протяжении всей жизни образуются предшественники различных нейронов и нейроглиальных клеток, которые расселяются по различным зонам и после пролиферации и дифференцировки интегрируются в работающие системы.

Мозговой ствол новорожденных имеет 10-10,5 г, что составляет 2,7% от массы тела, у взрослых - 2 %. Начальная масса мозжечка 20 г (5,4 % от массы тела), к 5-ти месяцам грудного периода увеличивается вдвое, к 1-му году - вчетверо, в основном, за счет роста полушарий.

В полушариях конечного мозга новорожденных присутствуют только основные борозды и извилины. Проекция их на череп значительно отличается от таковой у взрослых. К 8-ми годам структура коры становится такой же, как у взрослых. В процессе дальнейшего развития нарастает глубина борозд, высота извилин; появляются многочисленные, дополнительные бороздки и извилины.

Волгоградский государственный медицинский университет.

Кафедра эмбриологии, гистологии, цитологии.

Учебно-исследовательская работа студента

Гистогенез и строение органа вкуса.

Выполнил: Аболенцев Евгений Сергеевич

студент ВолгГМУ

2 курс; лечебный факультет;

16 группа.

Волгоград 2015

Введение 3

Классификация аномалий и тератогенные факторы 3

Описание исследовательской работы 4

Патогенетические факторы и их следствия 6

Варианты аномалий 12

Заключение 17

Список использованной литературы 18

Введение

Проблема становления пространственной организации головного мозга является актуальной, поскольку именно в ранний период эмбрионального развития возникает максимальное количество разнообразных морфогенетических аномалий. Сведения о ранних эмбриональных аномалиях развития мозга очень скудны, а механизмы их возникновения неясны. С другой стороны, необходимость исследования ранних эмбриональных аномалий обусловлена тем, что различные тератогенные воздействия на мозг приводят к сходным или идентичным формам патологии развития. Эти данные свидетельствуют о неспецифичности влияния повреждающих агентов на развитие мозга и ставят вопрос о природе чувствительности нейроэпителиальных клеток к внешним воздействиям. Аномалии развития головного мозга человека являются следствием нарушений процессов пролиферации, миграции, роста и дифференцировки клеток, которые интегрируются на основе формообразовательных процессов, приводящих к морфологическому обособлению основных структур нервной системы.

За основу данного реферата взята работа Савельева С.В., профессора, доктора биологических наук.

Классификация аномалий и тератогенные факторы

Аномалии развития головного мозга имеют различное происхождение. Выделяют аномалии, возникшие в результате генетических изменений, под влиянием радиационных, токсикологических или инфекционных воздействий. Каждая из перечисленных причин является самостоятельной проблемой и требует специальной разработки. Однако результаты тератогенных воздействий реализуются в однотипных нарушениях формообразовательных процессов, приводящих к закреплению в развитии мозга возникших изменений. Механизмы патогенеза эмбриональных аномалий развития головного мозга человека не известны, не изучена и причина топологической ограниченности тератогенного влияния на мозг. По вопросам причин формообразовательных аномалий головного мозга человека существуют разрозненные сообщения или теоретические предположения, в которых делаются экстраполяции событий раннего развития на основании анализа постнатальных аномалий мозга. Непосредственным механизмам возникновения аномалий в раннем эмбриональном развитии головного мозга посвящались единичные работы преимущественно теоретического характера, что делает анализ конкретных случаев нарушения эмбрионального развития головного мозга человека особенно актуальным.

Описание исследовательской работы

Работа выполнена на эмбриональном материале по нормальному и патологическому развитию головного мозга человека с 22-го дня по 6-ю неделю после оплодотворения. Собирали эмбрионов от здоровых женщин в возрасте от 17 до 28 лет. Общее количество абортивных эмбрионов составило 47. Возраст эмбрионов определяли по количеству сомитов. Это наиболее точный способ, поскольку интервалы времени закладки очередной пары сомитов строго детерминированы. Одновременно с сомитами определяли и число спинальных ганглиев, и динамику появления склеротомов. Все три параметра численны и сцеплены между собой, что позволяет определять возраст эмбриона с точностью от 1-2 дней до 6 нед. С другой стороны, корреляция между сомитами, числом позвонков и ганглиями является довольно точным критерием наличия или отсутствия генетических изменений у эмбриона. Если в цервикальном, торакальном, люмбальном, крестцовом или копчиковом отделе соотношение между осевыми структурами нарушается, то наиболее вероятно наличие геномных изменений у зародыша. Таких эмбрионов не использовали. Для гистологических исследований применяли фиксаторы Буэна, Карнуа и Ценкера, 10% формальдегид. Из блоков готовили серийные срезы толщиной от 5 до 15 мкм, их монтировали на стекла, окрашивали гематоксилином и эозином, по Массону, Бионди, заключали в бальзам. Срезы использовали для создания трехмерных графических реконструкций.

В настоящей работе получены данные о разных типах эмбриональных аномалий головного мозга человека. Наиболее ранняя аномалия развития нервной системы была выявлена у эмбриона темя-копчиковой длиной 3.2 мм на 22-23-й день после оплодотворения. Аномалия возникла к концу нейрорегуляции. На это указывает эктодерма, расположенная над дорсальной поверхностью головного и спинного мозга. Пластовое строение мозга этого эмбриона утрачено, а спинной мозг заканчивается на уровне брюшного стебелька (рис. 1).

Патогенетические факторы и их следствия

Спинной мозг не достигал своего нормального размера и был на 1/3 короче, чем в норме. В этом варианте эмбриональной патологии мы видим ситуацию, принципиально отличную от описанной в литературе. Если в исследованном ранее случае патология развития была связана с несрастанием медуллярных валиков, то в нашем случае срастание полностью завершено. Однако наличие укороченного спинного мозга указывает на то, что смыкание медуллярных валиков в спинной части зародыша остановилось на уровне печеночного выступа. В описываемом случае остановка нейруляции в спинном отделе является единственной видимой причиной деструктурализации нервной системы, расположенной ростральнее брюшного стебелька. Исследованная аномалия отличается от известных вариантов патологии формирования нервной трубки человека, связанной с полной или частичной остановкой нейруляции на уровне рострального нейропора. Если в известных случаях наблюдается задержка нейруляции, то в нашем варианте превалирует окклюзия нервной трубки в головном и грудном отделах зародыша.

Нарушение развития головного мозга у эмбрионов человека между 27-м и 35-м днями после оплодотворения обусловлено существованием открытых участков нервной трубки, которая сообщается через эти зоны с околоплодной жидкостью. В обоих описанных случаях нервная трубка утратила свою целостность вентральнее рострального нейропора. Если у эмбриона на 13-й стадии развития незамкнутый участок нервной трубки короткий и ограничен вентральной зоной воронки, то у эмбриона на 14-й стадии развития нервная трубка открыта на всем участке вентральнее рострального нейропора. Нарушение нейруляции вентральнее рострального нейропора до настоящего времени не было описано. Известны случай нарушения развития нервной трубки на уровне каудального нейропора и сообщение о находке эмбриона темя-копчиковой длиной 9,5 мм, сочетающего в себе признаки циклопии и гипотелоризма. Сопоставление результатов собственных исследований с литературными данными ставит вопрос о природе топологического ограничения воздействующей аномалии. Действительно, неясно, почему нарушение нейруляции затронуло только ограниченный участок нервной трубки. Природу этого ограничения распространения аномалии следует искать в механизмах нейруляции человека.

Нейруляция человека начинается со смыкания медуллярных валиков на уровне проромбомеров заднего мозга. Из этой области в ростральном направлении двигается волна смыкания медуллярных валиков. Смыкающиеся медуллярные валики формируют крышу среднего и промежуточного мозга, и волна останавливается у дорсального края рострального нейропора. По существу описанный процесс смыкания медуллярных валиков является автономным и независимым от процессов нейруляции в других зонах нервной пластинки. С другой стороны, от рострального края нервной пластинки в каудальном направлении также двигается волна смыкания медуллярных валиков, которая останавливается у вентрального края рострального нейропора (рис. 2).

Таким образом, нейропор является точкой схождения двух нейруляционных волн, движущихся навстречу друг другу. Автономность регуляции в этих двух регионах и приводит к ограничению распространения аномальных изменений.

Аналогичные события обнаружены у эмбриона темя-копчиковой длиной 5.5 мм на уровне заднего и спинного мозга. В этом случае не формируется волна смыкания медуллярных валиков, которая начинается в районе заднего мозга и двигается в каудальном направлении. У этого эмбриона нервные валики не сомкнуты в трех зонах: эмбриональном rhombencephalon, спинном и промежуточном мозге (рис. 3, а). Аномалия нейруляции у эмбриона темя-копчиковой длиной 6.5 мм проявилась в виде открытых зон нервной трубки в промежуточном и переднем мозге (рис. 3, б). Нервная пластинка осталась открытой от нейропора до зрительной хиазмы. Интерес представляет то, что открытый в норме IV желудочек оставался при данной аномалии закрытым. Эмбрион темя-копчиковой длиной 7 мм имел три зоны нарушения целостности нервной трубки (рис. 3, в). После нейруляции остались открытыми ростральные зоны спинного мозга, эмбриональный мозг, каудальная крыша среднего мозга и мозжечок. Зачатки полушарий мозжечка выявить не удалось, хотя обонятельные плакоды, зачатки слуховых пузырьков и глаза были развиты нормально. Совершенно иная картина нарушений наблюдалась у эмбриона темя-копчиковой длиной 9 мм. Нервная трубка этого эмбриона оставалась открытой на границе среднего и заднего мозга, в районе воронки и терминальной пластинки (рис. 3, г). В этих зонах нервной трубки наблюдалась гиперплазия свободного края нейроэпителия, которая сопровождалась атипичной пролиферацией нейробластов. У эмбриона темя-копчиковой длиной 10.5 мм было выявлено 5 зон аномального формирования нервной трубки (рис. 3, д). Эмбриональный мозг был открыт в преоптическо-таламической зоне, на уровне мозжечка, в каудальной зоне IV желудочка и в переднем мозге. Между полушариями переднего мозга дефект был крайне незначителен и составлял только 70 мкм. В вентральной части переднего мозга незакрытая зона была обширной, а латеральные желудочки соединялись с ротовой полостью. Дефект в преоптическо-таламической зоне совпадал с аналогичной аномалией в мозге эмбриона темя-копчиковой длиной 5.5 мм, а нарушение нейруляции в зоне закладки мозжечка привело к соединению желудочков мозга с околоплодной жидкостью.

Следует подчеркнуть, что все указанные варианты аномалий нейруляции всегда ограничены размерами конкретной нейруляционной волны. У эмбрионов темя-копчиковой длиной 7-10 мм была обнаружена аномалия, не связанная с нарушением нейруляции. В настоящей работе исследовано 6 аномальных эмбрионов этого возраста. Основное внимание было уделено анализу состояния нервной трубки и реакциям ее стенки на возникающие отклонения в развитии. В 2 случаях нейроэпителиальный пласт оказался разомкнутым на уровне каудального края сильвиевого водопровода. Топологически этот участок совпадает с ростральным краем первичной зоны смыкания медуллярных валиков. На этих же стадиях обнаружена открытая нервная трубка каудальнее мезометэнцефалической складки. Следовательно, нарушение нейруляции на этих стадиях развития вновь оказывается ограниченным автономными зонами смыкания медуллярных валиков. Сходное нарушение было обнаружено после 16-й стадии развития человека. Выраженная анэнцефалия, по мнению авторов, была обусловлена открытой нервной трубкой. Однако существуют данные, ставящие под сомнение их вывод. Так, обнаруженная открытая нервная трубка у эмбриона человека на той же стадии развития не приводила к возникновению каких-либо аномалий. По-видимому, находки эмбрионов с нормально развитыми органами и открытой нервной трубкой являются редкими исключениями, а не правилом. В литературе описан случай с миеломенингоцеле, которое локализовалось в районе открытой нервной трубки. Следует отметить, что в этой работе была проведена оценка количества нервной ткани по сравнению с нормальными зародышами. Такой анализ позволил установить, что объем нервной ткани у эмбриона с открытой нервной трубкой был больше, чем в норме. В определенной степени эти данные совпадают с результатами ранее выполненного исследования человеческого эмбриона с анэнцефалией и амиелией. Однако существуют и некоторые противоречия. Если Паттен показал, что при нарушении нейруляции объем нервной ткани увеличивается, то другие авторы, демонстрируя анэнцефалов на ранних стадиях, подразумевают совершенно противоположный результат.

Варианты аномалий

Описанные в настоящей работе и приведенные в литературе случаи раннего аномального развития головного мозга демонстрируют довольно большую вариабельность. Однако все варианты эмбриональных аномалий могут быть легко объединены в три основные группы.

В 1-ю группу входят патологические изменения развития мозга, связанные с нарушением смыкания медуллярных валиков в ростральном участке нервной трубки. Топологически это место ограничено ростральным краем нервной пластинки и нейропором. Для удобства этот регион следует назвать пренейропорной зоной.

Во 2-ю группу эмбриональных аномалий необходимо отнести все варианты нарушения развития в районе промежуточного и среднего мозга. Это связано с тем, что крыша среднего и промежуточного мозга формируется в результате рострального движения второй автономной волны смыкания медуллярных валиков, начинающейся от района ромбомеров и заканчивающейся у дорсального края рострального нейропора. Эту область необходимо назвать постнейропорной областью.

В 3-ю группу аномалий развития нервной системы следует отнести изменения заднего, продолговатого, спинного мозга и кишечно-мозгового канала. Границы последней области определяются каудальной волной смыкания медуллярных валиков, которая начинается от ромбомеров заднего мозга и двигается в каудальном направлении вплоть до кишечно-мозгового канала (см. рис. 2).

Таким образом, существуют три сходные формы патологических изменений развития головного мозга, которые могут непротиворечиво объяснить почти все типы эмбриональных аномалий головного мозга. Однако в ряде известных случаев были описаны различные сочетания аномалий нервной системы. Так, у эмбриона человека темя-копчиковой длиной 14 мм было обнаружено одновременное существование анэнцефалии и расхизиса. Тем не менее, в подобных случаях никаких противоречий с предлагаемой гипотезой нет. Дело в том, что движение автономных волн нейруляции у человека происходит различными темпами. Быстрее всего завершается смыкание медуллярных валиков в постнейропорной области. В определенной степени это опосредовано небольшими размерами данной области. В связи с тем что нейруляция в постнейропорном регионе осуществляется быстро и заканчивается раньше, чем в других областях, мы, как правило, очень редко встречаем случаи аномалий промежуточного и среднего мозга на уровне крыши этих отделов. С другой стороны, наиболее распространено кистозное расщепление позвоночника, как правило, сопряженное с различными видами спинномозговых грыж и других пороков развития. Высокая частота аномалий заднего, продолговатого и спинного мозга обусловлена тем, что нейруляция в спинном отделе зародыша продолжается наиболее длительное время.

Если нейруляция человеческого эмбриона начинается на 22-й день эмбрионального развития, то в постнейропорной зоне она завершается к 23-му дню, в пренейропорной зоне - к 24-му, а в районе спинного мозга - только на 26-й день развития. Таким образом, в различных зонах нейруляции нервная трубка остается открытой разное время. Из приведенных данных о продолжительности нейруляции в различных отделах ясно, что наиболее длительное время нейруляция проходит в спинном мозге. Понятно, что вероятность тератогенного воздействия на крайне нестабильный процесс нейруляции в спинном мозге значительно выше, чем на уровне промежуточного и среднего мозга.

Промежуточное положение занимает частота аномалий развития пренейромерной зоны. В зависимости от того, в какой период времени пренейропорного смыкания медуллярных валиков происходит тератогенное воздействие, результаты могут носить различный характер. Например, если тератогенное влияние оказывается на развивающуюся нервную систему в течение 23-го дня после оплодотворения, то будет поврежден самый ростральный участок пренейропорной области смыкания медуллярных валиков. В этом случае аномалия должна быть связана с закладкой и первичной дифференцировкой полушарий переднего мозга.

Связь между двумя этими процессами опосредована тем, что парные полушария переднего мозга возникают именно из рострального участка пренейропорного шва нервной трубки. Действительно, из литературы известны аномалии такого рода. Наиболее распространенным видом является алобарная прозэнцефалия, которая характеризуется полным неразделением полушарий переднего мозга. Полушария закладываются в виде единого выпячивания и сохраняются в таком виде у плодов и новорожденных. Понятно, что дефект закладки парных полушарий неизбежно вызывает комплекс краниофасциальных изменений вентральной части этмоидного отдела. Как правило, изменениям подвергаются небо, нижняя челюсть и губная область. Если же тератогенное воздействие на нейруляцию постнейропорной области оказывается в течение 24-го дня развития, то отсроченные результаты будут иметь совершенно иной характер. Это связано с тем, что к началу 24-го дня развития пренейропорная волна смыкания медуллярных валиков уже пройдет половину зоны будущей дифференцировки полушарий переднего мозга. Исходя из предлагаемой гипотезы, следует ожидать в эмбриональной патологии появления не полностью разделенных полушарий переднего мозга. Речь идет о такой ситуации, когда полушария переднего мозга с одного края должны быть разделены, а с другого - представлять собой единое морфологическое образование. Этот вывод предлагаемой гипотезы подтверждается результатами исследований аномалий головного мозга плодов и новорожденных. В ряде случаев было найдено частичное разделение полушарий переднего мозга. Понятно, что варианты такой аномалии неизбежно должны быть, поскольку достаточно очень небольшой разницы во времени тератогенного воздействия, чтобы получить индивидуальную форму семилобарной голопрозэнцефалии.

Сходную вариабельность результатов может дать нарушение нейруляции в постнейропорном поле. В первую очередь это мозговые грыжи и нарушение дифференцировки четверохолмия. Однако аномалии этой области довольно редки, что подтверждается небольшим числом известных случаев нарушений развития постнейропорного поля.

Поскольку в нервной пластинке эмбрионов человека существуют три зоны автономной и асинхронной нейруляции, предлагаемая гипотеза дает ответ на природу и происхождение аномалий негенетической природы, проявляющихся в различных отделах нервной системы. На 23-й день развития тератогенное воздействие на нейруляцию может привести к одновременному возникновению патологических изменений на уровне среднего, переднего и заднего мозга. Однако уже на 24-й день после оплодотворения могут возникнуть аномалии одновременно в двух районах нервной трубки - продолговатом и переднем мозге, поскольку постнейропорное смыкание медуллярных валиков к этому времени завершено. Этот вывод является частным следствием предлагаемой гипотезы и подтверждается многочисленными наблюдениями, известными из литературы

Заключение

Анализ нейруляционных аномалий позволил установить, что развитие нервной системы человека наиболее неустойчиво между 21-м и 27-м днями после оплодотворения, когда происходит активное изменение формы мозга, а неспецифическое нарушение или задержка смыкания нервных валиков приводит к возникновению эмбриональной патологии нервной системы. Различные формы эмбриональных аномалий головного мозга человека возникают в результате трех вариантов нарушения нейруляции. Открытая пренейропорная область вызывает аномалии переднего мозга и этмоидного отдела. Остановка нейруляции в постнейропорной зоне приводит к аномалиям промежуточного, среднего мозга и окципитального региона головы. Нарушение нейруляции в каудальной области нервной трубки является причиной спинномозговых аномалий. Вышеуказанные аномалии формируются в результате локальных нарушений нейруляции, которые являются первопричиной морфогенетической патологии развития нервной системы. Вполне допустимо предложить классифицировать ранние эмбриональные аномалии нервной системы по принципу их морфогенетического происхождения, а не по финальным состояниям плода.

Список литературы:

Лазюк Г. И. Тератология человека. - М., 1979.

Савельев С. В. // Аналитические аспекты дифференцировки. - М., 1991 .

Савельев С. В., Черников В. П. // Изв. АН СССР. Сер. биол. - 1992

Дудел Дж. и др. Физиология человека, пер. с англ., т. 1-4, М., 1985

Савельев С. В. Формообразование мозга позвоночных.

Лабораторные методы исследования в клинике, под ред. В.В. Меньшикова, с. 222, М., 1987

Савельев С. В., Бесова Н. В., Истомин А. А. // Морфология. - 1992.

Мазурин А.В. и Воронцов И.М. Пропедевтика детских болезней, с. 322, М., 1985

Руководство по педиатрии, под. ред. У.Е. Бермана и В.К. Вогана, пер. с англ., кн. 2, с. 337, VI., 1987

Савельев С. В. // Журн. общ. биол. - 1993