Fertilizace Vývoj embrya a plodu Příprava gamet Mechanismy oplodnění Příprava oocytu Oocyt musí projít řadou změn, než je schopen oplodnění = maturace oocytu (ovariální cyklus) 1. Folikulární fáze vyzrávání několika folikulárních buněk, pod vlivem FSH dochází k růstu vybraného (dominantního) folikulu s jeho oocytem Graafův folikul, roste žloutkový váček obklopený granulózními buňkami, dozrává i jádro oocytu (2n,4C) 2. Ovulační faze vrchol LH píku, Graafův folikul praská; oocyt je uvolněn, dokončuje se první meióza (1n,2C) a vytvoří se první pólové tělísko; začíná druhá meióza a zastavuje se v metafázi; maturace cytoplazmy; buňky granulózy se přeskupují z vnějšku k zona pelucida; vytváří se perivitelinní prostor mezi oocytem a zona pelucida; zvýšená koncentrace progesteronu ve folikulární tekutině 3. Luteální fáze přeměna folikulárních buněk ve žluté tělísko (corpus luteum), které produkuje progesteron, nedojde-li k oplození, žluté tělísko zaniká a vzniká bílé tělísko (corpus albicans) Příprava oocytu Příprava spermií, fertilizace Kapacitace spermií Hyperaktivace spermií Interakce spermie se zonou pellucidou (ZP) Akrozomální reakce (AR) a průnik do vajíčka Kapacitace spermií Série změn trvající několik hodin, které učiní spermie schopnými oplození nastává po proniknutí spermií do reprodukčního traktu ženy modifikace adherentních proteinů seminální plazmy reorganizace proteinů a lipidů plazmatické membrány Plazmatická membrána spermií obsahuje: plasmalogeny tvoří membránové domény, na které se váží glykosaminoglykany chrání spermie na cestě k vajíčku a zabraňují předčasné akrozomální reakci polynenasycené acylové skupiny destabilizují lipidovou dvojvrstvu cholesterol během kapacitace je vázán na albumin a lipoproteiny přítomné v děloze a folikulární tekutině rozvolnění membrány snazší splynutí s oolemou vajíčka 1
Hyperaktivace spermií v nadvarleti jsou spermie inaktivní nebo vykazují jen slabou motilitu výrazný pohyb získají až v seminální plazmě nebo fyziologickém médiu (bičík se výrazně vlní a ohýbá) pohyb je nezbytný k oplození (pohyb vejcovodem, penetrace mukózní substance, penetrace zona pellucida) Regulace hyperaktivace: extracelulární vápník místem působení je axonema, přitéká po uvolnění cholesterolu z mebrány camp bikarbonát další metabolické substráty Interakce spermie se zona pellucida Proniknutí přes folikulární buňky obklopující vajíčko akrozomální reakce (hyaluronidáza akrozomu rozpouští glykosaminy, které spojují folikulární buňky) spermie dosáhne zona pellucida průnik již bez akrozómu (jen s jeho zadní membránou ležící nad přední části jádra tato membrána obsahuje zonální lysiny) interakce přes specifické povrchové vazebné receptory i. D-manosidáza vazba spermie na ZP3 protein, iniciace akrozomální reakce ii. tyrozin kináza (ZRK zona receptor kinase) regulace exocytózy akrozómu shlukování receptorů na hlavičce spermie stoupající koncentrace intracelulárního Ca 2+ fúze membrán Akrozomální reakce a průnik do vajíčka fúze membrán je doprovázena lipolytickou aktivitou spermie z akrozomu jsou uvolňovány složky umožňující průnik ZP spermie projde ZP přímý kontakt s plazmalemou oocytu Oocyt odpovídá řadou změn, které zabraňují polyspermii: 1. elektrická vstup Na + iontů depolarizace oolemy = oplozovací reakce; první dočasný blok 2. kortikální reakce trvalý blok; vylití obsahu kortikálních granul do prostoru mezi plazmatickou a vitelinní membránou (proteiny kortikálních granul mění strukturu plazmatické membrány a ZP stává se tak nepropustnou pro další spermie; proteázy ruší peptidové spoje mezi plazmatickou a vitelinní membránou vzniká perivitelinní prostor) po kortikální reakci se dokončí druhé meiotické dělení vajíčka a na molekulární úrovni změny nutné pro přijetí genetického materiálu spermie Akrozomální reakce a průnik do vajíčka Akrozomální reakce a průnik do vajíčka spermie do vajíčka pronikne i s bičíkem a mitochondriemi postupně však dojde k jejich rozpuštění a veškeré mitochondrie budoucího jedince jsou zděděny pouze po mateřské linii jádro spermie je postupně dekondenzováno a formuje se v samčí pronukleus (prvojádro) současně se vytváří i samičí pronukleus prvojádra se postupně přibližují až dojde k jejich splynutí za pohyb prvojader zodpovídá otcovská centriola (děje se pomocí mikrotubulů tvoří paprsčitou strukturu = spermaster) jakmile se jádra dostanou k sobě, začíná syntéza DNA (trvá asi 12 hodin) Oplodnění k oplodnění nejčastěji dochází v ampulární části vejcovodu vajíčko je schopno oplození 12-24 hod. po ovulaci spermie mohou v ženském reprodukčním traktu přežívat 2-5 dní rýhování začíná již ve vejcovodu (do dělohy přichází embryo ve stádiu blastocysty) 2
Oplodnění Oplodnění Co přináší embryu spermie: 1 sada autochromozómů 1 chromozóm X nebo Y centriola (schopnost dělení) molekuly RNA nutné pro časný vývoj zárodku aktivace (SOAF = sperm oocyte activating factor) (mitochondrie otcovského původu jsou aktivně ničeny) Co přináší embryu oocyt: 1 sada autochromozómů 1 chromozóm X mitochondrie ribozómy a další RNA cytoplazma s řadou buněčných struktur ochrana proti polyspermii Začátek těhotenství Vývoj embrya a plodu Blastogeneze Embryogeneze Organogeneze Gestace začíná prvním dnem krvácení poslední menstruace před oplozením trvá ~ 280 dní (40 týdnů; 10 lunárních měsíců) k fertilizaci dochází kolem 14. dne cyklu 1. Pregestační stádium období mezi poslední menstruací a oplodněním vajíčka 2. Pre-embryonální stádium dělení a vznik blastocysty přemístění embrya do dělohy (k uhnízdění dochází asi sedmý den) 3. Embryonální stádium začíná implantací blastocysty; pokračuje blastogenezí a embryonální organogenezí Rýhování série mitotických dělení mezi 4-8 bun. stadiem dochází k zapojení embryonálního genomu do té doby se uplatňují geny a jejich produkty mateřského původu (některé geny však mohou být exprimovány i dříve, několik genů určujících pohlaví je aktivních již od stadia prvojader) projevuje se rozdílná exprese genů v závislosti na tom, zda pocházejí od otce či od matky (imprinting) začíná diferenciace buněk (postupné omezování vývojového potenciálu) v závislosti na lokalizaci buněk (vně, uvnitř) po 8 bun. stadiu se začínají vytvářet mezibuněčné kontakty (spoje) kompaktace, komunikace a vzájemné působení buněk, umožnění vzniku dutin morula již sestává z vnitřní a vnější buněčné masy 3
Implantace Implantace = přichycení embrya k děložní sliznici 1. Přiblížení blastocysta najde implantační místo (specifické místo na zadní straně dělohy) embryonální pól je směrován k povrchovému děložnímu epitelu 2. Adheze po přímém kontaktu blastocysty a děložního epitelu vzniká trofoektoderm (E+P cadherin, konexiny, integriny) 3. Invaze embryonální trofoblast penetruje skrz epitel, rozrušuje bazální membránu a postupuje do stromatu (max. děložní receptivita 20-24 dní po ovulaci) buňky stromatu děložní sliznice reagují na invazi trofoblastu změnou ve velké polygonální buňky naplněné glykogenem a tuky = deciduální reakce Molekulární mechanismy implantace během kompaktace embrya se objevují receptory pro CSF (colony stimulating factor) blastocysta sekretuje molekuly ovlivňující ovariální aktivitu a endometrium (hcg, EPF = early pregnancy factor) orientace blastocysty k endometriu interleukin-1 přiblížení blastocysty k endometriu IL-8, MCP-1 (monocyte chemotactic protein) ukotvení blastocysty k endometriu E-kadherin na blastocystě exprimovány receptory pro LIF (leukocyte inhibitory factor) diferenciace cyto- a syncytiotrofoblastu, vliv na sekreci hcg EGF, PAF integriny interakce s děložní sliznicí Molekulární mechanismy implantace Integriny = adhezní děložní molekuly membránové glykoproteiny (heterodimery) zprostředkující vazbu mezi buňkami a extracelulární matrix koexprese jednotlivých podjednotek během implantace na žlaznatém epitelu α 1 subjednotka přítomna pouze v luteální fázi α 4 subjednotka exprimace 14.-24. den cyklu β 3 subjednotka 20. den cyklu, je selektivně regulována blastocystou (zprostředkováno embryonálním interleukinem IL-1) trofoblast sekretuje proteolytické enzymy (matrixmetaloproteinázy, kolagenázy, gelatináza, serinové proteinázy) Implantace 7. den Implantace 13. den Blastogeneze Embryoblast diferencuje ve dvě rozdílné buněčné vrstvy (bilaminární embryonální disk) epiblast dorzální zárodečná vrstva (vznik AS) hypoblast ventrální zárodečná vrstva (vznik primárního YS) (fúze hypo- a epiblastu = prochordální destička = místo budoucích úst) Trofoblast syncytiotrofoblast (vnější) pokračuje v růstu do endometria a tvoří syncytium; produkuje hcg cytotrofoblast (vnitřní) se dělí mitoticky a vznikají primární choriové klky Extraembryonální mezoderm = nová vrstva buněk odvozených z epiblastu, vyplňuje prostor mezi trofoblastem a amnionem somatický tvoří spojující stopku a pokrývá amnion viscerální pokrývá žloutkový váček 4
Blastogeneze hypoblast produkuje další buňky, které migrují podél exocélomové mebrány, proliferují a tvoří další dutinu žloutkový váček v jednom pólu blastocysty se z buněk embryoblastu vyvine zárodečný terčík = embryonální disk (plochá kruhová oblast vázaná na YS a AS) v mezodermu obklopujícím žloutkový a amniový váček se tvoří prostory, které splývají v extraembryonální célom, který expanduje a vytvoří choriovou dutinu jediné místo, kde extraembryonální mezoderm kříží choriovou dutinu = spojovací stopka (později je z ní pupečník) z primárního mezodermu zbude mezi zárodečným terčíkem a choriem pouze pruh, do kterého vroste výběžek entodermu (alantois) Formace primitivního proužku 1. primitivní žlábek 5. kardiální destička 2. primitivní jamka 6. amnionová membrána 3. primitivní uzel 7. mezoderm 4. orofaryngeální membrána 8. entoderm 9. kloakální membrána Gastrulace embryonální disk se začíná kolem střední linie ztenčovat, migrují sem buňky epiblastu a jejich proliferací vzniká primitivní proužek na počátku 3.týdne migrují buňky ektodermu skrz primitivní proužek a tvoří mezoderm trilaminární embryonální disk buňky paraxiálního mezodermu (nejblíže k prim. proužku) migrují do oblasti primitivního uzlu (kraniální část) a tvoří pár cylindricky tvarovaných segmentů v bezprostřední blízkosti neurální trubice a notochordu další segmentace = somity (tvoří se kraniokaudálně), obsahují prekurzorové buňky pro osovou kostru (sklerotomy), příčně pruhovanou svalovinu krku, trupu a končetin (myotomy) a pro kůži a podkožní tkáň (dermatomy) zůstává 35 37 párů somitů (vývoj orgánů) Gastrulace střední mezoderm vznik urogenitálního hřebínku (ledviny a gonády), buněčná masa krku a hrudníku, segmentovaná část = nefrotomy zadní mezoderm dvě tenké vrstvy obklopující intraembryonální célom (budoucí tělní dutiny peritoneální, pleurální, perikardiální) somatopleura pokrývá ektoderm, zahrnuta do tvorby laterální a ventrální části embrya splanchnopleura pokrývá entoderm, zahrnuta do tvorby trávicího ústrojí Trilaminární embryonální disk 21. den 1. paraxiální mezoderm 2. střední mezoderm 3. zadní mezoderm 4. notochord 5. amnion 6. intraembryonální célom 7. entoderrm 8. ektoderm 9. somatopleura (mezoderm+ektoderm) 10.splanchnopleura (mezoderm+entoderm) 11.neurální žlábek 12.neurální destička 5
Ohýbání embrya na začátku 3. týdne se plochý embryonální disk vyvíjí do cylindrické struktury tvaru C tvorba břišní stěny ohraničení embrya, rozlišení jednotlivých orgánů uzavření mezo- a entodermu, které jsou obklopeny ektodermem (později vytváří kůži) v hlavové oblasti vytvořena kardiální destička tvorba bránice rozdělující célom na hrudní a břišní dutinu Cefalokaudální ohýbání embrya faryngeální membrána se rozšiřuje směrem k oblasti úst a kardiální destička se posouvá z kraniální oblasti do oblasti hrudníku po tomto ohybu lze rozeznat kraniálně mozek následovaný ústy, srdce a bránici entoderm pod faryngeální membránou je obklopen částí kardiální destičky a z této oblasti vzniká hltan, štítná žláza, jícen a plíce faryngeální membrána, která odděluje ústa (ektoderm) od jícnu (entoderm), později atrofuje kaudální oblast se ohýbá až po ohnutí hlavové oblasti Laterální ohýbání embrya laterálně ležící struktury se stávají ventrálními některé struktury ležící ve středu jsou stlačovány k sobě a fúzují (mediální část splanchnopleury tvoří dorzální mezenterium) laterální ohýbání entodermu dává vznik vnitřní výstelce gastrointestinálního traktu entoderm, který se uzavřel na obou stranách tvoří trubici (předchůdce předního, středního a zadního střeva) intraembryonální célom se postupně odděluje a tvoří intraembryonální célomový kruh Blastocysta 120 µm Bilaminární embryonální disk (plochý, kruhovitý) 0,2 mm ( 14.den) Trilaminární embryonální disk (hruškovitý) 1,5 mm x 0,8 mm ( 20.den) na konci 4.týdne je embryo 3,5-4 mm dlouhé a mění tvar z cylindrického na typický C tvar (dorzálně konvexní) Organogeneze počátkem organogeneze je tvorba somitů notochordální destička indukuje přeměnu vrchní vrstvy ektodermu na neuroektoderm v kraniální části se většina neuroektodermu ze zárodečného disku vyvíjí v mozkovou destičku a ta se na počátku tvorby somitů dělí do tří primárních částí mozku (přední, střední a zadní mozek) po uzavření nervové trubice se notochordální destička odděluje od nervové tkáně jako notorchod a stává se základní organizační strukturou páteře frontální část předního mozku dá vzniknout sítnici migrující neuroektodermální buňky vytvářejí neurální hřebínek přiléhají k somitům a tvoří spinální ganglia (ostatní buňky neurálního hřebínku migrují a přispívají k vzniku orgánů) Organogeneze Během následujících 20-30 dnů se objeví prvotní vývojová stádia nejdůležitějších orgánů: mozkové a sítnicové váčky; ušní plakody (základ vnitřního ucha); míšní kanál; neurální hřebínek + spinální ganglia; olfaktorické plakody (zahajují vznik mozkových hemisfér a nosu); faryngeální oblouky (spojeny s tvorbou vnějšího a středního ucha, jazyka a některých orgánů lokalizovaných v krku); základní komponenty pohybového systému; základ slinivky uvnitř perikardiální dutiny pulzuje srdeční klička a probíhá cirkulace krevních tělísek poskytovaných žloutkovým váčkem z buněk žloutkového váčku vzniká endodermální zažívací trubice a segmentuje v přední, střední a zadní střevo v pleuroperitoneální dutině vznikají dýchací orgány (průdušky) tvorba célomové dutiny umožňuje počáteční vývoj ledvin a gonád 6
Organogeneze 4.týden: 1,5-3,5 mm; na dorzální straně již 4-12 somitů; začíná neurulace, ~28. den se formuje břišní stěna; objevují se první dva faryngeální oblouky (1.=mandibulární; 2.=jazylkový); viditelné tlukoucí stdce 5.týden: 2,5 7 mm; na dorzální straně 30 a více somitů; rychlý vývoj nervového systému (hlavně mozku); vývoj obličejové části; uzavírání neuropórů; vznikají oční váčky, optický pohárek a základ čočky; základ nosu; ušní jamka 6.týden: v blízkosti prvních FO vývoj tří oddílů ucha; základ urogenitálního systému; střevní klička invaduje do extraembryonálního célomu do oblasti pupečníku; z neurálního hřebínku vznikají kraniální a spinální ganglia; rychlá diferenciace končetin; začíná chondrogeneze Organogeneze 7.týden: na končetinách lze rozeznat prsty; diferenciace srdeční svaloviny; hematopoéza v játrech; začíná osifikace horních končetin 8.týden: 3 cm; hlava zabírá polovinu velikosti embrya; obličej již vykazuje typický lidský vzhled; definitivně vyvinuty oči a uši; první pohyby embrya; ocasní část atrofuje 13.týden: pozdní embryonální stádium; končetiny plně diferencované včetně prstů, na kterých jsou zřetelné nehtové destičky a vytvořena papilární linie; víčka plně vytvořena a zavřena; změny při tvorbě kůže (vícevrstevná epidermis); viditelné vlasové folikuly Vývoj nervového systému Neurulace spojena s uzavíráním nervové trubice: indukční efekt notochordu = buňky ektodermu ležící na povrchu se transformují do neuroektodermu 19.den se objevuje neurální destička (výrazné zhuštění ektodermu k primitivnímu proužku) na kraniálním konci je širší a obsahuje oblast budoucího mozku, na kaudálním konci je užší a dává vzniknout míše neurální destička se skládá do neurální trubice (je na obou koncích otevřená = přední a zadní neuropór spojující lumen n. trubice s dutinou amnionu) přední neuropór se uzavírá 27. den a stává se z něj lamina terminalis zadní neuropór se uzavírá 28/29. den a stává se z něj filum terminalis při skládání n. destičky některé buňky oddělují na její laterální část a diferencují v buňky neurálního hřebínku lumen n. trubice vytváří mozkové komory a centrální míšní kanál Vývoj nervového systému 1. neurální destička 2. primitivní proužek 3. primitivní uzel 4. neurální žlábek 5. somity 6. řez amnionem 7. neurální rýha 19. den 25. den 1. neurální trubice 2. neurální rýha 3. neurální žlábek 4. somity 5. neurální hřebínek 6. výstupek perikardia 7. kraniální neuropór 8. kaudální neuropór 28. den 29. den Vývoj nervového systému kolem 4. týdne neurální trubice formuje tři základní váčky: prosencefalon (přední mozek), mesencefalon (stř. mozek), rhombencefalon (zadní mozek) kolem 6. týdne je již patrno pět sekundárních váčků: telencefalon, diencefalon, mesencefalon, metencefalon, myelencefalon v 8. týdnu vyplňuje mícha celou délku páteřního kanálu dura mater vzniká z mezodermu, který obklopuje n. trubici pia mater + arachnoidea vznikají z buněk n. hřebínku 7
Vývoj nervového systému Vývoj nervového systému z neuroektodermu vznikají neuroblasty a vytvářejí všechny neurony CNS glioblasty (z neuroektodermu) tvoří podpůrné buňky CNS astrocyty obklopují krevní kapiláry radiální gliové b. vodící fce pro migrující neuroblasty oligodendrocyty produkce myelinu ependymocyty výstelka dutin mozku a centrálního kanálu tanycyty transport látek buňky choroid plexus bariéra mezi krví a mozkomíšním mokem mikroglie (Hortegovy b.) vznikají z monocytů kostní dřeně, migrují do CNS, kde fungují jako makrofágy Vývoj oběhového systému Vaskulogeneze = tvorba krevních váčků mezoderm diferencuje do angioblastů tvořící angiogenní shluky (z angioblastů kolem těchto shluků vzniká výstelka krevních cév) začátek tvorby cév je v extraembryonálním mezodermu kolem žloutkového váčku (~17.den) a později v mezodermu plodu Hematopoéza (tvorba krevních buněk) začíná kolem 3.týdne angioblasty uvnitř shluku angiogenních buněk dávají vznik primitivním krevním buňkám na začátku 5.týdne přebírá hematopoézu část embryonálních orgánů (játra, slezina, brzlík, kostní dřeň) Vývoj oběhového systému Během hematopoézy je tvořeno několik typů hemoglobinu: 1. δ 2 ε 2 syntetizován během nejčasnější embryonální periody ještě ve žloutkovém váčku 2. α 2 γ 2 fetální forma tvořena v játrech; predominantní forma během těhotenství (vysoká afinita pro kyslík oproti dospělému hemoglobinu); přenos kyslíku z maternální do fetální krve 3. α 2 β 2 postupně nahrazuje předešlou formu, jakmile se hematopoéza přesune do kostní dřeně (~30.týden) = dospělá forma hemoglobinu Vývoj oběhového systému Primitivní srdeční trubice mezodermální původ nejdříve vzniká pár endokardiálních trubic, které fúzují do primitivní srdeční trubice, která se dále vyvíjí v endokard mezoderm v okolí srdeční trubice se vyvíjí v myokard a epikard primitivní srdeční trubice tvoří pět rozšíření (truncus arteriosus, bulbus cordis, primitivní komora, primitivní předsíň, sinus venosus) vnitřek primitivní srdeční trubice se postupně rozděluje do čtyř konečných oddílů formací přepážek: 1. aorticopulmonární rozděluje truncus arteriosus na aortu a plicní tepnu 2. atrioventrikulární rozděluje AV kanál na pravý a levý 3. atriální rozděluje primitivní předsíň na levou a pravou 4. interventrikulární rozděluje primitivní komoru na levou a pravou Vývoj trávicího sytému Primitivní trávicí trubice rozdělena na přední, střední a zadní střevo je vytvořena inkorporací části žloutkového váčku do embrya během kraniokaudální a laterální formace vnitřní epitel a žlázy odvozeny z entodermu sliznice, pobřišnice a svalstvo odvozeny z mezodermu trachoezofageální přepážka rozděluje přední střevo na jícen a průdušnici během 4.týdne se vytváří dilatace na předním střevu a vzniká žaludek další deriváty předního střeva: játra, žlučník a žlučové cesty, slinivka deriváty středního střeva: spodní část dvanácterníku, slepé střevo, lačník, kyčelník, vzestupný tračník, 2/3 příčného tračníku deriváty zadního střeva: poslední 1/3 příčného tračníku, sestupný tračník, esovitý tračník, konečník, řitní otvor 8
Vývoj vylučovacího sytému střední mezoderm tvoří nefrogenní provazec: pronefros - nefunkční, později kompletně zaniká mezonefros funkční jen krátký čas, zaniká kromě mezonefrické (Wolffovy trubice) metanefros dává vznik ledvinám močový měchýř vzniká z vrchní části urogenitálního sinu, který je pokračováním alantois močová trubice vzniká ze spodní části urogenitálního sinu Nadledvinky: kůra mezodermální původ dřeň z buněk neuráního hřebínku Vývoj vylučovacího sytému Vývoj dýchacího systému první známky vývoje na ventrální stěně předního střeva (formace dýchacího divertikula - DD) DD je zpočátku otevřen (komunikace s předním střevem) až do tvorby trachoezofageálního septa zadní konec DD se rozšiřuje a tvoří základ plic rozdělení na dvě bronchiální větve v 5.týdnu bronchiální pupeny tvoří primární průdušky, které se dále dělí na sekundární (3 vpravo a 2 vlevo) a ty se dále dělí na terciární (10 vpravo a 8-9 vlevo) jak se průdušku vyvíjejí, expandují do primitivní pohrudniční dutiny pohrudnice vzniká z mezodermu vývoj plic má 4 periody: glandulární (5.-17.týden), kanalikulární (16.-25.týden), terminální váček (24.týden-porod), alveolární (porod-8 let) Pohlavní determinace Vývoj dvou párů trubic: 1. mezonefrická (Wolffova) primární uretra, vstupuje do kloaky; její růst je závislý na androgenech (vyžaduje přítomnost testosteronu a jeho receptorů); později se z ní vyvíjejí varlata, chámovod a definitivní močová trubice 2. paramezonefrická (Müllerova) její kaudální část fúzuje do uterovaginálního kanálu (primordium dělohy, vagíny a vejcovodů) u mužů je Sertoliho buňkami od 7.týdne syntetizován anti-müllerian hormon (AMH) a v přítomnosti specifických receptorů v cílové tkáni Müllerova trubice zaniká Pohlavní determinace Vývoj vnějších genitálií: jejich primordia jsou u obou pohlaví stejná pocházejí ze struktur lokalizovaných kolem kloakální membrány, která zaslepuje terminální část zadního střeva na konci 7.týdne je kloaka rozdělena urorektální přepážkou na rektum a urogenitální sinus a kloakální membrána se rozdělí na genitální a anální ( obě kolem 50.dne mizí) jakmile je urogenitální sinus otevřen dochází u mužů pod vlivem testosteronu a jeho receptorů k tvorbě penisu a šourku u žen je růst falusu limitován nedostatkem testosteronu a stává se z něj klitoris okraj uretrálního žlábku se mění na stydké pysky Pohlavní determinace Primordiální pohlavní buňky: všechny pohlavní buňky odvozeny od primordiálních zárodečných buněk (PZB), které představují speciální buněčnou linii vznikající velmi brzy z vnitřní buněčné masy blastocysty v bilaminárním embryu jsou PZB lokalizovány v ektodermu amniového váčku za germinálním diskem z této oblasti migrují skrz mezenterium do základů gonád na mediální straně urogenitální rýhy vývoj PZB mitotická proliferace a dvě meiotická dělení vývoj varlat indukován SRY genem na Y chromozomu vznikají spermatogonie a dochází k diferenciaci gonád vývoj vaječníků charakterizován masivní mitotickou proliferací PZB; oogonia diferencují do oocytů 9
Vývoj kostí a kosterních svalů každý somit má dorzolaterální část (dermatom tvoří pojivovou tkáň kůže) a ventromediální část (sklerotom mezenchym obratlů) po separaci sklerotomické části somitů se zbývající část přeměňuje do dermatomyotomu dávajícímu vznik kosterním svalům kostra se tvoří z mezenchymu (embryonální pojivová tkáň vyplňující prostor mezi epiteliálními strukturami) kondenzací mezenchymu vznikají základy chrupavek (blastemy) chrupavčité tělo vzniká akumulací sklerotomických buněk kolem notochordu Vývoj kostí a kosterních svalů perichondrální a endochondrální osifikace charakterizována přemístěním listů kostní tkáně na povrch chrupavky perichondrium z hypertrofované chrupavky poskytuje osteoklasty (rozpouštějí chrupavku) a osteoblasty tvořící kostní materiál (syntéza osteoidů = extracelulární materiál důležitý pro ukládání hydroxyapatitových krystalů) osifikace plochých kostí lebky je desmogenní (nepředchází jí stádium chrupavky) šlachy jsou spojeny s okosticí svaly jsou inervovány míšními neurony Vývoj hlavy a krku prvotní strukturou budoucí hlavy je protochordální destička v trilaminárním embryu k formaci hlavy a oblasti krku přispívá faryngeální aparát sestávající z oblouků, váčků, žlábků a membrán faryngeální oblouky obsahují mezoderm (tvorba svalů a cév) a buňky neurálního hřebínku (tvorba kostí) každý oblouk je spojen se svým kraniálním nervem 1. váček: epitel zvukovodu a dutiny stř. ucha 2. váček: epitel krční dutiny, patra, mandle 3. váček: příštitná tělíska, brzlík 4. váček: vrchní příštitná tělíska 1. žlábek: vnější ucho 1. membrána: bubínek Vývoj hlavy a krku 1. FO (CN V) m: žvýkací svaly nh: spodní a horní čelist, část kosti spánkové, jařmová k., patrové k., radličná k., kladívko, kovadlinka 2. FO (CN VII) m: mimické svaly, svaly středního ucha nh: třmínek, výběžek spánkové k., horní část jazylky 3. FO (CN IX) m: hltan, krkavice nh: zbývající část jazylky 4. FO (CN X) vrchní hrtanová větev m: svaly měkkého patra, hltanu, pstencový sval štítné žlázy, hrtanové chrupavky, pravá podklíčkoví tepna, aortální oblouk 6. FO (CN X) m: vnitřní hrtanové svaly, horní svaly jícnu, plicní tepny, Botallova dučej (ductus arteriosus) Deriváty ektodermu epidermis a adnexa kožní (žlázy potní, mazové, mléčná, vlas, nehet) vnitřní ucho (výstelka blanitého labyrintu), příušní žláza olfaktorické plakody čočka, epitel rohovky výstelka dutiny ústní a slinné žlázy adenohypofýza výstelka močové trubice, řitního kanálu, zevního zvukovodu čichové buňky Neuroektoderm nervový systém a mícha (neurony ) sítnice, duhovka, řasnatá tělesa, optický nerv, svaly panenky neurohypofýza, šišinka Deriváty buněk neurálního hřebínku Schwannovy buňky, ganglia kraniálních nervů, spinální ganglia, parasympatická ganglia GIT, gliové buňky, měkká plena mozková a pavoučnice melanocyty odontoblasty C buňky štítné žlázy dřeň nadledvinek kosti obličeje a lebky faryngeální oblouky 10
Deriváty mezodermu svalová tkáň příčně pruhovaná kosterní i srdeční svaly jazyka, oka, pojivové tkáně slezina, ledviny, hrtan, hltan, škára tvrdá plena míšní endotel krevních a lymfatických cest kosti a chrupavky močové a pohlavní ústrojí kůra nadledvin výstelka tělních dutin (hrudní, břišní, perikardové) Deriváty entodermu trávicí trubice (výstelka a žlázy) dýchací systém (výstelka a žlázy dých. cest, výstelka alveolů plicních) část vývodních cest močových výstelka žlučových cest výstelka středoušní dutiny a Eustachovy trubice štítná žláza a příštítná tělíska epitelové retikulum brzlíku hepatocyty slinivka břišní, krční mandle Geny podílející se na řízení pochodů embryonálního vývoje Homeotické geny (HOX geny, homeoboxy) odpovědné za základní životní funkce, kódují transkripční faktory, jsou nadřazeny ostatním genům jsou uspořádány do komplexů v přesně určeném pořadí, ve kterém se také realizují u člověka jsou 4 komplexy HOX genů (A, B, C, D) lokalizované na různých chromozomech (7, 17, 12, 2), jejich exprese je odlišná v čase i prostoru, jsou aktivní jen v určitých obdobích vývoje jejich produkty = transkripční faktory zahajují transkripci cílových genů to vede k regulaci základních procesů embryogeneze jako je segmentace, indukce, migrace buněk, diferenciace i programovaná smrt (apoptóza) podmiňují organogenezi neurální trubice, ledvin, plic, střeva jejich mutace vedou ke vzniku závažných vývojových vad PAX geny kódují další transkripční faktory Kontrolní mechanismy embryonálního původu IGF (insulin-like growth factor) stimulace fetálního metabolismu a koordinace feto-placentárního metabolismu Fetální inzulín nepřímý účinek v regulaci fetálního růstu (upravuje/tlumí expresi IGF); přímý vliv na tukovou tkáň a proliferaci buněk Fetální glukokortikoid společně s hormony štítné žlázy působí na maturaci plic a nervového systému Embryonální cholinesteráza aktivní v morfogenezi; schopna inaktivovat neurotransmitery Interleukin-1 důležitý při implantaci EGF; TGF; FGF Pohlavní hormony Fetální růstový hormon nemá účinek na prenatální růst Přehled vývoje embrya a plodu 1. LM: embryo 8 mm dlouhé s převažujícím hlavovým koncem; 20.den jsou již vytvořeny základy mozku, míchy a nervových uzlin; 21.-22. den začíná fungovat srdce; 28.den jsou již založeny základy obratlů, lebečních kostí, svalů a začínají být zřetelné základy očí, uší, rukou a nohou 2. LM: embryo 3 cm dlouhé, má již tvar lidského těla s velkou hlavovou částí, hmotnost 5 g; zřetelně jsou vytvořeny končetiny a na nich vyznačené prsty; mozek kontroluje čtyřicet základů kosterních svalů; nervy prorůstají do základů vnitřních orgánů; formují se čelisti se základy zubů; koncem měsíce žaludek vytváří žaludeční šťávu a ledviny začínají fungovat 3. LM: plod 9 cm dlouhý o hmotnosti 20 g; na končetinách jsou dobře patrné prstíky s papilárními liniemi; vytvořen chrupavčitý základ kostry; ze společného základu pro rodidla se začínají diferencovaně vyvíjet mužské nebo ženské pohlavní orgány;koncem 12.týdne již fungují všechny orgány a orgánové systémy; je dokončen vývoj placenty 4. LM: plod 16 cm dlouhý o hmotnosti 120 g; tělo je pokryto jemnou, svraštělou a červenou kůží; na celém povrchu těla je chmýří lanugo 5. LM: plod 25 cm dlouhý o hmotnosti 250 g; na hlavičce začínají růst vlasy, na prstech nehty; podkožní tukový polštář je velmi tenký; srdeční akci lze zjistit poslechem; aktivní pohyby plodu jsou již těhotnou vnímány Přehled vývoje embrya a plodu 6. LM: plod 30 cm dlouhý o hmotnosti 600 g; oční víčka jsou rozdělena; fungují kožní mazové a potní žlázy 7. LM: plod 35 cm dlouhý o hmotnosti 1200 g; v plicní tkáni se vytváří látka, která umožní rozvinutí plic antiatelektatický fa. 8. LM: plod 40 cm dlouhý o hmotnosti 1800 g; do podkožního vaziva se začíná ukládat tuk jako izolace i jako zásoba energie; zvyšuje se tvorba protilátek; začíná osifikace dlouhých kostí 9. LM: délka plodu 45 cm o hmotnosti 2700 g; podkožní tukový polštář je již vytvořen, na kůži mizí vrásky, kůže je napjatá; začíná mizet lanugo z břicha a obličeje 10. LM: plod má všechny známky zralosti: délku 48 až 50 cm, hmotnost 3300 až 3500 g; kůže je napjatá, růžová, pokrytá bělavou mazlavou hmotou - mázkem, vytvořeným kožními mazovými žlázkami; lanugo je jen na zádech mezi lopatkami; švy mezi lebečními kostmi jsou úzké, fontanely malé; nehty na rukou přesahují špičky prstů, na nohou dosahují špiček prstů; varlata jsou u chlapců sestouplá v šourku, u děvčátek překrývají velké stydké pysky malé stydké pysky a štěrbinovitě uzavírají poševní vchod 11
12