 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
генетические подходы к пониманию процесса развития
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
Основные достижения последних лет привели к значительному скачку в нашем понимании молекулярных механизмов тех процессов и явлений, которые ранее были только констатированы. Первым достижением является разработка новых молекулярных биотехнологий для контроля и управления экспрессией генов. Вторым является открытие механизмов и молекул, которые управляют развитием нервной системы удивительно сходным образом у различных животных. Например, как мы уже упоминали в главе 1, гены, которые управляют развитием глаза у развивающегося цыпленка, мышонка или человека очень сходны с генами, определяющими формирование глаза дрозофилы3). Таким образом, гены, определяющие развитие дрозофилы, грибов-дрожжей и нематод (C.elegans), часто имеют гомологов среди генов, определяющих развитие позвоночных. Третьим достижением является использование полосатой коралловой рыбы (zebra fish, официальное русское название «полосатый данио», Brachydanio rerio), впервые предложенной Страйзингером4), как особенно удачного объекта для изучения развития позвоночных5). Эмбрион полосатого данио прозрачен, что позволяет непосредственно наблюдать за отдельными клетками во время эмбриогенеза, который у данио происходит довольно быстро. Наиболее важным является то, что были разработаны приемы, при помощи которых у данио могут быть вызваны, контролированы и поддержаны на определенном уровне направленные мутации, что открывает дорогу к обнаружению важных генов позвоночных, которые могут иметь гомологов у некоторых видов более просто устроенных беспозвоночных6).
§ 1. Развитие нервной системы в раннем периоде
В раннем периоде морфогенеза позвоночных область гаструлы, из которой в дальнейшем формируется нервная система, представляет
| Рис. 23.1. Ранний морфогенез в эмбрионе позвоночного. Вид сзади на развивающийся эмбрион цыпленка в первый день жизни. (А) 5-6 ч.: образование и удлинение первичной полоски (В) 15-16 ч.: образование первичного желобка и Гензеновского узелка. (С) 19-22 ч.: образование головного отростка и нервной пластинки. (D) 23-24 ч.: образование нервного валика, хорды и мезодермальных сомитов. Fig. 23.1. Early Morphogenesis in the vertebrate embryo. Dorsal views of the first day in the development of a chick embryo. (A) 5-6 h: formation and elongation of the primitive streak. (B) 15-16 h: formation of the primitive groove and Hensen's node. (C) 19-22 h: formation of the head process and neural plate. (D) 23-24 h: formation of the neural fold, notochord, and mesodermal somites. (After Gilbert, 2000.) |
Глава 23. Развитие нервной системы 525
|
| Рис. 23.2. Образование нервной трубки в эмбрионе цыпленка. (А) Диаграмма нейруляции (В-Е) Микрофотограммы образования нервной трубки, сделанные при помощи сканирующего электронного микроскопа. (В) Нервная пластинка, образованная продолговатыми клетками в дорзальной области эктодермы. (С) Нервный желобок, образованный продолговатыми неирозпителиальными клетками и окруженный мезенхимальными клетками. (D) Нервные валики, покрытые уплощенными зпидермальными клетками. (Е) Нервная трубка, покрытая эпидермисом с расположенными по обеим сторонам сомитами и хордой внизу. Fig. 23.2. Formation of the Neural Tube in the chick embryo. (A) Diagram of neurulation. (B-E) Scanning electron micrographs of neural tube formation. (B) Neural plate, formed by elongated cells in the dorsal region of the ectoderm. (C) Neural groove, formed by elongated neuroepithelial cells and surrounded by mesenchymal cells. (D) Neural folds, covered by flattened epidermal cells. (E) Neural tube, covered by presumptive epidermis and flanked on the sides by somites and on the bottom by the notochord. (After Gilbert 2000; photographs kindly provided by K.W Tosney) |
собой простую полоску эктодермы (рис. 23.1). Клетки этой полоски находятся под влиянием факторов роста (включая два белка из семейства костных морфогенетических белков, ВМР-2 и ВМР-4), которые подавляют нервную дифференцировку и приводят к развитию эпидермальной ткани7). Затем из особого «организационного» региона гаструлы, названного Шпемановским организационным центром (Spemann organizer, в яйцах амфибий) или Гензеновским узелком (Hensen's node, у эмбрионов цыпленка и млекопитающих), происходит выделение свободно диффундирующих белков, которые блокируют действие этих факторов роста. Эти белки (известные как фоллистатин (follistatin), ноггин (noggin) и хордин (chordin)) активируют сигнальные каскады в клетках, расположенных рядом с организационным центром, что приводит к дифференцировке клеток в нейроны и формиро-
526 Раздел IV. Развитие нервной системы
| Рис. 23.3. Ранний период развития головного мозга человека. Вид сбоку на развивающийся мозг и схематический горизонтальный срез через пузыри. (А) На 4 неделе развития ЦНС человека состоит из трех первичных пузырей. (В) К 6 неделе развития можно различить пять вторичных пузырей. (С) В возрасте 2 месяцев серии складок, сужений и утолщений образуют различные области мозга. Дальнейшее развитие характеризуется преимущественным ростом конечного мозга в форме буквы «С» (показано стрелками). Fig. 23.3. Early Human Brain Development. Lateral views of the developing brain and corresponding schematic horizontal sections through the vesicles. (A) At 4 weeks of development the human CNS consists of three primary vesicles. (B) At 6 weeks of development five secondary vesicles can be distinguished. (C) By 2 months, a series of flexures, constrictions, and swellings form the various regions of the brain. Further development is dominated by rapid growth of the telencephalon in a "C" shape (arrow). (After Nolte, 1988.) |
ванию нервной пластинки. Нервная пластинка представляет собой полоски продолговатых нейроэктодермальных клеток, из которых в дальнейшем будет сформирована нервная система.
Нервная пластинка затем утолщается по своему краю, края ее приподнимаются, образуя нервные валики, которые сливаются друг с другом по средней линии, образуя полую нервную трубку (рис. 23.2). Процесс, благодаря которому осуществляется формирование нервной пластинки и превращение ее в нервную трубку, называется нейруляцией Некоторые из клеток, расположенные по краям нервных валиков, остаются между нервной трубкой и вышележащей эктодермой. Эти клетки формируют нервный гребень. Клетки нервного гребня мигрируют в направлении от нервной трубки и образуют большое разнообразие периферических тканей, в том числе нейроны и клетки-спутники в сенсорной, симпатической и парасимпатической нервной системе, клетки надпочечника, пигментные клетки эпидермиса, кости и соединительные ткани в области головы.
По мере развития в передней (головной или ростральной) части нервной трубки формируется серия утолщений, сужений и изгибов, образующих отдельные анатомические области мозга (рис. 23.3). Каудальная часть нервной трубки остается относительно простой по строению, сохраняя вид полой
Глава 23. Развитие нервной системы 527
трубки, и в дальнейшем на ее основе формируется спинной мозг.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: