EMBRIOLOGIA: HISTORIA, KIERUNEK I GAŁĘZIE - BIOLOGIA - 2025

Embriologia (z greckiego: embryon = owoców w macicy; logos = traktat), zwierząt (w tym ludzi), to nauka o wszystkich sprawach związanych z rozwojem, gdyż powstawanie zygoty do narodzin.

Rozwój rozpoczyna się, gdy jajeczko zostaje zapłodnione przez plemnik, tworząc zygotę. Jajka i plemniki to gamety. Powstają w wyniku gametogenezy w jajnikach samic i jądrach samców.

Źródło: pixabay.com

Produkcja gamet odbywa się w procesie podziału komórek zwanego mejozą. W tym procesie powstają cztery komórki lub gamety, które mają połowę chromosomów (N = haploid), które ma komórka somatyczna (2N = diploid). Zygota ma połowę chromosomów od matki, a drugą połowę od ojca. Dlatego jest diploidalny.

Wiedza o tym, jak przebiega prawidłowy rozwój zarodka i płodu oraz o przyczynach wad niemowlęcych po urodzeniu, jest pomocna w zwiększaniu prawdopodobieństwa prawidłowego rozwoju. Na przykład możliwe jest teraz chirurgiczne korygowanie niektórych wad płodu.

Historia embriologii

Embriologia w starożytności i do średniowiecza

W roku 3000 a. C. Egipcjanie myśleli, że bóg słońca, Aten, stworzył zarodek w kobiecie, nasienie w mężczyźnie i dał życie dziecku w kobiecie.

W roku 1416 a. C., hinduski traktat o embriologii, napisany w sanskrycie, opisuje, że jeden dzień po spotkaniu seksualnym tworzy się zarodek (Kalada), po którym tworzy się pęcherzyk (po 7 nocach), zwarta masa (po miesiącu), głowa (po dwóch miesiącach) i kończyny (po trzech miesiącach).

Pitagoras (570–495 pne) zaproponował, że ojciec dostarczył podstawowych cech potomstwa, co jest znane jako „spermizm”. Hipokrates, 460–377 a. C. stwierdził, że rozwój zarodka kurzego może być podobny do rozwoju człowieka.

Arystoteles (384–322 pne) napisał traktat o embrionach kurczaków i innych zwierząt. Z tego powodu uważany jest za twórcę embriologii.

Claudius Galenus (129–216 pne) napisał traktat o powstawaniu płodu, opisujący takie struktury, jak łożysko, owodnia i alantois.

Samuel-el-Yehudi, około 200 rne, opisał rozwój zarodka poprzez rozróżnienie sześciu etapów, od bezkształtnego zarodka do płodu.

Embriologia od renesansu do XVIII wieku

Leonardo da Vinci (1452–1519), przeprowadzając sekcję macicy ciężarnej, wykonał bardzo precyzyjne rysunki płodu.

William Harvey (1578–1657) uważał, że plemniki dostały się do macicy i uległy metamorfozie, przekształcając się w jajo, a następnie w zarodek.

Marcello Malpighi (1628–1694) i Jan Swammerdam (1637–1680), poprzez obserwacje mikroskopowe, dostarczyli informacji, które postulowali, potwierdzając teorię preformizmu, zgodnie z którą nasienie zawierało całe istoty ludzkie.

Regnier de Graaf (1641–1643) przeprowadził sekcje i obserwował jajniki różnych gatunków ssaków, w tym ludzi, opisując ciałko żółte (pęcherzyk Graafa).

Casper Friedrich Wolff (1733–1794) w swojej publikacji Theory of Generation z 1759 r. Argumentował, że narządy ciała nie istnieją przed ciążą, ale są tworzone etapami z niezróżnicowanego materiału.

Lázaro Spallanzani (1729-1799) przeprowadził testy zapłodnienia in vitro u płazów i inseminacji u psów, stwierdzając, że oocyty i nasienie są niezbędne do zainicjowania rozwoju osobnika.

Heinrich Christian Pander (1794–1865) obserwował wczesny rozwój zarodków kurzych, opisując trzy listki zarodkowe: ektodermę, mezodermę, endodermę.

Współczesna embriologia

Karl Ernst von Baer (1792–1876) twierdził, że nasienie zawiera miliony ruchomych komórek, które nazwał plemnikami. Ponadto odkrył oocyty jajników ssaków, zygotę w jajowodach i blastocystę w macicy. Z tego powodu uważany jest za twórcę nowoczesnej embriologii.

Hans Spemann (1869–1941) wprowadził koncepcję indukcji w rozwoju zarodka, zgodnie z którą tożsamość niektórych komórek wpływa na rozwój innych komórek w ich środowisku. Spermann otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1935 roku.

Patrick Steptoe (1913–1988) i Robert Edwards (1925–) byli ginekologami i naukowcami, którzy umożliwili narodziny Louise Brown w 1978 r., Pierwszego dziecka urodzonego w wyniku zapłodnienia in vitro.

Edward Lewis (1918–2004), Christiane Nüsslein-Volhard (1942–) i Eric F. Wieschaus (1947–) otrzymali w 1995 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za odkrycie genów kontrolujących rozwój embrionalny.

Ian Wilmut (1944–) i jego koledzy jako pierwsi przenieśli jądro zróżnicowanej dorosłej komórki w celu stworzenia klonu ssaka, owcy o imieniu Dolly, który urodził się w 1996 roku.

Działy embriologii

Embriologia dzieli się na embriologię ogólną, embriologię systemową, embriologię opisową, embriologię porównawczą, embriologię eksperymentalną, embriologię chemiczną i teratologię.

Embriologia ogólna

Badanie rozwoju od zapłodnienia i zygoty, przez tworzenie i implantację blastocyst, tworzenie zarodków, aż do powstania zarodków. Zdarzenia te trwają osiem tygodni i są podzielone na okresy przed-embrionalne i embrionalne.

Embriologia systemowa

Badanie rozwoju narządów i układów w fazie embrionalnej.

Embriologia opisowa

Badanie na podstawie bezpośredniej obserwacji i opisu etapów rozwoju zarodka.

Embriologia porównawcza

Porównanie rozwoju zarodków różnych gatunków zwierząt. Gałąź ta związana jest z biologią porównawczą i integracyjną, która w latach dziewięćdziesiątych dała początek biologii rozwoju ewolucyjnego, znanej jako evo-devo.

Embriologia eksperymentalna

Eksperymenty na zwierzętach laboratoryjnych (szczury, myszy, płazy itp.) W celu zbadania rozwoju embrionalnego.

Embriologia chemiczna

Badanie biochemiczne blastocysty, zarodka i płodu do momentu urodzenia.

Teratologia

Badanie wpływu czynników zakaźnych, substancji chemicznych, promieniowania i innych czynników zewnętrznych, które zmieniają morfologię i funkcje płodu.

Embriologia człowieka

U ludzi opisano trzy etapy rozwoju prenatalnego: 1) okres przedarodkowy, od poczęcia do drugiego tygodnia; 2) okres formowania się zarodka, od drugiego do ósmego tygodnia; 3) okres płodowy, od dziewiątego tygodnia do urodzenia.

Ogólnie rzecz biorąc, rozwój prenatalny człowieka obejmuje tworzenie: 1) embrionu; 2) łożysko; 3) błony płodu; 4) jamy ciała i przepona; 5) układu mięśniowego, kostnego, oddechowego, sercowo-naczyniowego, pokarmowego, moczowego, rozrodczego i nerwowego; 6) głowę i szyję; 7) oczy i uszy.

Kluczowe etapy rozwoju embriologicznego

Tworzenie zarodka, łożyska i błon płodu

Po utworzeniu zygoty zaczyna się dzielić przez mitozę i zwiększa liczbę komórek bez zwiększania ich wielkości. Komórki zygoty nazywane są blastomerami. Po osiągnięciu 12 komórek tworzy się morula. Następnie tworzy blastocystę, która jest pustą kulą wypełnioną płynem.

Blastocysta ma wewnętrzną masę komórek na jednym biegunie. Jest otoczona cienką warstwą komórek zwanych trofoblastami, które są odpowiedzialne za przyczepianie go do ściany macicy, ostatecznie tworząc płodową część łożyska.

Jamy owodniowe i kosmówkowe otaczają zarodek. Jego ściany tworzą błony płodu. Wewnętrzna masa komórek tworzy przez gastrulację dysk zarodka dwuwarstwowego, utworzony przez epiblast (później ektodermę) i hypoblast (później endodermę). Ektoderma różnicuje się i tworzy trzecią warstwę: mezodermę.

Mezoderma tworzy między innymi kości, tkankę łączną, chrząstkę, układ sercowo-naczyniowy, limfatyczny i rozrodczy, nerki, skórę właściwą skóry. Ektoderma tworzy układ nerwowy. Endoderma tworzy przewód pokarmowy, płuca i drogi oddechowe.

W ciągu ośmiu tygodni większość narządów i układów już uformowała się, ale są niedojrzałe.

Tworzenie jam ciała i przepony

W czwartym tygodniu zarodek ma trójwymiarowy kształt i wykazuje fałdowanie w wyniku powstania cewy jelitowej. Wewnątrz zarodka tworzy się jądro lub zamknięta wnęka, zapoczątkowana przez warstwy somatyczne i trzewne bocznej płytki mezodermy.

Warstwa somatyczna mezodermalna tworzy ciemieniową błonę surowiczą, podczas gdy splanchniczna warstwa mezodermalna tworzy trzewną błonę surowiczą. Kiedy zarodek się fałduje, zrost z jamą kosmówkową zostaje utracony i tworzy się wnęka, która przechodzi z obszaru miednicy do obszaru klatki piersiowej.

Jama brzuszna powoduje powstanie jamy osierdziowej, opłucnej i otrzewnej. Przegroda poprzeczna dzieli jamę na dwie części: klatkę piersiową i jamę brzuszną (lub otrzewną). Jednak komunikacja między obydwoma jamami jest utrzymywana przez kanały okołotrzewnowe, które mają własne błony.

Nowo nazwane błony dzielą jamę klatki piersiowej na jamę osierdziową i jamę opłucnową i nazywane są fałdami opłucnowosierdziowymi. Od dwudziestego pierwszego dnia do ósmego tygodnia powstają ubytki.

Przepona jest utworzona głównie z przegrody poprzecznej i błony opłucnej. Przegroda poprzeczna zaczyna się na poziomie szyjki macicy około dwudziestego drugiego dnia. Otrzymuje unerwienie z nerwów rdzeniowych C3 - C5.

Trening układu mięśniowego, kostnego, oddechowego i sercowo-naczyniowego

Większość mięśni pochodzi z mezodermy przyosiowej. Powstają trzy rodzaje mięśni szkieletowych: gładkie i sercowe. Mięsień szkieletowy pochodzi z somitów, warstwy somatopleurycznej płytki bocznej i grzebienia nerwowego. Mięśnie gładkie trzewi. Przewód pokarmowy i mięsień sercowy mezodermy splanchnicznej.

Mezoderma stanowi większość kości i chrząstki. Komórki sklerotomu tworzą poszczególne kręgi. W rozwoju czaszki powstają dwie części: neurokranium i wiscerokranium. Żebra powstają w wyniku kostnienia chrząstkowych prekursorów. Skostnienie kości długich oznacza koniec okresu embrionalnego.

Rozwój układu oddechowego dzieli się na pięć etapów: 1) embrionalny, początkowy pączek i rozgałęzienie; 2) rzekomogruczołowy, pełne rozgałęzienie; 3) kanikularne, końcowe oskrzela; 4) dochodzi do kontaktu woreczków, końcowych worków i naczyń włosowatych; 5) pęcherzykowe, 8 miesięcy, całkowity rozwój bariery krew-powietrze.

Rozwój układu sercowo-naczyniowego rozpoczyna się od utworzenia rurki sercowej. Następnie następuje przegroda, rozdzielenie na przedsionki, komory i wielkie naczynia. Sepacja polega na utworzeniu dwóch przegród, które nie są całkowicie zamknięte aż do urodzenia.

Tworzenie układu pokarmowego, moczowego, rozrodczego i nerwowego

Rozwój układu pokarmowego rozpoczyna się, gdy listki zarodkowe wczesnego zarodka zwijają się w bok i do głowy i głowy. To popycha błonę żółtka do zarodka, tworząc w ten sposób rurkę jelitową, która jest podzielona na przednią (przyszłe gardło), środkową (przyszły przełyk) i tylną (przyszła dwunastnica, jelito, okrężnica i kanał odbytu).

Układ moczowy i rozrodczy można uznać za jeden, ponieważ mają wspólne pochodzenie embriologiczne i mają wspólne kanały. Oba układy powstają z pośredniej mezodermy, która tworzy grzebień moczowo-płciowy, podzielony na nerkowaty przewód i grzebień gonad.

Z sznurka nefrogennego powstają przedonercze, śródnercze i śródnercze, które biorą udział w tworzeniu się nerek. Układ płciowy rozwija się z grzebienia gonad. Rozwój żeńskiego lub męskiego układu rozrodczego zależy od pary chromosomów płciowych.

Układ nerwowy rozwija się w trzecim tygodniu od ektodermy. Początkowo tworzy się cewy nerwowe, których fałdy tworzą grzebień nerwowy. Tworzy się rdzeń kręgowy, który ma trzy warstwy: neuroepitelialną, płaszczową, brzeżną. Następnie powstają pęcherzyki śródmózgowia, międzymózgowia, śródmózgowia, śródmózgowia i śródmózgowia.

Rozwój głowy, szyi, oczu i uszu

Większość głowy i szyi jest utworzona z łuków gardła, worków i bruzd, a także z błon gardłowych. Struktury te tworzą aparat gardłowy i nadają zarodkowi charakterystyczny wygląd w czwartym tygodniu rozwoju.

Łuki gardłowe tworzą mezomeryczna mezoderma i komórki grzebienia nerwowego, które różnicują się odpowiednio na: 1) mięśnie i tętnice; 2) kość i tkanka łączna. Woreczki gardłowe składają się z wgłębień endodermy graniczącej z przednim jelitem.

Bruzdy gardłowe składają się z wgłębień ektodermy. Znajduje się między łukami gardłowymi. Błony gardłowe składają się z ektodermy, mezodermy i endodermy. Znajdują się między łukami gardłowymi.

W skład ucha wchodzą: ucho wewnętrzne, ucho środkowe, ucho zewnętrzne. W czwartym tygodniu ucho wewnętrzne rozwija się z płytki usznej ektodermy, która wklęsła, tworząc części łagiewne i workowate. Uszy środkowe i zewnętrzne pochodzą z pierwszych łuków gardła i komórek neurogleju.

Oczy pochodzą z pęcherzyka wzrokowego, który tworzy się z bocznej części przodomózgowia na początku czwartego tygodnia.

Bibliografia

1. Amundson, R. 2005. Zmieniająca się rola embrionu w myśli ewolucyjnej: struktura i synteza. Cambridge, Cambridge.
2. Coward, K., Wells, D. 2013. Podręcznik embriologii klinicznej. Cambridge, Cambridge.
3. Dudek, RW 2014. Embriologia. Wolters Kluwer, Filadelfia.
4. Lambert, HW, Wineski, LE 2011. Ilustrowany przegląd pytań i odpowiedzi Lippincotta dotyczący anatomii i embriologii. Wolters Kluwer, Filadelfia.
5. Lisowski, F. P, ​​Oxnard, CE 2007. Terminy anatomiczne i ich wyprowadzenie. World Scientific, Singapur.
6. Mitchell, B., Sharma, R. 2009. Embriologia: ilustrowany kolorowy tekst. Churchill Livingstone, Edynburg.
7. Moore, KL, Persaud, TVN, Torchia, MG 2013. Rozwijający się człowiek: embriologia zorientowana klinicznie. Saunders, Filadelfia.
8. Moore, LM, Persaud, TVN, Torchia, MG 2016. Zanim się urodzimy: podstawy embriologii i wad wrodzonych. Elsevier, Filadelfia.
9. Singh, V. 2012. Podręcznik embriologii klinicznej. Elsevier, New Deli.
10. Webster, S., de Wreede, R. 2016. Embriologia w skrócie. Wiley, Chichester.