Дробление зиготы

Особенности клеточного цикла и метаболизма

Процесс стартует в просвете яйцевода и финализируется при попадании эмбриона в полость матки. На ранних этапах вокруг зародыша сохраняется плотная оболочка оплодотворения. Она работает как жесткий барьер: не дает увеличиваться общему объему и блокирует поступление питательных веществ извне. Вся жизнедеятельность протекает исключительно за счет внутренних резервов.

Поскольку общий объем фиксирован, с каждым новым циклом дочерние клетки становятся всё мельче. В их делении практически отсутствует период $G_1$ (фаза роста перед синтезом ДНК). При этом количество ядер растет, а вместе с ним увеличивается масса ДНК и хромосомных белков. Доля цитоплазмы на одну клетку, напротив, стремительно падает. Биохимический смысл этого явления заключается в том, что компоненты материнской цитоплазмы активно перерабатываются в нуклеотиды для строительства ДНК и аминокислоты для синтеза гистонов.

Специфика дробления у человека

Для человеческого эмбриона характерны три ключевых признака дробления:

• Полное: дроблению подвергаются абсолютно все клетки зародыша.
• Неравномерное: образующиеся бластомеры различаются по размеру (формируются крупные и мелкие).
• Асинхронное: клетки делятся не в один момент. Из-за разной скорости деления могут возникать промежуточные стадии с нечетным количеством бластомеров (например, 3 или 5).

Вскоре после начала процесса клетки разделяются на два пула с разными функциями. Темные крупные бластомеры делятся медленно и становятся предшественниками эмбриобласта (из него сформируется само тело плода). Светлые мелкие бластомеры делятся очень быстро и образуют трофобласт — клеточный слой, обеспечивающий имплантацию в матку и последующее питание.

Хронология развития: от зиготы до бластоцисты

Увеличение числа клеток строго привязано ко времени, прошедшему с момента оплодотворения:

1. Первые двое суток (ранний этап): первое деление (стадия двух бластомеров) завершается спустя 30–32 часа. К 40 часам эмбрион состоит уже из четырех клеток.
2. Третьи сутки (72 часа): зародыш насчитывает от 12 до 16 клеток.
3. Четвертые сутки: формируется морула. Это плотный, лишенный внутренней полости клеточный комок, напоминающий тутовую ягоду. Она состоит из 32 бластомеров: примерно 3–4 из них — это медленные темные клетки (прошедшие 2 цикла деления), а оставшиеся 27–28 — быстрые светлые клетки (прошедшие около 5 циклов).
4. С четвертых по шестые сутки (поздний этап): на отметке 4–4,5 суток (58 клеток) и к 5,5 суткам (107 клеток) формируется бластоциста — зародышевый пузырек, внутри которого появляется полость, заполненная жидкостью.

Биологическая потенция клеток

В ходе первых двух-трех делений бластомеры сохраняют тотипотентность — каждый из них обладает равным потенциалом и способен дать начало целому организму. Если на этом этапе клетки диссоциируют (разделятся), это приведет к рождению однояйцевых близнецов.

Однако на стадии 8–16 бластомеров тотипотентность утрачивается. В клетках активируются синтетические процессы, они начинают визуально различаться, и запускается дифференцировка. В естественных условиях тотипотентность сохраняется только за клеткой-предшественницей первичных половых клеток.

В экспериментальной медицине тотипотентность можно индуцировать искусственно. Для этого в дифференцированные клетки тканей вводят специфические белковые транскрипционные факторы. Также генетический потенциал может быть реализован при клонировании — путем пересадки ядер соматических клеток в зиготу, лишенную собственного ядра (энуклеированную). При этом наибольшая успешность достигается, если донорами ядер выступают стволовые, а не обычные соматические клетки.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Строение и функции оболочки оплодотворения до момента имплантации
• Молекулярные механизмы дифференцировки на эмбриобласт и трофобласт
• Процесс кавитации: как именно формируется полость бластоцисты
• Экспериментальные методы индуцирования плюрипотентности и тотипотентности

Другие темы раздела «Ранние стадии внутриутробного развития человека»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.