Rozwój ludzkiego embrionu

Aby zrozumieć indywidualne cechy budowy ciała człowieka, należy zapoznać się z rozwojem ciała człowieka w okresie prenatalnym. Każdy człowiek ma indywidualne cechy wyglądu zewnętrznego i budowy wewnętrznej, których obecność jest uwarunkowana dwoma czynnikami. Przede wszystkim jest to dziedziczność - cechy odziedziczone po rodzicach, a także wynik wpływu środowiska zewnętrznego, w którym człowiek rośnie, rozwija się, studiuje, pracuje.

Rozwój indywidualny, czyli rozwój w ontogenezie, zachodzi we wszystkich okresach życia - od poczęcia do śmierci. W ontogenezie człowieka wyróżnia się dwa okresy: przedurodzeniowy (wewnątrzmaciczny, prenatalny; od greckiego natos - urodzony) i pourodzeniowy (pozamaciczny, postnatalny). W okresie wewnątrzmacicznym, od poczęcia do narodzin, płód (zarodek) znajduje się w ciele matki. W ciągu pierwszych 8 tygodni zachodzą główne procesy kształtowania narządów i części ciała. Okres ten nazywa się embrionalnym, a organizmem przyszłego człowieka jest zarodek (embrion). Począwszy od 9 tygodnia, kiedy zaczęły już pojawiać się główne zewnętrzne cechy człowieka, organizm nazywa się płodem, a okres płodowym.

Po zapłodnieniu (połączeniu plemnika i komórki jajowej), które zwykle następuje w jajowodzie, zrośnięte komórki płciowe tworzą jednokomórkowy zarodek – zygotę, która ma wszystkie cechy obu komórek płciowych. Od tego momentu rozpoczyna się rozwój nowego (córkowego) organizmu.

Pierwszy tydzień rozwoju embrionalnego

Jest to okres podziału zygoty na komórki potomne. W ciągu pierwszych 3-4 dni zygota dzieli się i jednocześnie przesuwa jajowodem w kierunku jamy macicy. W wyniku podziału zygoty powstaje wielokomórkowy pęcherzyk - blastula z jamą wewnątrz (od greckiego blastos - kiełek). Ściany tego pęcherzyka składają się z dwóch rodzajów komórek: dużych i małych. Ściany pęcherzyka - trofoblastu - powstają z zewnętrznej warstwy małych jasnych komórek. Później komórki trofoblastu tworzą zewnętrzną warstwę błon zarodka. Większe ciemne komórki (blastomery) tworzą skupisko - embrioblast (guzek zarodkowy, zarodek zarodka), który znajduje się przyśrodkowo od trofoblastu. Z tego skupiska komórek (embrioblastu) rozwija się zarodek i sąsiadujące z nim struktury pozazarodkowe (oprócz trofoblastu). Niewielka ilość płynu gromadzi się między warstwą powierzchniową (trofoblastem) a węzłem embrionalnym.

Pod koniec pierwszego tygodnia rozwoju (6-7 dzień ciąży) zarodek zostaje wszczepiony w błonę śluzową macicy. Komórki powierzchniowe zarodka, które tworzą pęcherzyk - trofoblast (od greckiego trophe - odżywianie, trophicus - troficzny, odżywczy), wydzielają enzym, który rozluźnia warstwę powierzchniową błony śluzowej macicy. Ta ostatnia jest już przygotowana do wszczepienia w nią zarodka. Do czasu owulacji (uwolnienia komórki jajowej z jajnika) błona śluzowa macicy staje się grubsza (do 8 mm). Rozwijają się w niej gruczoły maciczne i naczynia krwionośne. Na trofoblaście pojawiają się liczne wyrostki - kosmki, co zwiększa powierzchnię jego kontaktu z tkankami błony śluzowej macicy. Trofoblast przekształca się w odżywczą błonę zarodka, która nazywana jest błoną kosmówkową lub kosmówką. Początkowo kosmówka ma kosmki ze wszystkich stron, następnie kosmówki te są zachowane tylko po stronie zwróconej do ściany macicy. W tym miejscu z kosmówki i przylegającej błony śluzowej macicy rozwija się nowy narząd, łożysko (miejsce dziecka). Łożysko jest narządem, który łączy ciało matki z płodem i dostarcza mu pożywienia.

Drugi tydzień rozwoju embrionalnego

To etap, w którym komórki zarodka dzielą się na dwie warstwy (dwie płytki), z których powstają dwa pęcherzyki. Pęcherzyk ektoblastyczny (owodniowy) wypełniony płynem owodniowym powstaje z zewnętrznej warstwy komórek sąsiadujących z trofoblastem. Pęcherzyk endoblastyczny (żółtkowy) powstaje z wewnętrznej warstwy komórek węzła zarodkowego zarodka. Zarodek ("ciało") znajduje się w miejscu, w którym pęcherzyk owodniowy styka się z pęcherzykiem żółtkowym. W tym okresie zarodek stanowi dwuwarstwową tarczę składającą się z dwóch warstw zarodkowych: zewnętrznej - ektodermy (od greckiego ektos - na zewnątrz, derma - skóra) i wewnętrznej - endodermy (od greckiego ёntos - wewnątrz). Ektoderma jest zwrócona w stronę pęcherzyka owodniowego, a endoderma sąsiaduje z pęcherzykiem żółtkowym. Na tym etapie można określić powierzchnie zarodka. Powierzchnia grzbietowa sąsiaduje z workiem owodniowym, a powierzchnia brzuszna sąsiaduje z workiem żółtkowym. Jama trofoblastu wokół worka owodniowego i żółtkowego jest luźno wypełniona pasmami pozazarodkowych komórek mezenchymy. Pod koniec 2. tygodnia zarodek ma zaledwie 1,5 mm długości. W tym okresie tarcza zarodkowa pogrubia się w swojej tylnej (ogonowej) części. Tutaj zaczynają rozwijać się narządy osiowe (struna, cewa nerwowa).

Trzeci tydzień rozwoju embrionalnego

Okres formowania się trójwarstwowej tarczy. Komórki zewnętrznej, ektodermalnej, warstwy tarczy zarodkowej przesuwają się ku jej tylnemu końcowi, w wyniku czego powstaje grzbiet wydłużony w kierunku osi zarodka. Ten pasmo komórkowe nazywa się smugą pierwotną. W części główkowej (przedniej) smugi pierwotnej komórki rosną i rozmnażają się szybciej, w wyniku czego powstaje niewielkie wzniesienie - węzeł pierwotny (węzeł Hensena). Smuga pierwotna określa symetrię dwuboczną ciała zarodka, tj. jego prawą i lewą stronę. Położenie węzła pierwotnego wskazuje na koniec czaszkowy (głowowy) ciała zarodka.

W wyniku szybkiego wzrostu smugi pierwotnej i węzła pierwotnego, których komórki rosną na boki między ektodermą i endodermą, powstaje środkowa warstwa zarodkowa, mezoderma. Komórki mezodermy znajdujące się między warstwami tarczki nazywane są mezodermą wewnątrzzarodkową, a te, które migrują poza jej granice, nazywane są mezodermą pozazarodkową.

Niektóre komórki mezodermy w obrębie węzła pierwotnego rosną szczególnie aktywnie do przodu, tworząc wyrostek główkowy (strunowy). Wyrostek ten przenika między zewnętrzną i wewnętrzną warstwą od głowy do końca ogona zarodka i tworzy pasmo komórkowe - strunę grzbietową (strunę). Część głowowa (czaszkowa) zarodka rośnie szybciej niż ogonowa (ogonowa), która wraz z obszarem guzka pierwotnego wydaje się cofać do tyłu. Pod koniec 3. tygodnia podłużny pas aktywnie rosnących komórek - płytka nerwowa - wystaje przed guzkiem pierwotnym w zewnętrznej warstwie zarodkowej. Ta płytka wkrótce się wygina, tworząc podłużny rowek - bruzdę nerwową. W miarę pogłębiania się rowka jego krawędzie pogrubiają się, zbliżają się do siebie i rosną razem, zamykając bruzdę nerwową w cewę nerwową. Następnie cały układ nerwowy rozwija się z cewy nerwowej. Ektoderma zamyka się nad uformowaną cewą nerwową i traci z nią połączenie.

W tym samym okresie palczasty wyrostek, omocznia, przenika z tyłu wewnętrznej (endodermalnej) warstwy tarczy embrionalnej do mezenchymy pozazarodkowej (tzw. szypuły owodniowej), ale nie pełni u człowieka żadnych szczególnych funkcji. Wzdłuż omoczni, od zarodka przez szypułę owodniową do kosmków kosmówki, rosną naczynia krwionośne pępowinowe (łożyskowe). Pasmo zawierające naczynia krwionośne, łączące zarodek z błonami pozazarodkowymi (łożyskiem), tworzy szypułę brzuszną. Tak więc pod koniec 3 tygodnia ludzki zarodek ma wygląd trójwarstwowej tarczy. W obszarze zewnętrznej warstwy embrionalnej widoczna jest cewa nerwowa, a głębiej - pojawia się struna grzbietowa, czyli narządy osiowe ludzkiego zarodka.

Czwarty tydzień rozwoju embrionalnego

To okres, w którym zarodek, wyglądający jak trójwarstwowa tarcza, zaczyna wyginać się w kierunku poprzecznym i podłużnym. Tarcza zarodkowa staje się wypukła, a jej krawędzie są ograniczone od owodni głębokim rowkiem - fałdem tułowia. Ciało zarodka z płaskiej tarczy zmienia się w trójwymiarowe, egzoderma pokrywa ciało zarodka ze wszystkich stron.

Endoderma, która znajduje się wewnątrz ciała zarodka, zwija się w rurkę i tworzy zarodkowy zarodek przyszłego jelita. Wąski otwór, przez który jelito zarodkowe komunikuje się z woreczkiem żółtkowym, później zamienia się w pierścień pępowinowy. Endoderma tworzy nabłonek i gruczoły przewodu pokarmowego i dróg oddechowych. Ektoderma tworzy układ nerwowy, naskórek skóry i jego pochodne, nabłonkową wyściółkę jamy ustnej, odbytniczą część odbytnicy i pochwę. Mezoderma daje początek narządom wewnętrznym (oprócz pochodnych endodermy), układowi sercowo-naczyniowemu, narządom układu mięśniowo-szkieletowego (kości, stawy, mięśnie) i samej skórze.

Jelito zarodkowe (pierwotne) jest początkowo zamknięte z przodu i z tyłu. W przednim i tylnym końcu ciała zarodka pojawiają się wgłębienia ektodermy - dołek ustny (przyszła jama ustna) i dołek odbytowy (analny). Pomiędzy jamą jelita pierwotnego a dołkiem ustnym znajduje się dwuwarstwowa (ektoderma i endoderma) przednia (ustno-gardłowa) płytka (błona), między jelitem a dołkiem odbytowym - płytka (błona) kloaki (odbytnicza), również dwuwarstwowa. Przednia (ustno-gardłowa) błona przebija się w 4. tygodniu rozwoju. W 3. miesiącu przebija się tylna (odbytnicza) błona.

W wyniku zgięcia ciało zarodka zostaje otoczone zawartością owodni – płynem owodniowym, który działa jak środowisko ochronne, chroniąc zarodek przed uszkodzeniami, przede wszystkim mechanicznymi (wstrząsami). Woreczek żółtkowy opóźnia wzrost i w 2 miesiącu rozwoju wewnątrzmacicznego wygląda jak mały woreczek, a następnie całkowicie się zmniejsza. Szypuła brzuszna wydłuża się, staje się stosunkowo cienka i później otrzymuje nazwę pępowiny.

W 4 tygodniu trwa różnicowanie mezodermy, które rozpoczęło się pod koniec 3 tygodnia rozwoju embrionalnego. Część grzbietowa mezodermy, położona po bokach struny grzbietowej, tworzy parzyste wypustki - somity. Somity są segmentowane, czyli podzielone na sekcje położone metamerycznie. Dlatego część grzbietową mezodermy nazywa się segmentowaną. Segmentacja somitów następuje stopniowo w kierunku od przodu do tyłu. W 20 dniu tworzy się 3 para somitów, w 30 dniu jest ich już 30, a w 35 dniu - 43-44 pary. Część brzuszna mezodermy nie jest podzielona na segmenty, ale jest reprezentowana z każdej strony przez dwie płytki (część niesegmentowana mezodermy). Płytka medialna (trzewna) przylega do endodermy (jelita pierwotnego) i nazywa się splanchnopleura, płytka boczna (zewnętrzna) przylega do ściany ciała zarodka, do ektodermy i nazywa się somatopleura. Z splanchnopleury i somatopleury rozwija się nabłonkowa powłoka błon surowiczych (mezotelium), a także właściwa płytka błon surowiczych i podstawa podsurowicówkowa. Mezenchyma splanchnopleury również przechodzi do budowy wszystkich warstw przewodu pokarmowego, z wyjątkiem nabłonka i gruczołów, które powstają z endodermy. Z endodermy powstają gruczoły przełyku, żołądka, wątroby z przewodami żółciowymi, tkanka gruczołowa trzustki, nabłonkowa powłoka i gruczoły narządów oddechowych. Przestrzeń między płytkami niesegmentowanej części mezodermy przechodzi w jamę ciała zarodka, która dzieli się na jamę brzuszną, opłucnową i osierdziową.

Mezoderma na granicy somitów i splanchnopleury tworzy nephrotomy (odnogi segmentowe), z których rozwijają się kanaliki nerki pierwotnej. Z grzbietowej części mezodermy powstają trzy zawiązki - somity. Brzuszno-przyśrodkowa część somitów - sklerotom - służy do budowy tkanki szkieletowej, która daje początek kościom i chrząstkom szkieletu osiowego - kręgosłupowi. Bocznie od niej znajduje się miotom, z którego rozwijają się mięśnie poprzecznie prążkowane. W grzbietowo-bocznej części somitu znajduje się dermatom, z którego tkanki powstaje łącznotkankowa podstawa skóry - skóra właściwa.

W 4. tygodniu w części głowowej po obu stronach zarodka z ektodermy formują się zawiązki ucha wewnętrznego (najpierw dołki słuchowe, potem pęcherzyki słuchowe) i przyszła soczewka oka, która znajduje się nad bocznym wypustem mózgu - pęcherzykiem wzrokowym. Jednocześnie przekształcają się sekcje trzewne głowy, grupujące się wokół zatoki ustnej w postaci wyrostków czołowych i szczękowych. Doogonowo od tych wyrostków widoczne są kontury łuków trzewnych żuchwowych i podjęzykowych (gnykowych).

Na przedniej powierzchni ciała zarodka wyróżnia się guzek sercowy, a następnie guzek wątrobowy. Wgłębienie między tymi guzkami wskazuje na miejsce powstawania przegrody poprzecznej – jednego z zawiązków przepony.

Doogonowo od guzka wątrobowego biegnie szypuła brzuszna, która zawiera duże naczynia krwionośne i łączy zarodek z łożyskiem (pępowiną).

Okres od 5 do 8 tygodnia rozwoju zarodka

Okres rozwoju narządów (organogeneza) i tkanek (histogeneza). Jest to okres wczesnego rozwoju serca, płuc, komplikacji budowy przewodu pokarmowego, kształtowania się łuków trzewnych i skrzelowych, kształtowania się torebek narządów zmysłów. Cewa nerwowa jest całkowicie zamknięta i rozszerza się w części głowowej (przyszły mózg). W wieku około 31-32 dni (5 tydzień, długość zarodka 7,5 cm) pojawiają się płetwopodobne zawiązki (pączki) ramion na poziomie dolnych szyjnych i 1. piersiowych segmentów ciała. Do 40 dnia kształtują się zawiązki nóg (na poziomie dolnych lędźwiowych i górnych krzyżowych segmentów).

W 6. tygodniu ciąży widoczne są już zawiązki ucha zewnętrznego, a od końca 6. do 7. tygodnia – palce u rąk i nóg.

Pod koniec 7 tygodnia zaczynają formować się powieki. Dzięki temu oczy są wyraźniej zarysowane. W 8 tygodniu kończy się układanie narządów zarodka. Od 9 tygodnia, czyli od początku 3 miesiąca, zarodek przybiera wygląd człowieka i nazywany jest płodem.

Okres rozwoju zarodka od 3 do 9 miesięcy

Począwszy od trzeciego miesiąca i przez cały okres płodowy następuje wzrost i dalszy rozwój ukształtowanych narządów i części ciała. Jednocześnie rozpoczyna się różnicowanie zewnętrznych narządów płciowych. Zakładane są paznokcie. Od końca piątego miesiąca widoczne stają się brwi i rzęsy. W siódmym miesiącu powieki otwierają się, a w tkance podskórnej zaczyna gromadzić się tłuszcz. W dziewiątym miesiącu rodzi się płód. Związane z wiekiem cechy rozwoju poszczególnych narządów i układów narządów opisano w odpowiednich rozdziałach podręcznika.