Запліднення і розвиток зародка людини
З’єднання сперматозоїда з яйцеклітиною, або запліднення, є початковим моментом зародкового розвитку. Проникнення сперматозоїда в яйцеклітину стимулює останню до розвитку. Другим аспектом запліднення є внесення батьківських хромосом у яйцеклітину. Під час статевого акту сперматозоїди потрапляють у піхву і рухаються вгору у напрямку до матки. Із піхви сперматозоїди через отвір шийки матки потрапляють у порожнину матки як за рахунок власної енергії руху, так і в результаті скорочень м’язових стінок цих органів. Тривалість здатності до запліднення сперматозоїдів і яйцеклітини в людини не перевищує 24 години. Сперматозоїди швидко проникають до верхньої частини маткових труб, де вони можуть запліднити яйцеклітину.
Сперматозоїди виділяють ферменти, які руйнують оболонку яйцеклітини, що складається з фолікулярних клітин. Один сперматозоїд проникає через мембрану яйця, причому в цитоплазму входять тільки його ядро і центріоль. Ядра сперматозоїда і яйцеклітини рухаються назустріч один одному і зливаються, утворюючи ядро зиготи. Після проникнення сперматозоїда яйцеклітина утворює оболонку, яка перешкоджає проникненню інших сперматозоїдів. У процесі запліднення формується стать дитини. Якщо під час запліднення сперматозоїд вносить Х-хромосому, то стать майбутнього організму буде жіночою, а коли Y-хромосому, то чоловічою. Невикористані сперматозоїди і незапліднена яйцеклітина гинуть в маткових трубах або в матці та знищуються лейкоцитами. Запліднена яйцеклітина (зигота) переходить у стан інтенсивного обміну речовин, посилюються дихальна і синтетична функції. Вона рухається матковою трубою у напрямку матки, де через декілька днів починає укорінюватися в слизову оболонку матки і почнеться процес імплантації. За час переміщення зигота перетворюється в багатоклітинний зародок.
Внутріутробний період розвитку людини (пренатальний онтогенез) починається з утворення зиготи і закінчується народженням дитини. Перші два місяця складають зародковий (ембріональний) період, а з третього місяця до народження – плодний період. Організм, що розвивається до третього місяця вагітності називається зародком, або ембріоном, а з третього місяця – плодом. У процесі розвитку зародка відбувається розмноження клітин, їх спеціалазація, переміщення або міграція клітин і клітинних мас, утворення органів.
Дробіння зиготи починається приблизно через 30 годин після запліднення. Протягом перших трьох діб просування матковою трубою зигота ділиться повільно, із швидкістю одного поділу на добу, і наприкінці третьої доби зародок складається з 8-9 клітин. Клітини, які утворюються в результаті дроблення, називаються бластомерами. Група бластомерів, що виникла в результаті декількох ділень, утворює щільну кучку клітин. На цій стадії зародок називають морулою. Перехід до стадії бластули здійснюється дуже швидко. Із багатоклітинної бластули утворюється пухирець – бластоциста, яка складається з внутрішньої групи клітин-ембріобласта, із цих клітин згодом розвинеться тіло зародка, та із периферійної групи клітин-трофобласта. Між ембріобластом і трофобластом є порожнина, яка заповнена позародковою мезенхімою. На 4-5 день, після запліднення, зародок потрапляє в порожнину матки і протягом 2-3 днів вільно в ній плаває. За рахунок росту і розмноженню клітин розмір бластули збільшується, оболонка запліднення на її поверхні руйнується, починається стадія гаструляції. При цьому утворюється зародок з трьома зародковими листками: ектодермою, ентодермою і мезодермою. Кожен із трьох зародкових листків має свої властивості – як морфологічні, так і функціональні, що дістали назву диференціюйованих шарів клітин. Ектодерма – зовнішня оболонка зародка, у процесі розвитку з неї формується епітеліальна тканина шкіри та її похідні, деякі органи чуття, нервова система. Ентодерма-внутрішня оболонка зародка, з неї утворюються: епітелій кишок, травні залози, епітелій дихальної системи. Із мезодерми розвиваються всі види сполучної, м’язової, хрящова та кісткова тканини, кров і кровотворні органи.
На 6-7 день, після запліднення, зародок прикріплюється до однієї з ділянок слизової оболонки матки і починає занурюватися в її стінку. Цей процес називається імплантацією. Як правило, імплантація відбувається у верхній частині матки на передній або на задній її поверхні. Із третього тижня внутріутробного розвитку починається зародження осьових органів: хорди, нервової трубки, сомітів мезодерми. Наприкінці першого місяця внутріутробного розвитку вже сформовані зачатки всіх тканин: епітеліальних, сполучної, м’язової та нервової. Із другого місяця внутріутробного розвитку утворюються майже всі органи систем і апаратів зародка, що розвивається. Цей період дістав назву органогенезу. Кінець другого місяця характеризується формуванням зовнішніх форм голови, тулуба, кінцівок. Починаючи з третього місяця розвитку, спостерігається інтенсивний ріст усіх органів та окремих частин тіла зародка.
Присутність зародка викликає різко виражені зміни в слизовій оболонці матки, найбільші в тій ділянці, де відбулась імплантація. Навколо зародка розвивається декілька оболонок. Сама внутрішня з них, тонка і прозора, називається амніотичною. Вона утворює амніотичну порожнину, заповнену рідиною, в якій розвивається зародок. Поверх амніотичної оболонки розташована ворсинчаста оболонка або хоріон, яка утворюється з трофобласта. Ворсинки хоріону містять кровоносні судини й утворюють плідну частину плаценти. З її допомогою здійснюється живлення і дихання зародка. У ранній період імплантації зародок живиться за рахунок речовин, які проникають із рідини у порожнину матки, а також зруйнованими клітинами ендометрія матки. Згодом необхідні для розвитку речовини зародок поглинає з материнської крові, яка омиває ворсинки хоріону. До кінця другого місяця внутріутробного розвитку ворсинки хоріону зберігаються тільки на тій стороні зародка, де утворюється плацента. Вони розростаються і розгалужуються, занурюються в слизову оболонку матки і руйнують її кровоносні судини. Незабаром в слизовій оболонці матки утворюється заглиблення, яке заповнюється материнською кров’ю, яка витікає із зруйнованих кровоносних судин. Утворюється плацента – ворсинчаста, гемохоріальна. Ворсинки плаценти утворюють величезну поверхню і омиваються кров’ю матері.
Кров матері не змішується з кров’ю плода ні в плаценті, ні в будь-якому іншому місці. Крізь одношарові стінки капілярів відбувається дифузія поживних речовин і кисню із крові матері в кров зародка. Так само відбувається передавання продуктів дисиміляції з крові зародка в материнський організм. Таким чином, головна функція плаценти полягає в тому, що через неї встановлюється контакт між організмом матері та плодом. Крім того, плацента виконує функцію залози внутрішньої секреції. Вона секретує гормони, завдяки яким у період вагітності слизова оболонка матки не відшаровується, не виникають менструальні цикли і плод зберігається в матці до родів. До таких гормонів відноситься гонадотропін, який починає виділятися ворсинками хоріону ще до імплантаціі зародка, а саме коли ще зародок знаходиться у маткових трубах. Виявлення цього гормону в сечі жінки використовується як тест на вагітність. Цей гормон впливає на трофіку зародка, стимулює функцію жовтого тіла, забеспечує секрецію стероїдних гормонів. Через два місяці в самій плаценті утворюються естроген і прогестерон. Тут же утворюється і гормон пролактин, який підготовлює організм матері до лактації, тобто до утворення секреції молока.