Розвиток нервової тканини у безхвостих

Розвиток нервової тканини у безхвостих

Зміст

Вступ. 2

1. Походження і розвиток нервових клітин. 3

2. Регенерація нервових волокон. 7

3. Дія центра росту на нервові волокна. 9

4. Регуляція росту нервових волокон. 11

5. Дія периферичних областей на нерви. 16

6. Розвиток функціональних зв'язків. 18

7. Специфічність відносин центра і периферії 20

Висновок. 24

Список літератури. 25

Вступ

Нервова тканина - це високодиференційована спеціалізована тканина, яка формує інтегруючу систему організму — нервову. її структури здатні сприймати подразнення, трансформувати його в нервовий імпульс, швидко його передавати, зберігати інформацію, синтезувати біологічно активні речовини. Завдяки цьому нервова система регулює взаємозв'язок органів і систем організму та адаптацію його до екологічних умов середовища. Нервова тканина складається із двоякого роду органічно зв'язаних клітинних елементів: нервових клітин (нейронів, нейроцитів), здатних утворювати нервове збудження та проводити нервовий імпульс; нейроглії — клітини її забезпечують опорну, трофічну, розмежувальну, секреторну та захисну функції.

У зачатках органів, що розвиваються, існує взаємодія різних тканин, що визначає утворення функціонуючої структури. У цій главі такого роду взаємодії в розвитку анатомічних і функціональних зв'язків будуть розібрані на прикладі взаємозв'язків у нервовій системі, що розвивається, і кінцівці, що розвивається.

Мета роботи полягає в тому, щоб проаналізувати розвиток нервової тканини у безхвостих земноводних та процеси, які цей розвиток супроводжують.

Основні завдання:

1) охарактеризувати походження та розвитку нервових клітин;

2) з`ясувати в чому полягає регенерація нервових волокон;

3) проаналізувати дію центру росту на нервові волокна;

4) розглянути як протікає регуляція росту нервових волокон;

5) охарактеризувати дію периферичних областей на нерви;

6) проаналізувати розвиток функціональних зв`язків та специфічність відношення центру та периферії для нервової тканини.

1. Походження і розвиток нервових клітин

Первинні нервові клітки (нейробласти) походять з декількох джерел. Нервова трубка є основним джерелом нейробластів (рис. 1). Вона містить великі округлі нейробласти, що пізніше утворять велику частину нервових кліток і нервові волокна головного і спинного мозку, а також рухові нерви. Крім того, нейробласти виникають із кліток нервового гребеня і черепних плакод. Ці клітини утворять нейрони чуттєвих гангліїв. Деякі нейробласти, що відбуваються з кліток нервового гребеня, мігрують вентрально, утворити вегетативні ганглії. Таким чином, другим джерелом нейробластів служить нервовий гребінь. Нарешті, нейробласти беруть початок з різних плакод: наприклад, нюхові плакоди, розташовані перед мозком, являють собою сенсорні елементи, що утворять нюховий нерв, що вростає в мозок [2].

Розглянемо тепер як розвивається кінцівка, що забезпечується нервами, які виходять з нервової трубки і спинальних гангліїв (рис. 1). Кінцівка, що розвивається, являє собою власне кажучи швидко зростаючу мезодермальну бруньку, у якій диференціюються м'язи і кісти. Мезодерма покрита ектодермой, з якої утворяться зовнішні покриви кінцівки. Задача, отже, полягає в тім, щоб виявити фактори, що забезпечують вростання нервів між гангліями і кінцівкою, між гангліями і спинним мозком, а також між черевним відділом спинного мозку і кінцівкою. Для того щоб кінцівка могла функціонувати, цей нервовий ланцюг, що представляє собою найпростішу форму рефлекторної дуги, повинна замкнутися.

Рис. 1. Зв'язок кінцівки, що розвивається, з нейробластами, що утворюють нерви кінцівки.

Нейробласти зображені у виді маленьких кружків. Пунктирна стрілка вказує шлях міграції нейробластів від нервового гребеня в область утворення спинальних і симпатичних гангліїв. Стрілки, що з'єднують спинальний ганглій зі спинним мозком, позначають шлях нервових волокон, що розвиваються, а стрілки від спинального ганглія до кінцівки показують шлях нервів кінцівки. 1 - нейробласти нервового гребеня; 2 - нейробласти спинального ганглію; 3 - нейробласти спинного мозку; 4 - симпатичні нейробласти; 5 - кінцівка, що розвивається.

Розвиток маленької клітини, діаметр якого виміряється частками міліметра, у нервову клітку з відростком, що відходить від тіла клітини на 60-90 см, можна простежити, спостерігаючи поведінку ізольованих нейробластів у культурі. Невелика ділянка нервової трубки раннього зародка, у якого ще не розвилися нерви, можна помістити в кров'яний згусток у вологій камері (рис. 2). У культурі тканини насамперед спостерігається міграція клітин; при цьому клітини утворюють тонкий шар, що дозволяє спостерігати в мікроскоп за кожною з них. Перше повідомлення про такий дослід було опубліковано в 1907 р. Р. Гарісоном. Цей дослід був проведений для з'ясування питання про те, чи є нервові волокна відростками окремих нейробластів або вони утворюються численними клітками, що складають оболонку волокна, або ж, навпроти, виникають у результаті "кристалізації" заздалегідь сформованих протоплазматичних містків. Досвід Гарісона дозволив існуючий довгий час протиріччя, що стосуються походження нервових волокон, а також стимулював вивчення тканин тварин у культурі. У сучасній біології метод культури тканини є одним із самих перспективних методів дослідження [2].

Спостереження за нейробластами в культурі показують, що спочатку від однієї сторони тіла клітки відходить тонкий тяж цитоплазми (рис. 2). Що нагадує псевдоподію відросток, що зберігає зв'язок з тілом клітки, називають конусом росту. Його переміщення по покривному склу або будь-якому іншому твердому предметові нагадують руху амеби. В міру його видалення від тіла клітки з'єднуючий їх цитоплазматичний тяж подовжується й утворить нервове волокно. Таке волокно може розгалужуватися і мати два конуси росту.

Рис. 2. Походження нервового волокна з одиночного нейробласта. А. Схема операції на зародку жаби. Чорним кольором позначена ділянка нервової трубки. Б. Ділянка нервової трубки в згустку крові, що утримує тканина на покривному склі. Покривне скло щільне закриває поглиблення на предметному склі, так що препарат залишається стерильним і вологим. В. Збільшена схема препарату, на якому видна міграція кліток. М. Поводження однієї з цих кліток; що нагадує псевдоподию виріст рухається по середовищу; стикаючись з перешкодою, виріст повертається і рухається уздовж. цієї перешкоди. Минаючи перешкоду, вона рухається у випадковому напрямку і може розгалузитися, утворити два конуси росту. 1 - нервова трубка; 2 - мозок; 3 - згусток крові; 4 - волога камера; 5 - нейробласт; 6 - перешкода; 7 - нервове волокно; 9 - конус росту.

Подовження нервового волокна не можна розглядати тільки як процес витягування. У тілі клітини утвориться нова цитоплазма, що переміщається дистально по серцевині нервового волокна. Це рух цитоплазми від місця її синтезу уздовж волокна виявляється в досвідах з перетяжкою нервового волокна, що приводить: до нагромадження цитоплазми перед цією перетяжкою (рис. 3).Звичайно розвивається волокно робить звивистий шлях у культуральному середовищі Це свідчить про те, що воно росте не в якомусь визначеному напрямку, а легко змінює його. Конус росту звичайно прагне до переміщення по твердих предметах; цю тенденцію до росту уздовж твердих предметів називають стереотропізмом. Стереотропічні властивості зростаючих нервових волокон виявляються при розвитку зорового нерва (рис. 4). Очний келих, що сформувався, залишається прикріпленим до очного стебельця, що з'єднує його з головним мозком. Очна стеблинка - це не зоровий нерв, а утворення, що з'єднує очний келих з мозком. Зоровий нерв утвориться групою волокон, що відходять від кліток внутрішнього шару очного келиха. Ці волокна ростуть уздовж черевної стінки очної стеблинки, входять у головний мозок і утворюють зоровий нерв.

Рис. 3. Результат перетяжки нерва, що регенерує, за допомогою кільця.

Клітинні тіла нерва, що регенерує, знаходяться ліворуч (вони не показані на малюнку); регенерація нервових волокон відбувається праворуч від місця перетяжки. Нервові волокна, проходячи через кільце, що перетягає, стискуються і звужуються. У результаті відбувається нагромадження цитоплазми, що надходить з тіла клітки в нервове волокно. Зверніть увагу на вигин і розбухання волокон ліворуч від місця перетяжки.

Рис. 4. Очна стеблинка направляє ріст нервових волокон від очного келиха до головного мозку.

Нейробласти, що дають початок зоровому нервові, знаходяться у внутрішньому шарі очного келиха. Конус росту нейробласта переміщається уздовж внутрішньої поверхні очного келиха до отвору - очної щілини, а потім по черевній стороні очної стеблинки назад до головного мозку. 1 - мозок; 2 - очна стеблинка; 3 - нейробласт; 4 - нервове волокно; 5 - очна щілина.

2. Регенерація нервових волокон

Тенденція нервових волокон рости уздовж твердих предметів має велике значення в процесі регенерації нервів. При перерізанні нерва дегенерує та його частина, що відділена від тіла клітки, а частина, з'єднана з клітиною, регенерує. При регенерації волокно росте, повторюючи хід частини нерва, що дегенерувала (рис. 5).

Якщо допустити, що під час відсутності яких-небудь оформлених структур напрямок росту нервового волокна має випадковий характер, то не дивно, що при наявності вільного простору між волокнами, що регенерують, і колишнім шляхом частини нерва, що дегенерувала, відбувається атипічна регенерація його (рис. 5). Якби цей дефект нерва можна було якимсь чином заповнити, так щоб волокна, що регенерують, могли рости паралельно, то нерв відновив би структуру, дуже близьку до нормального. Одним із таких способів створення умов правильної регенерації може служити пересадження в цей простір ділянки ліофілізованого нерва, багато в чому зберігаючому свою вихідну структуру. Волокна нерва, що регенерує, намагаються рости уздовж мертвих волокон трансплантата, заповнюючи, таким чином, проміжок між перерізаними кінцями нерва. Іншим способом забезпечення росту по шляху нерва, що дегенерував, служить з'єднання двох кінців розрізаного нерва трубкою, що заповнена плазмою крові, обробленої таким чином, що її частки розташовуються паралельно один одному (рис. 5). За допомогою цих і подібних методів можна запобігти безладний ріст нервових волокон; нерв, таким чином, буде регенерувати більш нормально, і повніше відновляться його функції [4].

Рис. 5. Регенерація нерва.

A. У перерізаному нерві окремі нервові волокна дегенерують праворуч від розрізу (у дистальній куксі). Ліворуч від розрізу нервові волокна зв'язані з клітинними тілами; їхня дегенерація обмежується лише невеликою ділянкою, що знаходиться безпосередньо біля розрізу; незабаром вони починають регенерувати. Б. Конуси росту, що утворяться на кінці кожного нервового волокна, мігрують уздовж нервових волокон, що дегенерують.

B. Вилучений досить велика ділянка нерва, і волокна, що регенерують, відділені проміжком від частини нерва, що дегенерує. Волокна ростуть у всіх напрямках. Г. У проміжок між кінцями перерізаного нерва поміщають ділянка ліофілізованого нерва, і нервові волокна, що регенерують, ростуть уздовж цього мертвого нерва. Д. Два кінці перерізаного нерва з'єднані трубкою, у якій утримується плазма крові. 1 - нерв; 2 - нервове волокно; 3 - нерв, що дегенерує; 4 - нервове волокно, що регенерує; 5 - слід, залишений волокном, що дегенерувало; 6 - ліофілізований нерв; 7 - трубка; 8 - плазма крові.

3. Дія центра росту на нервові волокна

Зоровий нерв росте по існуючому вже шляху уздовж очної стеблинки і не має потреби в яких-небудь направляючих факторах при проходженні від ока до головного мозку. Однак між нервовою трубкою і кінцівкою такого шляху, що розвивається, немає. На цій ділянці розташовуються скупчення мезенхіми і деякі соміти, але немає нічого, що направляло б нерв до кінцівки. Таким чином, або напрямок росту рухових і чуттєвих нервів зі спинного мозку визначено, так що вони попадають у кінцівку, або кінцівка якимсь образом притягує до себе нерви. Досвіди з пересадженням зачатка кінцівки дозволили зробити вибір між цими двома альтернативами [3].

Рис. 6. Направляюча дія кінцівки на ріст 3-, 4- і 5-го спинальних нервів.

А. 3-, 4- і 5-й нерви нормально ростуть у напрямку до кінцівки. 5. Передню кінцівку пересаджують небагато назад. В. 3-, 4- і 5-й нерви повертають назад у напрямку пересадженої кінцівки й іннервують неї.

Як показано на рис. 6, передня кінцівка амфібій у нормі інервується нервами, що йдуть з 3-5-го сегментів спинного мозку. Якщо до початку росту нервів зачаток кінцівки пересадити назад, помістивши його проти 5-7-го сегментів, то нерви, що йдуть від 3-5-го сегментів, відхиляються від свого звичайного шляху, повертають назад і іннервують пересаджену кінцівку (рис. 6). Якщо зачаток кінцівки пересадити ще далі назад, проти 6- 8-го сегментів, то кінцівка інервується нервами, що йдуть з 6-8-го сегментів (рис. 7). Отже, існує межа для відстані, на яке можуть відхилитися нерви нормальної кінцівки, щоб урослися в пересаджену кінцівку.

Виникає питання, чи специфічно притягання нервів зачатком кінцівки, тобто чи обумовлено воно саме кінцівкою або ж подібна дія робить будь-як зростаючий орган. Для рішення цього питання зачаток кінцівки був пересаджений назад, як у раніше описаному досвіді, а нюхова плакода пересаджена на місце кінцівки. У цьому випадку нерви кінцівки росли в напрямку до нюхового плакоде, як якби вона була кінцівкою. Існує, очевидно, загальний стимул, загальне притягання нервів зростаючими органами. І не має особливого значення, який орган виявляє це притягання: кінцівка або нюхова плакода. 6-й,7-й a 8-й нерви постачають пересаджену кінцівку

-

Рис. 7. Пересаджена кінцівка може направляти ріст 3-, 4- і 5-го нервів, якщо неї пересадити далеко назад від місця утворення цих нервів (А). У зазначеному положенні кінцівка інервується 6-, 7- і 8-м спінальними нервами (Б).

Потенційно нерви можуть рости в напрямку до структур, що відрізняється від структур, що вони в нормі іннервують. Цікаво, що хоча нерви і притягаються чужорідними структурами, але не завжди проникають у них. Очевидно, мається визначена специфічність, що обумовлює проникнення нервових волокон у тканину, - специфічність, що не залежить від сил притягання і проявляється не дуже різко. Так, нерви передньої кінцівки не проникають у пересаджену на її місце нюхову плакоду, але кінцівка, пересаджена на місце ока, одержує гілочки від V і VІІ черепно-мозкових нервів. Однак у цьому випадку характер іннервації лише наближається до характеру іннервації кінцівки в нормі.

4. Регуляція росту нервових волокон

Для пояснення притягання нервів кінцівкою, що розвивається, були запропоновані різні теорії. Було висловлене припущення, що від кінцівки дифузно поширюється якась специфічна речовина і що конус росту орієнтується в напрямку збільшення концентрації цієї речовини (рис. 8, А). Це явище, називане хемотаксисом, відіграє визначену роль у процесах агрегації в миксоміцетів, однак даних на користь його участі в системі нерв - кінцівка недостатньо. Більш того, переконливо показано, що ріст нервів визначається не хемотаксисом. Ріст волокон, що регенерують, у напрямку до частини нерва, що дегенерувала, можна порівняти з ростом нервових волокон у напрямку до кінцівки; на підставі цього було висловлене припущення, що завдяки хемотаксисові волокна, що регенерують, ростуть назустріч речовинам, виділюваним частиною нерва, що дегенерувала. Однак в експериментальній системі, що дозволяє волокнам, що регенерують, рости по двох каналах, з яких тільки в одному знаходиться ділянка нерва, що дегенерує, волокна ростуть по обох каналах, не виявляючи хемотаксису [6].

Рис. 8. Схема, що ілюструє три теорії, що пояснюють направляючий вплив почки кінцівки на ріст нервів кінцівки.

A. Деяка речовина (1), що утримується в кінцівці, дифундує через тканини до нервового гребеня. У процесі диференціювання нейробласта його конус росту попадає у зону слабкої концентрації цієї речовини, K1. Воно діє на мігруючий конус таким чином, що він завжди спрямований убік найвищої концентрації. У результаті конус росту мігрує до місця найвищої концентрації цієї речовини, Кт- Б. Між кінцівкою і нервовою трубкою встановлюється різниця потенціалів. Конус росту мігрує уздовж напрямку, у якому проходить струм.

B. Кінцівка, яка росте впливає на довгі вузькі частки, розташовані в середовищі між нею і нервовим гребенем. Конус росту мігрує уздовж орієнтованих часток, як це відбувається й у культурі тканини. Перші дві теорії (А и Б) не підтверджуються якими-небудь експериментальними даними.

Інша гіпотеза заснована на принципі гальванотаксиса, або орієнтації кліток відповідно до напрямку електричного струму, і виходить із представлення, що зростаюча структура заряджена негативно стосовно інших тканин організму (рис. 8, Б). При цьому допускається, що нерв, що розвивається, росте уздовж силових ліній електричного поля, що існує між спинним мозком і кінцівкою. Подібний механізм становлення іннервації кінцівки не підтверджений ніякими конкретними даними [7].

Концепція "контактної спрямованості" (contact guіdance) стверджує, що нервове волокно росте назустріч розвивається кінцівки під впливом механічних стимулів. Відповідно до цієї концепції, колоїдні частки в рідинах тіла зародка розташовані упорядковано; їх довгі осі орієнтовані в одному напрямку, і в цьому ж напрямку мігрує конус росту. Ця теорія заснована на результатах дослідів із тканинними культурами, у яких порівнювали ріст нервових волокон у середовищі з неорієнтованими й у середовищі з орієнтованими частками. У неорієнтованому середовищі нервові волокна ростуть з експлантата у всіх напрямках (рис. 9, А), а в орієнтованої - лише в напрямку орієнтації (рис. 9, Б). Якщо на одне покривне скло помістити дві культури нейробластів, то можна бачити, що під впливом їхнього росту середовище між ними стає орієнтованої, так що нервові волокна з обох культур ростуть в одному напрямку назустріч один одному (рис. 9, В). У концепції "контактної спрямованості" допускається, що зростаюча брунька кінцівки (або інший орган) викликає розтягання середовища між кінцівкою і спинним мозком і, таким чином, орієнтує вузькі довгі колоїдні частки в рівнобіжні ряди. Як тільки це відбувається, виникають свого роду "направляючі лінії", уздовж яких конус росту зустрічає менший опір, і нерви, що розвиваються, починають рости в цьому напрямку. Орієнтацією подібного роду можна також пояснити утворення нервового сплетення в підставі кінцівки.

Рис. 9. Орієнтація довгих вузьких часток у середовищі і її вплив на ріст нервових волокон.

А. Культура нейробластів у неорієнтованому середовищі. Нервові волокна ростуть у всіх напрямках. Б. Середовище орієнтоване шляхом розтягування, після чого нервові волокна ростуть паралельно один одному. В. Дві культури орієнтують середовище, що знаходиться між ними, і нервові волокна ростуть паралельно один одному.

Страницы: 1, 2