ГЛАВА 3. клеточной стадии располагаются рыхло, между ними остаются большие пространства

Рис. 3.23. Дробление зародыша мыши in vitro. А - 2-клеточная, Б - 4-клеточная и В - ранняя 8-клеточная стадии: Г - компактная 8-клеточная стадия: Д - морула: Е - бластоциста. (Из Mulnard, 1967: фотографии с любезного разрешения J. G. Mulnard.)

клеточной стадии располагаются рыхло, между ними остаются большие пространства. Однако после третьего деления поведение бластомеров резко изменяется. Они внезапно сближаются, площадь контакта между ними максимально увеличивается, и они образуют компактный клеточный шар (рис..3.24). Эта тесная упаковка стабилизируется плотными контактами, которые образуются между клетками, расположенными на поверхности шара, и изолируют лежащие внутри клетки (рис. 3.25). Между клетками внутри шара возникают щелевые контакты, которые позволяют малым молекулам и ионам переходить из клетки в клетку.

Клетки компактизированного зародыша делятся и образуют 16-клеточную морулу. Такая морула состоит из небольшого числа внутренних клеток, окруженных более многочисленными наружными клетками (Barlow et al.. 1972). Большая часть потомков наружных клеток становится клетками трофобласта (или трофэктодермы). Эта группа клеток не образует эмбриональных структур, а превращается в хорион, участвующий в образовании плаценты. Ткани плаценты обеспечивают получение плодом кислорода и питательных веществ от матери: секретируют гормоны, необходимые для того, чтобы материнская матка продолжала вынашивать плод: синтезируют регуляторы иммунного ответа, благодаря которым мать не отторгает зародыш, как это произошло бы с пересаженным органом. Однако клетки трофобласта неспособны образовать ни одной клетки самого

Рис. 3.24. 8-клеточный зародыш мыши до (А) и после (Б) компактизации. Микрофотографии получены с помощью сканирующего электронного микроскопа. (Фотографии с любезного разрешения С. Ziomek.)

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.

______________ ДРОБЛЕНИЕ: СОЗДАНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ 91

Рис. 3.25. Схематический рисунок компактизации и образования бластоцисты. А, Б. 8-клеточный зародыш. В. Морула. Г. Бластоциста.

Рис. 3.26. Имплантация бластоцисты млекопитающего в матке. А. Б ластоцисты мыши, входящие в матку. Б. Начальная стадия имплантации бластоцисты в стенку матки у макака резуса. (А — из Rugh. 1967; Б - фотография Chester Reut her. с любезного разрешения Института Карнеги в Вашингтоне.)

зародыша. Они необходимы для имплантации зародыша в стенку матки (рис. 3.26).

Зародыш формируется потомками внутренних клеток 16-клеточного зародыша, к которым иногда добавляется клетка, отделившаяся от трофобласта при переходе к 32-клеточной стадии (Pederson et al.. 1986; Fleming. 1987). Эти клетки образуют внутреннюю клеточную массу (ВКМ), которая и дает начало зародышу. Клетки ВКМ отличаются от клеток трофобласта не только по своему виду, но и по спектру белков, которые они синтезируют на этой ранней стадии. К стадии 64 клеток внутренняя клеточная масса и клетки трофобласта превращаются в полностью сформированные клеточные слои, ни один из которых не поставляет клеток другой группе (Dyce et al., 1987). Таким образом, возникновение различий между бластомерами трофобласта и внутренней клеточной массы является первым процессом дифференцировки в развитии млекопитающих.

Первоначально морула не имеет внутренней полости. Однако в процессе так называемой кавитации клетки трофобласта секретируют в морулу жидкость, что приводит к образованию полости бластоцисты. Внутренняя клеточная масса располагается на одной стороне стенки полого шара, образованного клетками трофобласта (рис 3.25 и 3.26). Эта структура называется бластоцистой, и ее образование является еще одной отличительной особенностью дробления млекопитающих.

Дополнительные сведения и гипотезы: Клеточная поверхность и механизм компактизации

Компактизация создает условия, обеспечивающие первый шаг в процессе дифференцировки в развитии млекопитающих, а именно отделение трофобласта от внутренней клеточной массы. Как это происходит? Появляется все больше данных о том. что компактизация связана с явлениями, происходящими на клеточных поверхностях соседних бластомеров.

Во-первых, до компактизации у каждого из восьми бластомеров наблюдаются далеко идущие изменения плазматической мембраны, известные под на-

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.

92 ГЛАВА 3

Рис 3.27. Поляризация компонентов плазматической мембраны в бластомерах 8-клеточного зародыша мыши. А. Гомогенное неполярное распределение компонентов мембраны, меченных флуоресцентным конканавалином А на 4-клеточной стадии. Б. Гетерогенное полярное распределение этих компонентов на 8-клеточной стадии. (А - из Fleming et al.. 1986: Б -изLevy et al.. 1986; фотографии с любезного разрешения авторов.)

званием поляризации. Разные компоненты клеточной поверхности мигрируют в разные области клетки (Ziomck. Johnson. 1980). Это можно обнаружить, пометив определенные молекулы на клеточной поверхности флуоресцентными красителями. Мечение одним таким красителем, узнающим класс гликопротеинов, показывает, что на 4-клеточной стадии эти гликопротеины беспорядочно распределены по всей плазматической мембране (рис. 3.27. А). Однако на стадии незавершенного третьего деления меченые молекулы обнаруживаются преимущественно на полюсах бластомеров. наиболее удаленных от центра агрегата (рис. 3.27, Б). Это перемещение является, по-видимому, результатом межклеточных взаимодействий, так как оно наблюдается при выделении из зародыша двух связанных между собой бластомеров, но не бластомеров, изолированных поодиночке. Во-вторых, в процессе компактизации участвуют специфические белки клеточной поверхности. Клетки опухоли, называемой тератокарциномой, сходны с клетками внутренней клеточной массы. При инкубации 8-клеточных мышиных зародышей в антисыворотке к стволовым клеткам тератокарциномы компактизация подавляется (рис. 3.28) (Kemlerei al.. 1977; Johnson cl al.. 1979). Таким образом, в клетках тератокарциномы и в бластомерах 8-клеточного зародыша имеется молекула (или молекулы), которая необходима для того, чтобы произошла компактизация. Одной такой молекулой является увоморулин — гликопротеин с молекулярной массой 120 000 дальтон, который обнаруживается на плазматической мембране клеток этих двух типов. Антитела к молекуле увоморулина вызывают декомпактизацию морулы и подавляют прикрепление клеток тератокарциномы друг к другу (Hyafil el al., 1981; Рeуneras et al.. 1983). При осуществлении функции этого гликопротеина важную роль играет углеводная часть молекулы, поскольку туникамицин (вещество, подавляющее гликозилирование белков) также предотвращает компактизацию.

В-третьих, плазматическая мембрана при компактизации может также изменяться вследствие реорганизации цитоскелета. На соседних клеточных поверхностях в результате образования актиновых микрофиламентов возникают микроворсинки, прикрепляющие клетки друг к другу. Именно на микроворсинках, по-видимому, функционирует увоморулин как медиатор межклеточной адгезии. Уплощение поверхностей соседних бластомеров в месте их контакта может вызываться укорочением микроворсинок путем деполимеризации актина (Pratt et al., 1982; Sutherland, Calarco-Gillam, 1983). Таким образом, представление, что причиной компактизации являются изменения архитектоники поверхности бластомеров, получает все больше подтверждений.

Рис. 3.28. Предотвращение компактизации с помощью антисыворотки к стволовым клеткам тератокарциномы. А. Нормальная компактизация в отсутствие сыворотки. Б. Пролиферация без компактизации в присутствии антител к стволовым клеткам тератокарциномы. (Фотографии с любезного разрешения С. Ziomek.)

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. I: Пер. с англ. — М.: Мир, 1993. — 228 с.

ДРОБЛЕНИЕ СОЗДАНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ 93