Развитие зрительного нерва

Описание

Зрительный стебель соединяет зрительный бокал и мозг (forebrain). Приблизительно на 4-й неделе (размер эмбриона равен 4,0—4,5 мм) стенка зрительного стебля инвагинирует и образуется борозда — эмбриональная щель. В эмбриональной щели размещается ветвь примитивной глазной артерии, будущей гиалоидной артерии. Губы эмбриональной щели постепенно смыкаются вокруг гиалоидной артерии (размер эмбриона равен 12—17 мм). Этот процесс завершается к 6—7-й неделе (размер эмбриона равен 20 мм) (рис. 5.9.1, 5.9.2).









Базальная мембрана, первоначально покрывающая наружную поверхность эмбриональной щели, подвергается обратному развитию. Нервные волокна ганглиозных клеток проходят через участки, возникшие в результате вакуолизации и дегенерации части клеток внутренней стенки зрительного стебелька. Вскоре стебель полностью заполняется нервными волокнами (эмбрион 30 мм). В это время часть клеток внутреннего слоя зрительного стебля трансформируется в глиальные клетки, образуя так называемую наружную мантию. Они также участвуют в образовании решетчатой пластинки (8-я неделя развития).
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Увеличение височной части глаза приводит к смещению зрительного нерва в назальную сторону. При этом он достигает длины 7—8 мм и толщины 1,2 мм. Оболочки зрительного нерва развиваются из клеток нейрального гребня (4—5-й месяц эмбрионального развития).

Сосочек Бергмайстера (Bergmeister) (рис. 5.9.2). Сосочек Бергмайстера образуется в результате накопления глиальных клеток в центре диска зрительного нерва к 9-й неделе развития. Эти клетки образуют конус, основание которого располагается на внутренней пограничной мембране, а верхушка распространяется на определенное расстояние в стекловидное тело вокруг клокетова канала. Стимулом к пролиферации этих клеток является тракция диска зрительного нерва волокнами стекловидного тела после прекращения роста первичного стекловидного тела. Последующий некроз ткани приводит к образованию «физиологической чаши». При этом сосочек атрофируется. В некоторых случаях сосочек Бергмайстера сохраняется и после рождения, что не приводит к существенному изменению зрительных функций.

Развитие аксонов ганглиозных клеток

На 10—12-й неделях эмбрионального развития в зрительном нерве обнаруживается до 1,9 млн аксонов ганглиозных клеток. На поперечном разрезе они имеют круглую форму, цитоплазма их бледная и содержит микротрубочки, микрофиламенты и редкие митохондрии.

Количество аксонов быстро увеличивается, так что приблизительно к 16-й неделе эмбрионального развития зрительный нерв содержит уже 3,7 млн аксонов. К 33-й неделе 70% аксонов исчезает, и их число уменьшается до 1,1 млн.

Прогрессирующее снижение числа аксонов частично связано с дегенерацией (апоптоз) ганглиозных клеток эмбриональной сетчатки. Определенная потеря связана и с процессами сегрегации их терминалов с нейронами наружного коленчатого тела. В последнее время показано, что процессы апоптоза нейронов сетчатки регулируют факторы, выделяемые пигментным эпителием сетчатки.

Рост аксонов ганглиозных клеток в направлении среднего мозга (область будущих наружных коленчатых тел) происходит благодаря наличию на их конце филоподий, между которыми располагаются как бы гофрированные мембранные образования — ламелоподии. Филоподий активно взаимодействуют с окружающими структурами, проникая в ткань все глубже и глубже, в результате чего и происходит направленный рост аксонов. Именно филоподий направляют рост аксонов, определяя, таким образом, точность ретинотопической организации волокон в зрительном нерве, зрительном перекресте и зрительном пути. Роль филоподий в направленном росте аксонов была доказана в эксперименте путем введения в эмбрионы. выращиваемые in vitro, цитохалазина В. который разрушает филоподий. При этом аксоны ганглиозных клеток сетчатки не достигли центров мозга.

Аксоны ганглиозных клеток растут со скоростью приблизительно 60—100 мкм/ч, причем скорость может изменяться в зависимости от участка пути и типа глиального окружения. Зоны роста аксонов чаще обнаруживаются в наружных слоях зрительного нерва, т. е. вблизи мягкой мозговой оболочки. Это, по всей видимости, отражает различную скорость дифференциации ганглиозных клеток периферии и центральных областей сетчатой оболочки.

В области зрительного перекреста аксоны ганглиозных клеток начинают более активно взаимодействовать с глиальными элементами. При этом ультраструктурно выявляются специализированные образования как в аксонах ганглиозных клеток, так и глиальных клеток (уплотнения мембраны и их инвагинация). Именно это взаимодействие осуществляет направление дальнейшего роста перекрещивающихся и неперекрещивающихся волокон зрительного нерва.

В процессе роста аксонов ганглиозных клеток, перекрещивания волокон и образования ретинотопических контактов с нейронами наружных коленчатых тел большую роль играют различные адгезивные вещества. На настоящий момент времени выявлено много подобных веществ. К таковым, в первую очередь, относится мембранный гликопротеид — невральная клеточная адгезивная молекула (NCAM), обнаруженная в месте роста аксонов ганглиозных клеток сетчатки у многих животных.

В процессе роста аксонов ганглиозных клеток сетчатки и их ретинотопической организации принимают участие и некоторые маркерные гены, экспрессия которых обнаруживается именно в местах перекрещивания волокон в эмбриональном периоде у многих животных. К таковым относятся TAG-1 и TAG-2. Именно эти гены активируют синтез иммуноглобулина L1, который, в свою очередь, обнаруживается в месте взаимодействия зон роста аксонов с глиальными клетками и, по мнению ряда исследователей, предопределяет направленность роста аксонов в области перекреста. Если вышеприведенные факторы благоприятствуют росту аксонов, то хондроитинсульфат, наоборот, тормозит рост аксонов.

Рост аксонов ганглиозных клеток сетчатки, их перекрест в области хиазмы и ретинотопическая проекция на наружное коленчатое тело находятся под генетическим контролем. Наиболее доказано участие в этих процессах генов семейства Рах, а именно Рах-1, Рах-6, Рах-9. Подтверждением тому являются экспериментальные наблюдения, указывающие на то, что при мутации этих генов у экспериментальных животных развиваются различные аномалии глазного яблока. При мутации гена Рах-2 у мышей отмечено нарушение закрытия эмбриональной щели глаза и, естественно, нарушение формирования аксонов ганглиозных клеток сетчатки, глиальных элементов. Наличие мутации этого гена у человека привело к развитию колобомы и других серьезных аномалий глаза. Нарушения функции регуляторных генов могут привести к отсутствию перекрещивания волокон зрительного нерва в хиазме вообще. Такое состояние описано у овец. Отсутствие перекрещивания волокон в хиазме у человека впервые было описано Везалиусом в 1543 г. Apkarian et al. описали еще два таких случая.

Помимо регуляторных генов семейства Рах в регуляции роста аксонов и их перекрещивания принимают участие и другие гены, в частности гены BF-2, Dlx-2, Nkx-2.

Описывая механизмы, управляющие ретинотопической организацией волокон зрительного нерва и их перекрестом в хиазме, нельзя не остановиться и на роли нейронов, расположенных в эмбриональном периоде в области хиазмы.

Благодаря методам иммуноморфологии установлено, что маркерные гены, участвующие в регуляции роста аксонов ганглиозных клеток, обнаруживаются в нейронах промежуточного мозга, на месте которых в последующем сформируется перекрест. Эти нейроны располагаются в виде клина, острие которого направлено кпереди. Именно в этих клетках выявляется ряд веществ, непосредственно регулирующих рост аксона. Это иммуноглобулин L1, который способствует росту аксона ганглиозной клетки сетчатки, гликозилированная молекула поверхности клетки CD44, отличающаяся противоположным эффектом. Аксоны ганглиозных клеток не проникают и не пересекают те области, где в нейронах обнаруживается экспрессия указанных маркерных генов. Скорее, они как бы «отворачиваются» от них, направляясь контрлатерально и формируя крестообразную структуру хиазмы. Доказательством участия этих клеток в формировании перекреста является избирательное их повреждение при помощи антител к CD44. В результате подобного воздействия аксоны ганглиозных клеток теряют способность формировать перекрест. Близкую функцию выполняют и некоторые другие маркерные гены, в частности GAP-43.

В регуляции перекрещивания волокон зрительного нерва в области хиазмы участвуют также глиальные элементы. Правда, механизмы участия глии пока не совсем ясны. По всей видимости, вызревающие глиальные элементы тормозят рост аксонов ганглиозных клеток, направляя аксоны в область с меньшим количеством недифференцированных глиальных элементов, т. е. отклоняя их от ипсилатерального распространения. Процесс регуляции роста аксонов глиальными элементами, видимо, осуществляется рядом биологически активных веществ, синтезируемых олигодендроцитами и астроцитами.

Миелинизация аксонов. Миелинизация волокон зрительного нерва начинается около зрительного перекреста на седьмом месяце эмбрионального развития. Процесс миелинизации останавливается у решетчатой пластинки, что чаще всего бывает на первом месяце после рождения. У новорожденных миелиновый слой вокруг аксонов ганглиозных клеток довольно тонкий и содержит большое количество холестерина. С возрастом число миелиновых слоев постепенно увеличивается.

По мере формирования зрительного нерва как анатомического образования отмечается проникновение между пучками аксонов ганглиозных клеток сетчатки соединительнотканных клеток, которые синтезируют волокна и основное вещество. В дальнейшем в этой соединительной ткани выявляются кровеносные сосуды. Параллельно с этим процессом вокруг нерва отмечается уплотнение клеток эктомезенхимы, дифференцирующейся к пятому месяцу в оболочке нерва.

Заключая этот раздел, необходимо остановиться на практическом значении сведений относительно закономерностей развития организма в целом, и глазного яблока в частности. При этом следует помнить следующее:

• во-первых, полезно знать, что патологические воздействия на эмбрион во время формирования глазного пузырька и глазного бокала могут привести к развитию разнообразных пороков развития глаза;
  
  
• во-вторых, необходимо знание не только основных закономерностей развития, но и промежутка времени, при которых происходит нарушение эмбриогенеза, приводящее к аномалиям;
  
  
• в-третьих, необходимо иметь представление о наиболее часто встречающихся аномалиях, имеющих наибольшее клиническое значение.
  

Для понимания патогенеза врожденных пороков важно помнить о ряде теоретических положений, имеющих как теоретическое, так и практическое значение. Это относится к таким понятиям, как «критический период» и «тератогенетический терминационный период». Под термином «критический период» понимают периоды в эмбриогенезе, отличающиеся повышенной чувствительностью зародыша к повреждающему действию факторов внешней среды. Первый критический период у человека приходится на конец первой и начало второй недели беременности. Воздействие повреждающего фактора в этот период приводит к гибели зародыша.

Второй период охватывает третью и шестую недели, когда аналогичное воздействие чаще приводит к врожденным порокам. Нарушение эмбриогенеза глазного яблока в этом периоде приводит, как правило, к развитию тяжелых пороков (анофтальм, микро- и макрофтальм. склерокорнеа и др.).

Под термином «тератогенетический терминационный период» понимают тот промежуток времени, в течение которого повреждающие факторы могут вызвать порок развития различных структур. Каждый порок имеет свой терминационный период. Знание терминационных периодов в клинической тератологии имеет большое значение. Хотя целью настоящего раздела не является изложение принципов тератологии, но знание последовательности развития структур глаза имеет большое практическое значение. Именно по этой причине мы приводим табл. 5.9.1,





в которой и приведены эти данные, поскольку они помогут врачам дифференцировать аномалии развития глаза и. что более важно, выявлять причины их развития.

----

Статья из книги: Строение зрительной системы человека | Вит В. В.