2.2. Ранние этапы образования и развития кровеносных сосудов в эмбриональном периоде

Сосудистая система в эмбрионе начинает развиваться тогда, когда процессы диффузии не могут обеспечить метаболические требования пролиферирующих клеток. На этой стадии экстраэмб­риональное боковое скопление мезодермальных клеток (они носят название гемангиобластов и находятся в тесном контакте с энто­дермой стенки желточного мешка) в висцеральной (спланхноплевральной) мезодерме начинает дифференцироваться с образованием изолированных кластеров клеток. Эти кластеры да­ют начало центрально расположенным КРОВЯНЫМ ОСТРОВКАМ, которые формируют примитивные клетки крови (эритробласты). Напротив, клетки, расположенные на периферии, уплощаются и начинают детерминироваться в сторону образова­ния ЭК. Эти клетки из прилежащих клеточных кластеров устанав­ливают контакты друг с другом с помощью отростков, а затем после слияния в монослой дают начало мелким желточным сосу­дам. Ангиобластические кластеры и тяжи, ведущие свое происхож­дение из мезодермы на боковых сторонах эмбриона, дают начало выстланным ЭК сосудам, лишенным кровяных островков (355) (рис.1.I).

Вторым шагом в развитии сосудистой системы является ВАСКУЛОГЕНЕЗ - развитие кровеносных сосудов из in situ дифференцирующихся эндотелиоцитов кровяных островков. Кровяные островки растут и сливаются, что приводит к образованию так на­зываемого ПЕРВИЧНОГО КАПИЛЛЯРНОГО СПЛЕТЕНИЯ. Очень важным является вопрос, есть ли процесс васкулогенеза в самом теле зародыша. Последние работы с трасплантационными химерами и специфическими моноклональными антителами (316, 317) убедительно продемонстрировали, что кровеносные со­суды действительно дифференцируются in situ в теле зародыша. Малочисленность внутриэмбриональных кровяных островков свидетельствует о том, что увеличение числа эндотелиоцитов здесь достигается путем интенсивной пролиферации в большей степени, чем за счет дифференцировки in situ. Кроме того, дифференцировка ЭК in situ в теле зародыша происходит без параллельной конку­рентной дифференцировки клеток крови (356).

Во время формирования энтодермы сосудистая зона в эмбрио­не подразделяется на две концентрические зоны: внутреннюю про­зрачную: area pellucida, непосредственно окружающую эмбрион, и более наружно расположенную менее прозрачную: area opaca. Эн­тодерма этих зон существенно различается не только по своей структуре, но и по своему происхождению. Если непрозрачная зо­на происходит из зародышевой стенки, то прозрачная формирует­ся путем инвагинации через первичную полоску. Граница между зонами прослеживается четко. В мезодерме сосудистой зоны, ле­жащей поверх энтодермы, можно заметить существенные разли­чия в распределении сосудов между прозрачной и плотной зонами. В последней сосуды имеют множественные ветвления. Напротив, в прозрачной зоне ветвлений почти не обнаруживается. Граница между двумя типами строения сосудистого русла соответствует гра­нице между областями энтодермы.

С помощью QH1 антител показано, что механизмами форми­рования сосудов в плотной зоне являются как образование сосуди­стых выростов, так и удлинение сосудов без образования почек роста. Предполагается (355), что дифференцировка ангиобластов и васкулогенез связаны (или индуцируются) с энтодермой, тогда как ангиогенез является определяющим механизмом развития сосу­дистой системы тех тканей и органов, которые свободны от произ­водных энтодермы. Однако проверка этого предположения при культивировании in vitro и на хориоаллантоисной мембране не об­наружила ангиогенных свойств энтодермы сосудистой зоны (147).

Итак, спланхноплевральный листок индуцирует формирование 1) ЭК, 2) остеокластов красного костного мозга, 3) кровяных ост­ровков или групп гемопоэтических клеток в дорзальной брыжейке. Напротив, соматоплевра (эктодерма+мезодерма) или соматоплевральная мезодерма не обладает свойствами индуцировать образо­вание гемопоэтических или ЭК. Способность индуцировать ангиогенез распределена широко по всей спланхноплевральной мезодерме, тогда как способность индуцировать гемопоэз ограни­чена в эмбрионе близким соседством к дорзальной аорте от уровня приблизительно 10-го сомита и каудальнее (127). Способы образования кровеносных сосудов в эмбрионе схематично представле­ны на рис.2.

Тип мезодермальных тканей, образуемых в изолированной эк­тодерме, зависит от концентрации так называемых вегетализирующих факторов. При высоких концентрациях формируются мышцы и хорда, а при низких - кровяные островки, кроветворные стволовые клетки и эндотелий. Индуцирующими потенциями обладают щелочной и кислый факторы роста фибробластов (ФРФ), трансформирующие факторы-бета 1 и 2 (228).

Скопления и тяжи внутриэмбриональных клеток-предшествен­ников ЭК появляются по бокам и близко от средней линии эмбри­она и параллельно ей. Сначала между клетками образуется просвет, а затем формируется пара продольно расположенных со­судов - дорзальные аорты, которые затем соединяются с сердцем. Отток венозной крови в раннем эмбрионе обеспечивается пере­дней и задней кардинальными венами, которые также развивают­ся in situ и анастомозируют с сердцем с помощью капиллярных выростов. Вместе взятые, эти элементы формируют примитивную сосудистую систему раннего эмбриона. Пустые микрососуды в те­ле эмбриона анастомозируют с капиллярами в плотной зоне и вторично заполняются эритробластами из сосудов желточного мешка.

В желточном мешке ЭК и предшественники эритробластов имеют общее происхождение и называются ГЕМАНГИОБЛАСТАМИ. Предшественники ЭК, которые не связаны с образовани­ем гемопоэтических стволовых клеток, называются АНГИОБЛАСТАМИ. В теле эмбриона скопления клеток, образую­щиеся в тесной связи с аортами, рассматриваются в качестве ис­точника дефинитивных гемопоэтических стволовых клеток, однако до сих пор не ясно, имеют эти кластеры и ЭК общее или раздельное происхождение.

Процессы васкуло- и ангиогенеза идут параллельно как при образовании вне- и внутриэмбриональных кровеносных сосудов, так и в последующем при органогенезе. В отдельных частях зародыша: в боковой пластинке, головной мезодерме - формируются изоли­рованные от имеющихся сосудов пузырьки, состоящие из ЭК. Во время роста сосудистые почки сливаются с этими пузырьками. Наряду с этим в состав эндотелиальной выстилки кровеносных со­судов встраиваются образующиеся in situ инвазивные ангиобласты (рис.2 В) (307). Все это приводит к тому, что уже в течение первых двух - трех дней эмбрион трансформируется из бессосудистой структуры в организм, в котором каждая ткань обеспечена крове­носными сосудами и примитивными капиллярными сплетения­ми. Одновременная дифференцировка и тесная связь клеток крови и ЭК в кровяных островках свидетельствуют, что эти клетки име­ют общую стволовую клетку. Об этом также говорит и получение антител, реагирующих как с ЭК, так и с клетками крови. Однако прямые доказательства данной гипотезы пока отсутствуют (356).

На самых ранних стадиях развития зародыша все части бессо­судистой внутриэмбриональной мезодермы могут стать источни­ком образования ЭК (431). Так, если пересадить эмбриональные стволовые клетки в брюшинную полость мышей, то там образуют­ся первичные капиллярные сплетения (352).

Факт образования кровяных островков доказан эксперимен­тально in vitro. При выращивании в культуре ткани суспензии эм­бриональных стволовых клеток, которые были получены прямо из мышиного бластоциста, происходило образование цистоидных эмбриональных телец, содержащих клетки крови. Этот процесс стимулировался сывороткой, полученной из пупочного канатика. Если пересадить эмбриональные стволовые клетки сингенным мышам интраперитонеально, то образуются более или менее дифференцированные кровеносные сосуды. А при пересадке цистоид­ных телец или агрегатов эмбриональных стволовых клеток на хориоаллантоисную мембрану, они вызывают стандартный ангиогенный эффект (356).

Доказано, что ангиобласты, развивающиеся в эмбрионе, полно­стью отделены от желточного мешка (341). Дифференцировка ан­гиобластов в головной области эмбриона ограничена околоосевой и боковой мезодермой, так что цефалическая область вначале сво­бодна от ангиобластов (110). Ангиобласты найдены во всей внут­риэмбриональной мезодерме за исключением хорды и прехордальной пластинки в начале сомитогенеза. Они являются высоко инвазивными и движутся через эмбриональную мезодерму во всех направлениях. Эти подвижные клетки могут срастаться друг с другом или внедряться в эндотелиальные цисты или каналы и тем самым способствовать удлинению сосудов. Процесс мигра­ции стимулируется энтодермой. Места формирования перифери­ческих эндотелиальных тяжей определяются окружающей мезенхимой (308).

Предшественники ЭК в большом количестве обнаружены и в зачатках различных органов. Так, зачаток конечности колонизиро­ван экзогенными предшественниками ЭК. Скорость колонизации зависит от миграционной активности ангиобластов, которые позд­нее подвергаются морфогенезу и формируют сосуды. Кроме центрифугальной миграции ЭК доказано существование процессов центропетального внедрения ЭК, например, в стенки сосудов. В этом случае из дистальных участков мезенхимы ЭК могут переме­щаться к аорте и встраиваться в нее. Этот процесс меньше выра­жен в венах (102).

ЭК в артериях в процессе дифференцировки плода активно мигрируют и в пределах пласта (не по току крови и не в окружаю­щей ткани). Если инъецировать синтетический пептид GRGDS, напоминающий фибронектин и содержащий RGD-группировки, то миграция ЭК резко уменьшается (102). В процессе эмбриональ­ного развития миграция и пролиферация предшественников эндо­телиальных клеток приводит к экспрессии фибронектина, затем ЭК начинают секретировать ламинин и тем самым инициируют дифференцировку примордиальных сосудов (353).

Таким образом, формирование сосудов может происходить не только из местных клеток, но и из ангиобластов, мигрирующих из других участков зародыша. Эти два процесса названы соответст­венно ВАСКУЛОГЕНЕЗОМ 1-го и 2-го ТИПА. В образовании различных органов определяющими являются разные типы васкулогенеза. К примеру, дорзальная аорта формируется с помощью васкулогенеза первого типа; эндокард, вентральные аорты и задняя кардиальная вена - с использованием васкулогенеза второго типа (333).

Следовательно, в процессе эмбрионального ВАСКУЛОГЕНЕЗА можно выделить несколько стадий: 1) коммитирование мезодермальных клеток, 2) движение ангиобластов, 3) группирование эндотелиальной ткани, 4) рост кровеносных сосудов, который включает удлинение, ветвление, слияние с близлежащими сосуда­ми и формирование открытого просвета (308).

Последовательность событий, задействованных в процессах формирования сосудистой системы в период раннего пренатального онтогенеза, суммирована в таблице №2.

Таблица 2.

Ранние стадии развития человека в соотношении с развитием сосудистой системы (по 196)

Размер зародыша (мм)	Дни после оплодотворения	Характеристика зародыша	Стадии развития сосудистой системы
0,7	19	Примитивная полоска	Образование кровяных островков и сегментов эндотелия. Васкуляризация желточного мешка
НЕЙРУЛА
1,5	20	Пресомитная нейрула
2,0	22	Затылочные сомиты Шейные сомиты	Образование первичного миокарда предсердий и двух пар трубок: дозальной – рудимента дорзальной аорты и вентральной – рудимента вентральной аорты
3,3	27	Грудные сомиты (13-20)	Образование первичного миокарда желудочков
3,5	28	Грудные сомиты (21-24)	Верхние концы трубочек сливаются и позднее формируют дуги аорты
ХВОСТОВАЯ ПОЧКА
3,8-4,0	29-30	Поясничные сомиты (25-29)	Присутствуют первые три дуги аорты. Появляется менингеальное сплетение
4,3	31	Крестцовые сомиты (30-32)	Прерывистость первой дуги аорты. Парные аорты сливаются
4,6	32	Крестцовые сомиты (33-34)	Появляется четвертая дуга аорты. Вторая исчезает.
4,8-5,0	33-34	Хвостовые сомиты (35-38)	5-я и 6-я дуги аорты различимы в сплетении небольших сосудов. Завершение образования вен сердца. Формирование примордиальных атриовентркулярных клапанов
ЭМБРИОН
6,0	35-37	Конец образования сомитов	Образование примордиального артериального протока и легочной артерии