Loading AI tools
תורה העוסקת בחקר העובר וההיריון מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
אמבריולוגיה (Embryology, מיוונית :ἔμβρυον; 'זה שעוד לא נולד') היא המדע העוסק בהתפתחות העובר, מרגע הפריית הביצית ועד ללידה. תהליך ההפריה מציין את האיחוד שבין תא זרע לבין ביצית, ובסיומו מתקבלת זיגוטה. לאורך תקופת ההיריון משתנה הזיגוטה מאורגניזם חד-תאי לאורגניזם רב-תאי.
התפתחות העובר מחולקת באופן קטגורי לשתי תקופות:
אף על פי שהמונח "עובר" מתייחס להתפתחות הזיגוטה לאורך כל תקופת ההריון, ישנו פער התפתחותי גדול בין האמבריו (Embryo) לבין הפיטוס (Fetus).
ערכים מורחבים – תא זרע, ספרמטוגנזה
הזרעון (בלעז; Spermatozoon) הוא תא הפלואידי, מאורך, ובעל כושר תנועה. לזרעון שלושה אזורים אנטומיים מרכזיים:
האקרוזום הוא שקיק ממולא באנזימים פרוטאוליטיים, אנזימים בעלי כושר חיתוך חלבונים. במהלך ההפריה, הזרעון מפריש את תוכן האקרוזום, ובכך פוגע במעטפת החלבונית של הביצית - Zona pellucida.
התפתחותו של תא הזרע מתחילה באשכים. תנועתיות הזרעון היא תכונה נרכשת, אשר מופיעה לראשונה רק מחוץ לאשך, כאשר הזרעון מועבר לאפידידימיס. התהליך בו הזרעון מקבל את כושר תנועתו נקרא מטורציה (Maturation). לאחר השפיכה, תאים אלו עוברים תהליך התבגרות נוסף שנקרא קפסיטציה (Capacitation), אשר בסופו מתקבלת תכונה נוספת - הפריה. במהלך הקפסיטציה הזרעונים הופכים להיפרמוטיליים (בעלי כושר תנועה מוגבר) ויציבות מעטפת האקרוזום פוחתת. מאפיינים אלו מסייעים לזרעון לנוע אל עבר הביצית, ולהפריש את תוכן האקרוזום על ה-Zona Pellucida.
יצירת תאי הזרע מתחילה במהלך גיל הבגרות הזכרית. מסלול החיים של הזרעון הוא כשלושה שבועות.
תאי התמך הזכריים המרכזיים הם תאי סרטולי ותאי ליידיג.
תאי סרטולי הם מולטי-מורפולוגיים אשר תומכים תהליך ההתפתחות של תאי הזרע - ספרמטוגנזה. כמו כן, תאים אלו מחוברים זה לזה ב-tight junctions וב-gap junctions, כך שהם יוצרים הפרדה מוחלטת ורציפה בין המתחם בו תאי הזרע מתפתחים, לבין שאר תאי הגוף. היצמדות זו מכונה בשם מחסום דם-אשך (Blood-Testis Barrier). באופן עקרוני, מחסום זה דומה למחסום דם-מוח (Blood-Brain Barrier).
תאי ליידיג הם תאים גדולים הממוקמים מחוץ למחסום דם-אשך. תאים אלו אחראיים על ייצור והפרשת הורמון המין הזכרי טסטוסטרון.
ערך מורחב – ביצית
הביצית היא תא סימטרי, עגול וגדול למדי. הביצית נוצרת בשחלה. בניגוד לתאי הזרע, הביצית נוצרת כבר במהלך ההתפתחות העוברית. יתרה מכך, היווצרות הביציות פוסקת גם היא במהלך התקופה העוברית, ולא נוצרות ביציות חדשות במהלך החיים. בעת הלידה, לאישה ממוצעת ישנן כ-2 מיליון ביציות. אף על פי כן, רק כ-40,000 ביציות ישרדו עד גיל הבגרות, ובמהלך החיים רק כ-400 ישלימו ביוץ.
ניגוד בולט בין תא זרע לבין תא ביצית הוא הפלואידיות. בעוד שתא זרע מתפתח באופן רציף ועוזב את האשך כתא הפלואידי מושלם, אין זה כך עבור הביציות. במשך כל תקופת החיים הביציות תקועות במהלך חלוקה מיוטית. בלידה, כלל הביציות הן בשלב פרופאזה 1. במהלך גיל הבגרות, כאשר המחזור הנשי מתחיל, בכל חודש ביצית אחת משלימה את החלוקה המיוטית הראשונה, פורצת מתוך השחלה לחלל הבטן, ומתחילה את החלוקה המיוטית השנייה. תהליך זה נקרא ביוץ (Ovulation). לאחר מכן הביצית נקלטת על ידי החצוצרות, וחודרת לתוכן. החלוקה המיוטית איננה מגיעה לסיומה במהלך הביוץ, אלא נעצרת במטפאזה 2.
כאשר ישנו תא זרע שעבר קפסיטציה בסביבה, עשויה להתרחש הפריה. רק לאחר ההפריה מסתיימת החלוקה המיוטית השנייה, ומתקבלת ביצית הפלואידית. החלוקה המיוטית מושלמת תוך כדי חדירת הפרו-נוקלאוס הזכרי, ולכן הביצית איננה נחה באינטרפאזה לעולם. כל עוד אין זרעון זמין בסביבה, הביצית תמות והמחזור החודשי יתחדש.
ערכים מורחבים – תא גרנולוזה, זקיק שחלתי
בדומה לזרעונים, אשר נתמכים על ידי שני סוגי תאים; סרטולי וליידיג, גם הביצית נתמכת על ידי שני סוגי תאים מרכזיים; תאי גרנולוזה ותאי טקה (Theca cells). זקיק שחלתי (Ovarian Follicle) הוא מבנה אנטומי מורכב הכולל גם את הביצית, וגם את תאי התמך האישיים שלה.
תאי גרנולוזה מקיפים את הביצית במהלך התפתחותה. תאים אלו קשורים זה לזה ב-Tight junctions וב-Gap junctions, והם מוקפים במעטפת חלבונית קשיחה שנקראת 'השכבה הבזאלית' (Basal Lamina). צמתים אלו מבודדים באופן הרמטי את סביבת הביצית משאר תאי הגוף. בידוד תאי זה נקרא מחסום דם-זקיק (Blood-Follicle Barrier). השכבה הבזאלית מפרידה בין הזקיק לבין תאי הסטרומה השחלתיים.
ככל שהזקיק גדל ומתבגר, מספר שכבות תאי הגרנולוזה גדל גם הוא. התאים אשר ממוקמים בשכבה הפנימית ביותר, זו הצמודה לביצית עצמה, נקראים תאי קומולוס (Cumulus cells). בין תאי הקומולוס לבין הביצית מצטברת מעטפת חלבונית אשר מגנה על הביצית. מעטפת זו נקראת Zona Pellucida.
תאי טקה מתפתחים מתאי סטרומה אשר מקיפים זקיקים בוגרים. בהמשך תאי הטקה מתרבים, ומתפצלים לשתי שכבות נפרדות - פנימית וחיצונית. השכבה הפנימית (Theca Interna) מקבילה בתפקודה לתאי הליידיג. תאים אלו מפרישים אסטרוגן, הורמון מין נשי.
התפתחות הזקיקים אורכת זמן רב (כמספר שבועות, עד כדי חודשים) והיא תלויה בעיקרה בוויסות אנדוקריני. ההורמונים המרכזיים אשר משפיעים על התבגרות הזקיקים הם FSH ו-LH. בכל חודש, הזקיק הגדול ביותר נבחר לעבור ביוץ, והביצית אותה הוא מכיל תחרוג מן השחלה אל עבר החצוצרות.
הפריה היא מאורע מרכזי בתחום האמבריולוגיה. תהליך זה אחראי באופן ישיר ליצירה של יצור חי חדש. במהלך ההפריה מתרחשים שינויים מרחיקי לכת בביצית, כאשר ניתן למנות ביניהם:
לאחר הביוץ, הביצית נחה בחצוצרות במטפאזה 2, עטופה ב-zona pellucida. זרעון אשר השלים קפסיטציה נצמד ל-zona pellucida, חודר דרך ממברנת הביצית, וגורם להפריה.
היצמדות הזרעון ל-zona pellucida מובילה לשחרור האנזימים הפרוטאוליטיים אשר מאוחסנים באקרוזום. שחרור זה נקרא תגובה אקרוזומלית (Acrosome Reaction). אנזימים אלו מעכלים את חלבוני ה-zona pellucida (בבני אדם אתר המטרה הוא ככל הנראה ZP-2), ומערערים את יציבותה. לאחר חדירת מעטפת חלבונית זו, הזרעון נצמד לממברנת הביצית. זיהוי הקולטנים האחראיים להפריית הביצית הוא נושא אשר עומד בחזית המחקר מזה שנים רבות. אף על פי שנותר ערפל רב בתחום זה, מסתמן כיום כי צמד הליגנד-קולטן המרכזי אשר מקיים הפריה הואJuno-Izumo, כאשר Izumo ממוקם על גבי הזרעון, ואילו הקולטן Juno על גבי הביצית[3]. זיהוי המולקולות אשר אחראיות להפריה עשוי לשנות בצורה דרמטית את תחום הפוריות מחד, ואת מניעת ההריון מאידך.
צימוד הזרעון לביצית גורם להשלמת החלוקה המיוטית. פעולה זו מתאפשרת באמצעות עלייה חדה בריכוז הסידן, אשר מתפקד כמוסרן שניוני. ריכוז הסידן משתנה בעקבות החדרת אנזים זכרי - PLCζ.
כמו כן, האוסילציות בריכוז הסידן מובילות לשינויים מהותיים ב-zona pellucida. שקיקים מוכנים מבעוד מועד מופרשים מעבר לממברנת התא, ותוכנם מתאחד עם ה-zona pellucida, מחזק ומעבה אותה. שקיקים אלו נקראים גם גרנולות קורטיקליות, ולכן לתהליך הפרשה השקיקים נקבע הכינוי תגובה קורטיקלית (Cortical Reaction). מטרת התגובה הקורטיקלית היא מניעת פוליספרמיה (הפריות מרובות).
ערך מורחב – התמיינות תאים.svg)
כלל התאים באורגניזם מולטי-סלולרי (רב-תאי) מכילים בגרעינם מטען גנטי זהה (מלבד במקרה של מוטציות או מקרים מיוחדים נוספים). עם זאת, ישנו פער מהותי בין תא עצם, לבין תא שריר או תא עור. פער זה נובע מכך שהתאים הללו מבטאים גנים שונים. התהליך בו תא מסוים משתנה, ומבטא גנים שונים, נקרא התמיינות תאית (Cellular Differentiation). מטרה בולטת הן באמבריולוגיה, והן בביולוגיה התפתחותית, היא חקר הגורמים להתמיינות תאית באורגניזמים שונים.
מקורם של כל תאי הגוף, בכל יצור חי, הוא הזיגוטה. תא זה הוא תא טוטיפוטנטי, כלומר, תא בעל יכולת התמיינות אין-סופית. לאחר היווצרותה, הזיגוטה מתחילה בחלוקה מיטוטית נרחבת. ריבוי התאים טומן בחובו את פוטנציאל ההתמיינות. כאשר העובר העתידי ייחשף לחומר מסוים, ייווצר גרדיאנט ריכוזים לאורך העובר עצמו. התאים הקרובים למקור יושפעו אחרת מתאים אשר ייחשפו לריכוז נמוך, הרחק ממקור ההפרשה.
ישנו מספר מצומצם של ווסתי התמיינות מולקולריים. כל ווסת מולקולרי נקשר לקולטן מתאים, ומהווה טריגר למסלול מעבר אותות, תהליך שנקרא Signal transduction. לכל מסלול תוצאה ייחודית לו, שיכולה להתבטא הן ברמה הגנטית, הן ברמה הטרנסקריפטומית, והן ברמת החלבונים.
ריכוז החומרים, תזמון הפרשתם, וסוג החומרים קובע בסופו של דבר לאיזה תא ספציפי יתמיין תא האב. באמצעות עקרונות אלה ניתן כיום למיין באופן מלאכותי תאים בתרבית.
להלן החומרים המרכזיים אשר אחראיים לדיפרנציאציה תאית:
| מסלול תאי | השפעה מרכזית |
|---|---|
| Hippo | התמיינות שכבות הבלסטולה; טרופובלסט ואמבריובלסט |
| Retinol | התפתחות מערכת העצבים ובייחוד התפתחות רומבומרים (Rhombomeres) |
| FGF | היווצרות רקמת חיבור בכלל, וסחוסים בפרט |
| Hedgehog | יצירת האצבעות ומערכת העצבים |
| Wnt | התארכות הגפיים |
| TGF-β | התגרמות המפרקים |
נהוג לחלק התפתחות אמבריולוגית למספר תקופות מרכזיות.
בראש ובראשונה, החלוקה מתייחסת למאורע הלידה:
בבני אדם, השלב האמבריוני כולל את 8 השבועות הראשונים. תקופה זו מתאפיינת בשינויים רבים ובהתפתחות מהירה.
מן השבוע ה-9 ואילך, העובר מקבל צורה דומה לאדם בוגר. בשלב זה העובר נקרא פיטוס (Fetus). ב-31 השבועות שלאחר מכן איברי הגוף גדלים ומתחזקים. תהליך התפתחות האיברים נקרא הבשלה.
במהלך החודש הראשון לאחר הלידה, הוולד נקרא יילוד. במהלך תקופה זו ישנם שינויים מרחיקי לכת מבחינת מערכת הלב ומערכת הנשימה. כאשר ההתאמות הפיזיולוגיות מושלמות כהלכה, סיכויי השרידות להמשך ההתפתחות נחשבים לטובים. עם זאת, התקופה הנאונטאלית נחשבת לרגישה מבחינת הסכנה לחיים, בייחוד מפני מחלות נשימתיות ומחלות זיהומיות.
לאחר גיל חודש ועד לגיל שנה, היילוד נקרא תינוק. תקופה זו מתבטאת בגדילה מהירה. לרוב עד גיל שנה, משקל התינוק מוכפל פי 3 ממשקל הלידה, אורכו מתארך בכ-50% ומופיעות 6–8 שיני חלב.
מגיל שנה ועד להופעת סימני בגרות, התינוק נקרא ילד. תקופת הילדות מתבטאת בהתארכות העצמות, תהליך שנקרא אוסיפיקציה אקטיבית (active ossification).
תקופה המתבטאת בהשלמת כושר הפיריון. ביטויים להשלמת הבשלת הפוריות כוללים שיער ערווה, ניצני חזה, הרחבת האגן, שינוי קול ועוד. תקופת ההתבגרות מסתיימת עם התגרמות העצמות ועצירת התארכותן. ההתפתחות המוחית ממשיכה גם לתוך תקופת הבגרות.
ערך מורחב – וסת
ישנו פער בין שבוע היריון (נקרא גם 'שבוע קליני') לבין שבוע ההתפתחות העוברית. פער זה נובע מכיוון שלא ניתן לדעת בוודאות מהו רגע ההפריה והיווצרות הזיגוטה. לעומת זאת, כן ניתן לתארך את הדימום הוסתי התקין האחרון. מסיבה זו נהוג למדוד את משך ההריון בשבועות קליניים ביחס לדימום הווסתי האחרון. במחזור סדיר סטנדרטי, האורך 28 ימים, הביוץ מתרחש ביום ה-14, כשבועיים לאחר הוסת. לכן כאשר תיווצר הזיגוטה, אף על פי שזהו השבוע הראשון לחיים, האישה תחשב כבר בשבוע השלישי להריון.
מחזור נשי תקין איננו בהכרח אורך 28 ימים. למען האמת, מחזור תקין נע בין 21 ל-35 ימים. הביוץ מתרחש לרוב 14 יום לפני הדימום, ולא לאחריו. במילים אחרות, אישה בעלת מחזור סדיר האורך 35 ימים, ברגע ההפריה תחשב בשבוע קליני 4. אישה בעלת מחזור סדיר האורך 21 ימים, ברגע ההפריה תהיה בשבוע הקליני השני.
העיסוק בהבנת התפתחות הילוד האנושי ברחם אמו קסם לרבים מאנשי המדע, הפילוסופיה והרוח בתקופות שונות בהיסטוריה האנושית, החל מהתקופה שבה פרחה הפילוסופיה היוונית. רבים פיתחו תאוריות, סברות ואגדות שונות אודות המתרחש ברחם האם ושלבי התפתחות היילוד.
האסכולה הפיתאגורית, אותה הנהיגו פיתגורס ופילולאוס, גרסה כי זרע העובר עבר מעין דגירה ברחם אמו במהלך שלבי התפתחותו. על סמך אסכולה זו, לעובר שלושה מקורות:
האסכולה הרפואית של קוס (עירו של הרופא הנודע היפוקרטס), גרסה כי התפתחות העובר זהה לתהליך אפיית הלחם בתנור. לפי אסכולה זו כלל האיברים מתפתחים בעת ובעונה אחת.
בנוסף, סבר היפוקרטס כי ישנם שלבים מסוימים בהתפתחות העובר:
עיקר ההתפתחות העיונית והשיטתית לגבי האמבריולוגיה, בתקופה זו, נזקפת לזכותו של אריסטו, שתיאר את צינורות הטבור והגה את הרעיון כי איברי העובר עוברים תהליך התהוות ולאחר מכן תהליך התפתחות, וזאת בניגוד מוחלט לדעה הגורסת כי העובר מתחיל להתפתח כשמצויים בו כבר כל איבריו.
הרופא-פילוסוף היווני גלנוס הבחין בין שני סוגי איברים:
כמו כן, גלנוס קבע סדר התפתחות לאיברים - תחילה הכבד, לאחר מכן הלב ולבסוף המוח. בנוסף, ייחס גלנוס את ההשפעות הגזעיות לאם ואת התכונות האישיות לאב.
מרבית המידע בנוגע לאמבריולוגיה אותה חקרו הקדמונים נמסר לחוקרים המודרניים על ידי כתביו של פלוטרכוס.
על פי אבן סינא, פילוסוף ורופא ממוצא פרסי, שהושפע מגלנוס, העובר מתהווה משלוש שלפוחיות שונות שמהן מתפתחים הכבד, הלב והמוח.
על פי האנטומיה ההודית, כל האיברים מתפתחים בו זמנית משבעה קרומים שונים, כאשר לכל חודש בהיריון שלבים מיוחדים משלו בהתרקמות האיברים.
בימי הביניים הידיעות בדבר האמבריולוגיה היו מעורפלות מאוד, אך לאונרדו דה וינצ'י צייר לראשונה את העובר ברחם אמו, בדיוק רב ומרשים למדי ביחס לידיעות במאה ה-21.
במאה ה-17 חלה התקדמות רבה במדע האמבריולוגיה. האנטומיסט והמדען הרונימוס פבריציוס החל בהשוואת האמבריולוגיה של האדם להתפתחות בעלי חיים אחרים. החוקר ויליאם הארווי - מגלה מחזור הדם, העלה הנחה יסודית לפיה התפתחותם של יונקים ברחם אמם איננה שונה מהתפתחות בעלי חיים אחרים בביציהם. במחצית השנייה של המאה ה-17, עם המצאת המיקרוסקופ ושילובו במחקר הרפואי על ידי מרצ'לו מלפיגי, חלה קפיצת דרך משמעותית במחקר האמבריולוגי. נתגלו שלפוחיות בשחלה וכן נעשו מחקרים בהתפתחות הביצית בשחלה ובחצוצרת הרחם של הפרה ובשלבים התפתחותיים מתקדמים יותר. בנוסף, נתגלו תאים בשכבת הזרע האנושי בידי אנטוני ואן לוונהוק ותלמידו.
במאה ה-18 פרצה מחלוקת בין המחנה שצידד בגישה האבולוציונית (פרפורמציונית) שעימה נמנו ספלנצני והאלר ובין המחנה שצידד בתורת האפיגנזה שייסד ר. פ. וולף, שהושפע ממרצ'לו מלפיגי. המחלוקת השפיעה רבות על התפתחות האמבריולוגיה ונתנה דחיפה למדע זה.
המאה ה-19 היוותה המשך להתפתחותה של האמבריולוגיה. בתקופה זו הונח היסוד לאמבריולוגיה המשווה בידי אטיין ז'ופרואה סנט-אילר שהבחין בקווים משותפים בהתפתחות קבוצות בעלי החיים השונות. במחצית השנייה של המאה ה-19 נפתח פתח להבנת התפתחות החולייתנים עם החידושים הטכנולוגיים בתחום ההיסטולוגי.
זו הייתה גם התקופה שארנסט הקל פיתח בה את החוק הביוגנטי האומר שההתפתחות האורגנית של יצור חי מהווה מעין תקציר של תולדות המין הטקסונומי שלו. אף על פי שהחוק חל באופן מסוים במקרים רבים, הוא אינו מקובל על הביולוגים בני ימינו. זו הייתה גם התקופה שקרל ארנסט פון באר (אנ') פיתח את חוקיו שטוענים בכל אחד משלבי ההתפתחות של עובר, הוא יהיה דומה לעוברים של בעלי חיים דומים ולא לפרט בוגר של אותו בעל חיים.
תחומי המחקר באמבריולוגיה רבים ומגוונים. בדומה למקצועות ביורפואיים נוספים, חזית המחקר כוללת הן מחקרי יסוד והן מחקרים קליניים. בין היתר ניתן למנות:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
