התפתחות עובר האדם

התפתחות עובר האדם (Human embryonic development) מתייחסת להתפתחות והיווצרות העובר האנושי. התפתחות זו מאופיין בתהליכי חלוקת תאים והתמיינות תאית של העובר המתרחשים בשלבי ההתפתחות המוקדמים. במונחים ביולוגיים, זהו השלב הראשון בהתפתחות גוף האדם שגוררת צמיחה מזיגוטה חד תאית לאדם בוגר והלאה לתהלכי הזדקנות. הפריה מתרחשת כאשר תא זרע נכנס בהצלחה ומתמזג עם תא תא ביצית. החומר הגנטי של הזרע והביצה משתלב אז ליצירת תא בודד הנקרא זיגוטה והשלב הנביטי של ההתפתחות מתחיל. אמבריולוגיה אנושית היא תחום המחקר המדעי העוסק בהתפתחות עובר האדם.

השלבים הראשונים בהתפתחות העובר אנושי - משלב ההפריה ועד היום ה-23 להריון

.

מחלקים את התפתחות העובר לשני שלבים עיקריים, המחולקים גם הם לשלבי משנה. השלב הראשון הוא השלב האמבריוני (Embryonic stage) שחל בשמונות השבועות הראשונים להתפתחות, ובו מכנים את הוולד עובר (Embryo). במהלך תקופה זו מתקיים תהליך בידול התאים, נוצרות מערכות תמיכה לתאים ונוצרים כלל איברי ומערכות הגוף. השלב השני הוא השלב הפיטאלי (Fetal stage) שנמשך מהשבוע התשיעי והלאה עד תום ההריון (כ-40 שבועות או תשעה חודשים), ובו הוולד מכונה שְׁלִיל (Fetus). בשלב זה איברי הגוף השונים כבר נוצרו, ומעתה ואילך מתחילה הבשלתם. התפתחות האיברים איננה מסתיימת בלידה, ולמעשה במשך כל תקופת החיים איברי הגוף מתפתחים ומשתנים.

התפתחות העובר והשמירה על פרופורציות נכונות בין האיברים הגדלים בהדרגה, מנוהלת על ידי הפרשת חומרים שונים בסביבת הרחם. לדוגמה מורפוגן, חומר המופרש ממספר תאים במרכז העובר המתפתח. קיימים חומרים ותהליכים המכונים טרטוגן שעלולים לפגוע בהתפתחות תקינה של העובר. טרטוגן מפורסם הוא התרופה תלידומיד שגרם למומים קשים. טרטוגנים נפוצים וחשובים כיום כוללים עישון טבק וצריכת אלכוהול. גם סמים שונים כולל קוקאין הם גורם טרטוגני. טרטוגנים נוספים כוללים תרופות שונות, סוגי וירוסים וחיידקים, וזיהום כימי ותעשייתי כמו פחמן חד-חמצני, עופרת ועוד.

שלבים כלליים

ערכים מורחבים – התמיינות תאים, שכבת נבט

עובר האדם עובר שני שלבים עיקריים השלב האמבריוני השלב הפיטאלי.

השלב האמבריוני

הפריה

בתהליך ההפריה נפגשים שני תאי רבייה בשלים (הקרויים "גמטות"), הזכרי - תא הזרע, והנקבי - תא הביצית. שני התאים מתאחדים לתא אחד הקרוי עתה זיגוטה. הזיגוטה מתחילה בחלוקה מיטוטית מספר שעות לאחר היווצרותה.

מורולה עטופה בשכבה חלבונית הנקראת zona pelluca.

יצירת מורולה

בעקבות התחלקויות חוזרות של הזיגוטה (על ידי מיטוזה), נוצרים תאים יותר ויותר קטנים היוצרים ביחד מבנה כדורי מוצק הדומה לפרי עץ התות המכונה בלטינית "מורולה". המורולה היא צבר או אשכול של בין 16 ל-64 תאים, הקרויים בלסטומרים. המורולה מתחילה במסע מהחצוצרה לכיוון דפנות הרחם.

בלסטולציה

כ-4 ימים לאחר ההפריה, מתרחשת בלסטולציה - תהליך של יצירת בסטולה. תחילה נשברת המעטפת החלבונית של הביצית (zona pellucida). הפריצה דרך מעטפת זו מאפשרת למורולה להתרחב. כמו כן, נוזלים ממלאים את המורולה ומפרידים אותה לשתי שכבות שונות; שכבה היקפית בשם "טרופובלסט"(Trophoblast), ושכבה פנימית, אשר תיצור את העובר העתידי, בשם "אמבריובלסט" (embryoblast). בשלב זה העובר מכונה בלסטוציסט או בלסטולה. לבלסטולה קוטר של כ-0.1-0.2 מילימטר, והיא מורכבת מכ-200–300 תאים, ולאחר מכן עוברים התאים תהליך התחלקות מהיר.

ביום השישי להפריה, ניתן להבחין בחלוקה פנימית בתוך הבסלטוציסט לשלושה חלקים:

• מסת תאים פנימיים או Inner cell mass) ICM) - מסת התאים ממנה בין היתר יתפתח העובר.
• טרופובלסט (Trophoblast) - מעטפת התאים של הבלסטוציסט.
• חלל הנבט (Blastocoel) - החלל שקיים בתוך הטרופובלסט.

• 
  בלסטוציסט אנושית (מסת התאים הפנימית למעלה)
• 
  שלביה הראשונים של התפתחות העובר האנושי – בלסטולציה: (1) מורולה; (2) בלסטולה

חלק אחד של הבלסטוציסט יתפתח לעובר וחלק אחר שלו יהפוך בהמשך לשליה, הביצית המופרית נודדת מהחצוצרה אל הרחם, שם תבצע השרשה בדופן הרחם.

השרשה

גסטרולה מושרשת. ניתן לראות בבירור את החלוקה לשלוש שכבות הנבט; בצהוב - אנדודרם, באדום - מזודרם, ובכחול - אקטודרם.

הביצית המופרת נודדת בגוף האשה לכיוון הרחם. כ־5 עד 10 ימים אחרי ההפריה מגיעה הבלסטולה לרחם ומנסה להיקלט על דפנותיו. כאשר הבלסטולה יוצרת מגע עם רירית הרחם נוצרת השרשה או "קינון" (Implantation). החלק הקוטבי (עליו יושבת ה-ICM) בטרופובלסט יתקרב לחלל הרחם, יידבק אליו ויחדור לתוך שכבת רירית הרחם (Endometrium). הקשר בין האם לבין העובר יתבצע בהמשך בעזרת חבל הטבור.

לאחר ההשרשה, השכבה הפנימית של הבלסטוציסט מתמיינת לשתי שכבות נוספות; אפיבלסט (Epiblast) והיפובלסט (Hypoblast). שכבות אלו נעות במרחב ויוצרות צורה דיסקית. בשבוע זה של ההיריון, השבוע השני לאחר ההפריה, מתחיל תהליך התחלקות התאים ליצירת שליית העובר, שק השפיר שבו יגדל העובר, והתאים שמהם יורכב העובר.

לאחר השרשת הבלסטוציסט, יחל ייצור ההורמון גונדוטרופין כוריוני אנושי (hCG), שמאותת לשחלות האם לחדול משחרור ביציות ולהתחיל להפריש רמות מוגברות של אסטרוגן ופרוגסטרון, כדי לסייע בשמירה על ההריון. hCG הוא ההורמון הנמדד בבדיקות ההריון.

בו בזמן, נוזל מי השפיר מתחיל להצטבר סביב הבלסטוציסט בחלל שיתפתח בהמשך לשק מי השפיר. מי השפיר מרפדים את סביבת העובר ומגנים עליו. הבלסטוציסט ניזון באמצעות מערכת צינורות המקשרים בין כלי הדם העובריים לכלי דם בדופן הרחם. בהמשך תשמש השליה לשם העברת חמצן ומזון אל העובר ופינוי פסולת ממנו החוצה.

גסטרולציה

ערך מורחב – גסטרולציה

הפס הראשוני Primitive Streak

באזור היום ה-17 מאז ההפריה (שבוע שלישי) מתחיל להיווצר הפס הראשוני (Primitive streak). תהליך זה מסמל את תחילתו של תהליך המכונה גסטרולציה - שבו העובר עובר שינוי משתי שכבות להתמיינות לשלוש שכבות נבט, ובתוך כך מאבד את המבנה הסימטרי שלו ומקבל אוריינטציה של ראש-וזנב, וגב-פנים, בעוד הפס הראשוני מעניק סימטריה סימטריה דו-צדדית.

היווצרות הפס הראשוני מתקיימת גם בקרב בעלי חיים נוספים מלבד האדם - אצל זוחלים, ציפורים ויונקים. הפס הראשוני משתרע דרך קו האמצע הזה ויוצר את גוף אנטירו-אחורי שהופך להיות האירוע הראשון לשבירת הסימטריה בעובר, ומציין את תחילתה של הגסטרולציה. צומת ראשוני (או קשר ראשוני) נוצר מול הפס הראשוני ובהמשך הוא יארגן את תהליך הנוירולציה.

• 
  התפתחות רקמות שונות (Histogenesis) מתוך שלוש שכבות הנבט

הבלסטולה החד-שכבתית מתארגנת מחדש למבנה תלת שכבתי (trilaminar) הנקרא גסטרולה שבה יש שלוש שכבות נבט:

• אקטודרם (Ectoderm) - השכבה החיצונית, ממנו מתפתחים מערכת העצבים, אברי החישה, השיניים, האפידרמיס והמבנים הקשורים לו (שיער, ציפורניים).
• מזודרם (Mesoderm) - השכבה האמצעית, ממנו מתפתחות רקמות החיבור: השלד, הדם, השרירים והסחוס, וכן הלב והכליות.
• אנדודרם (Endoderm) השכבה הפנימית, ממנו מתפתחים מערכת העיכול, הכבד, מערכת הנשימה והבלוטות הפנימיות.

נוירולציה

השלב הבא בהתפתחות העובר מכונה נוירולציה. בתהליך זה, המתרחש בקרב כלל בעלי החוליות, שכבת הנבט החיצונית של הגסטרולה (האקטודרם) מתקפלת מ"צלחת עצבית" לצינור עצבי. תהליך זה יוצר את מערכת העצבים. בהמשך מתפתחים כל שאר איברי הגוף. הדיסקה התלת-שכבתית כולה משנה את צורתה לכדי צינור. שינוי צורני זה נקרא קיפול עוברי (Embryonic folding), והעובר מכונה כעת נוירולה.

התהליך מתחיל כאשר מיתר הגב שולח איתות לשכבת הנבט האקטודרם, מעליו כדי ליצור לוח עצבי עבה ושטוח (Neural plate). משטח זה יתקפל על עצמו ויצור את "תעלת העצבים" שתהפוך בהמשך למערכת העצבים המרכזית - המוח וחוט השדרה.

• 
  קיפול צלחת עצבית לצינור עצבי.
• 
  קיפול עוברי לאחר הגסטרולציה, סוף השבוע השלישי לחיים.

שלבים נוספים

• בשבוע השישי להיריון, לעובר כבר יש ראש וצוואר והכנה לאוזניים ואף לעיניים. מערכות הראייה והשמיעה נוצרות לאט. בגוף העובר התפתח כבר לב שיתחיל לפעום החל משבוע זה ולעיתים בשבוע מאוחר יותר. גפיים קטנות מתחילות לצוץ מגופו של העובר. גודלו של העובר בשלב זה זהה לגודלו של גרגר אורז.
• בסוף שלב האמבריו, מתחיל להיווצר השלד ופעילות בלוטות המין משפיעה על התפתחות ספציפית לפי מין העובר.

השלב הפיטאלי

תנועות העובר בגיל 12 שבועות

עובר מניע את אצבעותיו בגיל 21 שבועות

פיהוק של עובר בן 30 שבועות

• בין השבוע ה-8 ל-11: פניו של העובר מקבלים צורה אנושית. המוח מתפתח והלב מזרים דם. האף, הנחיריים, הפה, הסנטר והאוזניים כבר התפתחו. איברי המין התפתחו. כפות הידיים והרגליים מתפתחות והן מכוסות בקרום של עור עדיין.
• שבוע 12: מערכת השרירים של התינוק מתחילה בפעולתה. העובר מסוגל להניע את ידיו ורגליו, לסגור ולפתוח את כפות ידיו. עמוד השדרה והצלעות מתקשחים ונוצרות הציפורניים.
• שבוע 16: כבר ניתן לדעת את זוויג התינוק על ידי בדיקת אולטרה סאונד. מערכת העצבים עדיין אינה מושלמת ועיניו עצומות. העובר פעיל - בועט ומתהפך ועד השבוע ה-20 מגיע למשקל ממוצע של 200–250 גרם.
• שבוע 23: העובר יכול לשמוע את קולה של אמו ורעשים חיצוניים. הריאות מתפתחות אך לא בשלות לגמרי. משקלו מוכפל ולקראת השבוע ה-27 ישקול העובר כקילוגרם. בשבוע ה-28 תנועות העובר מורגשות היטב.
• שבוע 32: העובר כמעט מושלם, עיניו פקוחות. הוא ממלא את רוב חלל הרחם ותנועותיו מוגבלות. בסוף השבוע ה-35 משקלו בסביבות 2-2.5 קילוגרם.
• שבוע 36: החל מהחודש התשיעי (השבוע ה-36 להריון) העובר בשל ומתחיל בדרכו לביסוס הראש באגן. סיומו של התהליך מגיע עם רגע הלידה שבו העובר הופך להיות תינוק.

התפתחות מערכות ואיברים

תאי דם

תאי גזע המטופיוזיס מתפתחים מתוך שכבת הנבט האמצעית, המזודרם. תאי גזע אלה יצרו את כל סוגי תאי הדם. התפתחות הדם מתרחשת באשכולות של תאי דם, המכונים "איי דם", בשק החלמון - שק קרומי המחובר לעובר בשלבים המוקדמים של ההריון.

התפתחות הלב ומערכת כלי הדם

הלב הוא האיבר הפונקציונלי הראשון שהתפתח ומתחיל לפעום ולשאוב דם בסביבות 22 יום להפריה. ביום ה-19, בעקבות איתות תאים, שני גדילים מתחילים להיווצר כצינורות באזור cardiogenic region שנמצא סמוך לראש העובר. שני צינורות האנדוקרדיאלים הללו גדלים וביום 21 נעים זה לזה, מתמזגים ויוצרים צינור לב פרימיטיבי יחיד, הלב הצינורי. זה מתאפשר על ידי קיפול העובר שדוחף את הצינורות לחלל בית החזה.

מערכת הדם העוברית (Fetal circulation, אנ') שונה באופן מהותי מזו הקיימת לאחר הלידה. היות והעובר לא נושם בתוך הרחם וראותיו אינן מאווררות, הוא מקבל חמצן (וכן חומרי מזון והורמונים מסויימים) מהאם דרך השליה. מהשיליה, הדם המחומצן זורם דרך הוריד השלייתי (umbilical vein), אשר חלקו יתפצל ויכנס אל הכבד וחלקו יעקוף את הכבד דרך מבנה דמוי תעלה הנקרא ductus venosus ומשם ישירות אל הוריד הנבוב התחתון (inferior vena cava) אשר מזרים דם אל הלב. הדם המחוצמן זורם בוריד הנבוב התחתון לצד דם לא מחומצן אשר מגיע מרקמות גופו של העובר בחזרה לכוון הלב. מכאן נובע שאצל העובר זורם דם מחומצן בחלקו במערכת הורידית, בעוד שלאחר הילדה ובמהלך החיים המערכת הורידית נושאת דם לא מחומצן בלבד. הדם המחומצן של העובר נכנס אל העליה הימנית של הלב. להזכיר, צידו הימני של הלב מזרים (אצל האדם לאחר הלידה) דם אל הריאות, ואילו צידו השמאלי מזרים דם מחוצמן אל כלל חלקי הגוף דרך אבי העורקים. אצל העובר מקבלת העליה הימנית דם מחומצן, ועל כן עליו לעבור לצידו השמאלי של הלב. במחיצה המפרידה בין העליות הימנית והשמאלית ישנו, אצל העובר, פתח (דלף, shunt) הקרוי הנקב הסגלגל (foramen ovale) דרכו יעבור אל העליה השמאלית כשני שלישים לערך מהדם מייד עם כניסתו אל העלייה הימנית. מהעליה השמאלית יעבור הדם אל החדר השמאלי וממנו יצא אל אבי העורקים. הדם המחומצן אשר נותר בעליה הימנית (כשליש פחות או יותר) יכנס אל העורק הריאתי. כאן נמצא מעבר נוסף אצל העובר, המחבר בין עורק זה לאבי העורקים היורד, והוא קרוי ductus arteriosus. אצל העובר ישנו לחץ ריאתי גבוה אשר גורם להפניית מרבית הדם הרחק מהריאות אל אבי העורקים היורד דרך מעבר זה.

התפתחות המוח

שלבי התפתחות מוח עובר האדם:

• שבוע 4 - העובר מתכונן לתחילת יצירת המוח.
• שבוע 6 - המוח מתחיל להתחלק לאזורים שונים ועמוד השידרה נוצר
• שבוע 8 - מתחילה תנועה אצל העובר.
• שבוע 10 - המוח מתחלק לאזורים הבסיסיים, תאי עצב מופיעים בחלק התחתון של עמוד השדרה.
• שבוע 12 - החושים מתחילים להתפתח ומתחילה הפרשת ההורמונים.
• שבוע 20 - תאי עצב מגיעים לחוט השדרה.
• שבוע 24 - המוח סיים להתמיין, מתחילים רפלקסים.
• שבוע 28 - מערכת העצבים מתחילה לפעול בגוף. (אם העובר יולד בשבוע זה יהיה לו סיכויי לשרוד באמצעות הנשמה כיוון שהמוח סיים את התפתחותו העוברית)
• מהשבוע ה-20 ועד לגיל 3 - הנוירונים מתפתחים, גדלים ומסתעפים.

התפתחות מערכות המין של העובר

בהפריה והתפתחות תקינה, מינו של העובר תלוי בהרכב הכרומוזומים שבתאי הגוף; לכל תא בגוף האדם 46 כרומוזומים (באופן נורמלי מספרם קבוע), אשר כל אחד מהם נושא מידע גנטי הקובע את תכונותיו של האדם. כל הכרומוזומים מסודרים בזוגות, ויש בסה"כ 23 זוגות. 22 זוגות נקראים אוטוזומים (autosomes) וזוג אחד קרוי בשם כרומוזומי מין (גונוזומים) - סה"כ 44 אוטוזומים ו-2 כרומוזומי מין. באופן תקין, כרומוזומי המין נחלקים לשני סוגים: כרומוזום מין נקבי גדול יותר הנקרא X, וכרומוזום מין זכרי קטן יותר הנקרא Y, כאשר כל הורה תורם תא מין אחד ובו כרומוזום מין אחד על פי החלוקה הבאה: בתא מין נקבי קיים באופן נורמלי כרומוזום X ואילו בתא מין זכרי קיים באופן נורמלי כרומוזום X או כרומוזום Y. כך שתא המין הזכרי הוא זה ש"קובע" את מין היילוד - באופן תקין אם זרע המכיל X יפרה את הביצית, תיווצר זיגוטה שכרומוזומי המין שלה הם XX והיא תהיה נקבה ואילו אם זרע המכיל Y יפרה את הביצית, תיווצר זיגוטה שכרומוזומי המין שלה הם XY והוא יהיה זכר.

לעיתים נופלות טעויות בשלבים שונים של ייצור תאי המין הנושאים את כרומוזומי המין ולעיתים נופלות טעויות בהפריה עצמה, וכך נוצרים עוברים מרובי כרומוזומי מין (לדוגמה: XXY) או בעלי כרומוזם X בודד (תסמונת טרנר). לעיתים הגוף ידחה את העובר ותתרחש הפלה ספונטנית (טבעית) ולעיתים תתרחש לידה תקינה אך העובר ייוולד עם מומים שונים - לעיתים קרובות עקרות הנובעת בדרך כלל כתוצאה מאי התפתחות תקינה של מערכת הרבייה של היילוד במהלך גיל ההתבגרות, בשל אותן טעויות בכרומוזומי המין. ישנם מקרים שבהם ייווצר עובר עם סתירה בין מערכות הרבייה הפיזיות לבין ההורמונים או הכרומוזומים, כך שלעיתים לא ניתן להכריע את מינו של היילוד בשל טעויות כרומוזומליות.

נוכחות של כורומוזם Y, גורמת בדרך כלל לשחרור של הורמון SRY, שמופרש בשלבים מוקדמים של התפתחות העובר, ומשפיע בעיקר על בלוטות המין הלא ממויינות (Gonad). גן ה-SRY מקודד לחלבון המכונה "גורם הקובע לאשכים" (testes-determining factor), שגורם להתמיינות בלוטות המין לאשכים. בשלבים מאוחרים יותר, אשכים מפרישים בדרך כלל טוסטרטון ו-dihydrotestosterone שגורמים לשינויים נוספים בגוף העובר - התפתחות של איברי מין חיצוניים גבריים, שינוי המוח למוח גברי והבדלים ב-Mesonephric duct. [1]

התיווך של הורמונים במסלולים שונים, גורמים לכך שייתכנו מקרים שבהם התמיינות המוח ל"מוח גברי" במהלך ההריון לא נמצאת בהלימה עם המטען הגנטי של כרומוזמים או עם התמיינות איברי המין במהלך ההריון. מקרים כאלה עשויים להוביל לאנשים המזדהים כטרנסג'נדרים.

ראו גם

• התפתחות גוף האדם
• אמבריולוגיה