XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение 

В течение многих десятилетий ученые использовали куриные эмбрионы для изучения различных аспектов развития, физиологии и патологии организма и связано это с тем, что куриные эмбрионы обладают уникальными особенностями, которые делают их идеальными для проведения экспериментов.

Во-первых, они легко доступны и относительно дешевые в разведении. Цыплята высиживаются из яиц всего за 21 день, что позволяет проводить эксперименты с использованием разных стадий развития эмбриона, начиная от очень ранних моментов до последних стадий эмбрионального развития.

Во-вторых, куриные эмбрионы легко управлять и манипулировать. В силу своей размером и доступности, эмбрионы могут искусственно выведены из яиц для проведения экспериментов. Это открывает широкие возможности для изучения различных процессов, протекающих во время формирования организма.

Актуальность

Актуальность куриного эмбриона в медико-биологических исследованиях трудно переоценить. Его уникальные характеристики и сходство с человеческим эмбрионом, а также простота в получении и поддержании, делают его неотъемлемым инструментом для изучения различных биологических процессов, разработки новых методов диагностики и лечения, а также понимания основных принципов развития организма в целом.

Морфофункциональные особенности организма

Эмбрион цыпленка развивается в яйце. Само яйцо снаружи покрыто скорлупой – твердой пористой оболочкой, к которой изнутри плотно прилегает внутренняя часть скорлупы – подскорлупная оболочка. Подскорлупная оболочка в свою очередь разделена на два листка на тупом конце яйца, между которыми образуется воздушная камера.

Тело эмбриона лежит в яйце эксцентрично, спинка прилегает к скорлупе, а головка направлена в сторону воздушной камеры. Сам эмбрион погружен в амниотическую жидкость, заполняющую амниотическую полость, и соединен с желтком пуповиной. Желток так же расположен эксцентрично по отношению к эмбриону, как бы на противоположной стороне продольной оси.

Под подскорлупной оболочкой находится полость аллантоиса (к 10-11-му дню замыкающаяся в остром конце яйца), которая покрывает амнион, и желточный мешок. Желточный мешок связан с телом эмбриона желточным протоком, стенки которого образуют желточный стебелёк (желточную ножку), соединённым со средней частью кишечника (средней кишкой). Основная функция желточного мешка — абсорбция питательных веществ из желтка и перенос их к эмбриону.

Амниотическая полость и находящаяся в ней амниотическая жидкость, являются буферной средой для эмбрионального развития и покрывают эмбрион уже на 5-й день вылупления. Прежде всего, амниотическая жидкость — среда, окружающая зародыш. Эмбрион, состоящий в первые сутки из нежных, богатых водой тканей и, не имея ещё кожных покровов, погиб бы вне водной среды.

Аллантоисная полость (достигает максимального размера на 12 день эмбрионального развития) служит для сбора метаболитов и накапливает ураты, фосфорные и азотистые соединения. В процессе роста и развития эмбриона аллантоисная жидкость становится кислой. Так как аллантоис располагается под самой скорлупой, аллантоисная жидкость непрерывно испаряется через её поры, освобождая пространство в яйце и предохраняя белок от испарения влаги.

Хориоаллантоисная оболочка образуется в процессе развития и сливания аллантоиса с хорионом. Хориоаллантоисная мембрана богата кровеносными сосудами и плотно прилегает к внутренней поверхности пористой хориоаллантоисной мембраны, насыщая ее кислородом, снабжая им эмбрион и выполняя функцию дыхательной системы эмбриона [1].

Историческая справка применения организма

Исторически куриный эмбрион был одним из первых изученных эмбрионов, легкодоступных и простых в инкубации, за развитием эмбриона можно непосредственно наблюдать, прорезав небольшое окошко в яичной скорлупе. Ключом к исследованию этого модельного организма стало создание Hamburger & Hamilton в 1951 году атласа стадийности, который позволил увидеть конкретные ориентиры развития и соотнести их с экспериментальными манипуляциями с развитием [2]. Эта широко цитируемая статья включала изображения всех ключевых стадий и была совсем недавно переиздана в журнале Developmental Dynamics (1993) для нового поколения исследователей птиц. Вероятно, не менее важным было недавнее секвенирование генома цыплят, предоставившее ресурс для расширения наших знаний об этой превосходной модели развития [3].

Применение куриного эмбриона в медико-биологических исследованиях имеет обширный спектр. Изначально, в древние времена, куриный эмбрион использовали для изучения общих аспектов развития организма и формирования органов. Развивающийся цыпленок в яйце впервые появляется в письменной истории после того, как привлек внимание знаменитого греческого философа Аристотеля около 350 года до нашей эры. Когда Аристотель открывал куриные яйца в разные моменты инкубации, он отмечал, как организм менялся с течением времени.

Одним из значимых достижений исследований с использованием куриного эмбриона стало установление принципов дифференциации клеток. Исследования цыплят 16 века значительно модернизировали представления о физиологии человека. Европейские ученые, в том числе Улисс Альдрованди, Волчер Котье и Уильям Харви, использовали цыпленка для демонстрации дифференцировки тканей, опровергая широко распространенное в то время мнение о том, что организмы "предварительно сформированы" во взрослой версии и становятся крупнее только в процессе развития. Ученые выяснили, что куриный эмбрион, благодаря своей быстрой и общей дифференциации, прекрасно подходит для изучения факторов, влияющих на процесс преобразования клеток из пленных в специализированные и установления специфических тканей и органов.

Однако стоит отметить, что применение куриного эмбриона в медико-биологических экспериментах вызывает этические вопросы. Некоторые заботятся о благополучии животных и возможном страдании. Поэтому важно формировать и соблюдать этические стандарты, проводя эксперименты с куриным эмбрионом, и уделять внимание альтернативным методам исследований.

Современные области применения в исследованиях

В последние десятилетия куриный эмбрион стал широко используемым объектом исследований в медико-биологической сфере. Это связано с его доступностью, быстрым развитием и удобными аспектами экспериментов. Куриный эмбрион представляет собой уникальную модель для изучения различных аспектов развития и функционирования клеток и организмов, а также для проведения различных медицинских исследований.

Куриный эмбрион долгое время использовался в качестве модели для биологии развития и эмбриологии, но часто упускается из виду потенциал, несущий в себе этот организм. Куриный эмбрион можно использовать так же как модели для восстановления и регенерации тканей взрослого человека – и это часто упускается из виду [4].  Данный объект предлагает четко определенные межклеточные и внутриклеточные сигнальных пути, регулирующие развитие почти каждой системы органов. В зависимости от интересующей системы органов куриный эмбрион может непосредственно отражать состояние человека, например, при восстановлении спинного мозга или при заживлении ран на хориоаллантоисной мембране, и, следовательно, выступать в качестве модели восстановления in vivo.

Одной из основных областей применения куриного эмбриона является исследование развития и дифференциации клеток. Куриный эмбрион предоставляет удобную модель для изучения процесса образования различных органов и тканей. С помощью куриного эмбриона исследователи могут изучать механизмы, регулирующие дифференциацию клеток и формирование органов, что имеет большое значение для понимания различных заболеваний и разработки новых методов их лечения.

Кроме того, куриный эмбрион используется в исследованиях генетических механизмов. Благодаря своей простоте и высокой репродуктивной способности, куриный эмбрион стал моделью для изучения различных генетических процессов. Используя методы генной инженерии, исследователи могут модифицировать гены куриного эмбриона и изучать последствия этих изменений на его развитие. Это позволяет углубить наше знание о генетических механизмах и структуре генома.

Куриный эмбрион также играет важную роль в понимании различных генетических и соматических заболеваний. Используя куриный эмбрион, исследователи могут изучать механизмы возникновения различных патологий и поиска новых методов их диагностики и лечения, например при раке [5,6]. Кроме того, куриный эмбрион имеет значительный потенциал для разработки новых методов замещения поврежденных тканей и органов, что открывает новые перспективы в области регенеративной медицины.

Заключение

Таким образом, куриный эмбрион стал незаменимым инструментом для проведения медико-биологических исследований. Его доступность, беглость развития и возможность модификации генома позволяют исследователям изучить множество аспектов развития клеток и организмов, расширить наши знания о процессах развития, патологии организма, понять механизмы возникновения различных заболеваний и разработать новые методы их лечения. Дальнейшие исследования куриного эмбриона, безусловно, приведут к появлению новых открытий и инноваций в медико-биологической сфере.

Списоклитературы

1. Строганова, И.Я.Куриные эмбрионы и их использование в вирусологии: метод. указания к лабораторным занятиям / И.Я. Строганова; Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2013. – 19 с.

2. Hamburger V. and Hamilton HL. A series of normal stages in the development of the chick embryo. (1951) J Morphol. 88(1): 49-92. PMID 24539719 PDF

3. Hamburger V & Hamilton HL. (1992). A series of normal stages in the development of the chick embryo. 1951. Dev. Dyn. , 195, 231-72. PMID: 1304821 DOI.

4. Coleman, Cynthia M.. “Chicken embryo as a model for regenerative medicine.” Birth defects research. Part C, Embryo today : reviews 84 3 (2008): 245-56 .

5. Sola B, Caillot M. L’embryon de poule - Un modèle préclinique alternatif en cancérologie [The hen embryo: An alternative preclinical model in cancer]. Med Sci (Paris). 2022 Oct;38(10):795-799. French. doi: 10.1051/medsci/2022123. Epub 2022 Oct 11. PMID: 36219079.

6. Chick embryo chorioallantoic membrane as a suitable in vivo model to evaluate drug delivery systems for cancer treatment: A review / F. D. Victorelli, V. M. de O. Cardoso [et al.] // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2020. Vol. 153. P. 273–284. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2020.06.010.

7. Scott, M.L., & Bain, M.M. (2017). Chicken Embryology: A Laboratory Manual. Wiley-Blackwell.