Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
Вихарева Лариса Владимировна
ЗАКОНОМЕРНОСТИ НЕФРОНОГЕНЕЗА В ПРОЦЕССЕ
ФОРМИРОВАНИЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ПОЧКИ ЧЕЛОВЕКА
в пренатальном периоде онтогенеза
14.00.02 - анатомия человека
03.00.25 - гистология, цитология, клеточная биология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора медицинских наук
Тюмень - 2009
Работа выполнена на кафедре оперативной хирургии и топографической анатомии и на кафедре гистологии, цитологии и эмбриологии им. профессора П.В. Дунаева в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.
Научные консультанты: доктор медицинских наук,
профессор, член-корр. РАМН
Баженов Дмитрий Васильевич
доктор медицинских наук, профессор
Соловьев Георгий Сергеевич
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,
профессор, член-корр. РАМН
Банин Виктор Васильевич
доктор медицинских наук,
Заслуженный деятель науки РФ,
профессор
Чучков Виктор Михайлович
доктор медицинских наук, профессор
Семченко Валерий Васильевич
Ведущая организация: Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию
Защита состоится л 2009 года в часов на заседании
диссертационного совета Д 208.101.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Тюменская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 61).
Автореферат разослан л 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
к.м.н., доцент С.А. Орлов
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Онтогенез мочевыделительной системы у человека традиционно рассматривается как последовательность сменяющих друг друга этапов формирования из промежуточной мезодермы предпочки (пронефрос), первичной почки (мезонефрос) и окончательной почки (метанефрос), отражающих филогенез органов мочеобразования (Пэттен Б.М., 1959; Кнорре А.Г., 1967; Волкова О.В., Пекарский М.И., 1976; Фалин Л.И., 1976; Карлсон Б., 1983; Ярыгин В.Н. с соавт., 2000; Милованов А.П., Савельев С.В., 2006). Пронефрос определяет последовательность преобразований мезодермы (Поттер Э., Осатанонд В., 1972), а основные уроморфогенезы с формированием мезонефроса и метанефроса инициируются мезонефральным протоком (Волощенко А.А., 1970; Пантелеев С.М., 1978; Мельман Е.П., Шутка Б.В., 1988; Янин В.Л. с соавт., 2000; Awqati Q., Goldberg M.R., 1998; Davies J.A., Davey M.G., 1999; Oliver J.A. et al., 2002).
Существующие представления о том, что закладка, дифференцировка, становление функции и процесс атрофии системы мочеобразования в онтогенезе идут в кранио-каудальном направлении, а формирование структурных единиц органов имеет общие закономерности, указывают на детерминированность последовательных этапов развития органов системы мочеобразования (Янин В.Л., 2001; Соловьев Г.С. с соавт., 2005; Пантелеев С.М. с соавт., 2006; Vazquez M.-D. et al., 1998). Тесная взаимосвязь процессов развития мезонефроса и метанефроса проявляется не только в последовательности и однотипности формирования нефронов, но и реализации провизорности как одного из универсальных принципов биологии развития (Соловьев Г.С. с соавт., 2004, 2005, 2008).
Однако в литературе взаимозависимые отношения этапов дифференцировки органов мочеобразования в эмбриогенезе не прослеживаются с позиции определения влияния структур различного уровня организации на установление роли окончательной почки в фило- и онтогенезах и выявление перспектив ее дальнейшего развития.
Представляется очевидным, что основой оценки места органов мочеобразования в системе фило- и онтогенезов является нефрон. Для системы мочеобразования человека, формирующейся из промежуточной мезодермы, характерна не только стадийность и кранио-каудальная направленность дифференцировки нефронов (Янин В.Л. с соавт., 2000; Пантелеев С.М. с соавт., 2006; Fourman J., 1974), но и формирование их генераций (Пантелеев С.М., 1978; Длоуга Г., Кршечек И., Наточин Ю., 1981; Круцяк В.Н. с соавт., 1988; Clark A.T., Bertram J.F., 1999). В окончательной почке человека последовательность формирования нефронов определяет выделение трех отдельных генераций (Проняев В.И., 1985), и дифференцировка нефронов направлена на обеспечение гомеостаза в различных условиях существования. При этом суть выделения генераций представляет интерес не только в плане органогенеза окончательной почки, но и в плане оценки закономерностей нефроногенеза как единого механизма формирования дифференцированных структурных единиц системы мочеобразования на всех этапах развития.
Если межвидовые различия дифференцировки нефронов оказываются достаточно обоснованными, то вопрос о внутривидовой и особенно онтогенетической детерминации нефронов, а также о биологической целесообразности формирования групп нефронов и степени их различия на разных этапах развития и жизнедеятельности организма не стали предметом внимания исследователей. Именно это определяет и отсутствие данных по прогностической оценке различий генераций нефронов в онто- и филогенезах. Следует отметить, что в научных исследованиях эти вопросы если частично и обсуждаются с общих позиций биогенетического закона (Токин Б.П., 1977), то оценка закономерностей нефроногенеза в формировании органов мочеобразования с позиции провизорности, как одного из универсальных принципов развития, не стала предметом внимания исследователей.
Важное место в современных исследованиях занимает объективизация полученных результатов с использованием методов количественного анализа (Пантелеев С.М. с соавт., 1999, 2003; Доронин А.И., 2001; Леонтюк А.С., 2008; Lopes G.S. et al., 2004) и установления интегративных отношений полученных данных (Пантелеев С.М. с соавт., 2004, 2005, 2007; Сапин М.Р., 2000; Слука Б.А., 2004; Леонтюк А.С., 2006; Yenrudi S. et al., 2001). Следует подчеркнуть, что методы математического моделирования позволяют перевести эмпирические данные морфологических исследований в категорию закономерностей и объективной оценки уровней интегративных отношений структурных образований окончательной почки (Пантелеев С.М., 1994; Пантелеев С.М. с соавт., 2006). В то же время в современных исследованиях не приводятся системные данные о количественных показателях процесса формирования окончательной почки во внутриутробном развитии человека, формировании нефронов и выделении их генераций как показателя закономерностей развития органа и основы оценки его возрастной характеристики.
Таким образом, задачей настоящего исследования стала оценка закономерностей и количественных показателей развития окончательной почки в процессе дифференцировки промежуточной мезодермы, формирования нефронов и выделения их генераций с позиции принципа провизорности и места метанефроса в системе становления органов мочеобразования у человека. Именно такая трактовка полученных данных позволяет рассматривать нефроногенез человека с позиций биогенетического закона и оценить значение провизорности как одного из важных принципов развития и эволюционирования системы мочеобразования.
Цель исследования
Определить закономерности нефроногенеза в процессе формирования окончательной почки человека во внутриутробном развитии с позиции реализации принципа провизорности.
Задачи исследования
- Определить закономерности и последовательности органогенеза окончательной почки во внутриутробном развитии человека.
- Изучить интегративные отношения количественных показателей дифференцировки тканевых и формирования органотипических структур - производных промежуточной мезодермы.
- Определить закономерности формирования отделов нефронов окончательной почки человека в процессе эмбрионального нефроногенеза.
- Изучить особенности дифференцировки производных промежуточной мезодермы в процессе формирования окончательной почки с позиции оценки принципа провизорности в реализации дефинитивного нефроногенеза.
- Установить закономерности формирования генераций нефронов с позиции реализации принципа провизорности и определить их место в системе эволюционирования органов мочеобразования.
- Определить особенности реализации органотипической детерминации отделов нефронов и нефронов разных генераций окончательной почки в условиях изменения функциональной нагрузки и нарушения тканевого гомеостаза с позиции принципа провизорности.
Научная новизна
Установлена совокупность общебиологических механизмов дифференцировки производных промежуточной мезодермы в процессе формирования первичных структур (S-образных зачатков), определяющих дифференцировку почечных телец и канальцев: - формирование эпителиальных зачатков de novo; - феномен сальтаторности при формировании нефронов новых генераций; - дифференцировка эпителия с появлением горизонтальной анизоморфности клеток; - индуктивное взаимодействие канальцев - производных дивертикула вольфова протока и зачатков нефронов - производных промежуточной мезодермы, активное митотическое деление клеток зачатка; - миграция клеток мезенхимы и метанефрогенной ткани; - инвагинация стенки пузырька; - перемещение стенки зачатка нефрона в результате тракционного механизма органогенеза.
Впервые в процессе органотипической дифференцировки SЦобразных зачатков нефронов выделены два периода взаимодействия производных метанефритического протока и метанефрогенной ткани: первый Цмежклеточного контакта боковых стенок пузырька и собирательной трубочки; второй - взаимодействия канальцевой части SЦобразного зачатка с конечным отделом ветвления дивертикула.
Впервые показано, что S-образные зачатки являются основой для формирования почечных телец и дистальной части канальцев, а формирование проксимального отдела нефрона происходит в результате активного деления клеток камбиальной зоны наружной стенки зачатка капсулы почечного тельца и перемещения устья канальца в противоположную сосудистому полюсу сторону.
Определено, что наличие в окончательной почке генераций нефронов является отражением ее эволюционирования и закрепления провизорности как одного из механизмов филэмбриогенезов.
Установлены закономерности формирования первых четырех генераций нефронов окончательной почки человека по мезонефральному типу (без формирования петли) как результат реализации мезонефральной провизорности. Определено, что первые нефроны окончательной почки выступают как провизорные структуры в реализации последующих нефроногенезов.
В процессе развития окончательной почки с позиции реализации принципа провизорности элементов формирующейся системы мочеобразования и их прогностического участия в последующих эволюциях выделены три компонента органа: провизорный, дефинитивный и эволюционирующий.
Определено, что принцип сегментации является универсальным механизмом дифференцировки промежуточной мезодермы, а формирование нефронов окончательной почки происходит по общим принципам развития органов мочеобразования и имеет линейно-веерную проксимо-дистальную направленность от верхнего полюса к нижнему и от глубоких отделов коркового вещества к поверхностным.
На основании данных интегративной морфометрии показано, что от 5 до 9 недель в периоды преимущественного роста производных дивертикула вольфова протока и увеличения их средней площади отмечается уменьшение доли метанефрогенной ткани с формированием зачатков нефронов, в то время как в периоды деления производных дивертикула и уменьшения их площади происходит активный рост и увеличение доли метанефрогенной ткани.
Определены периоды органогенеза окончательной почки в процессе внутриутробного развития человека: - от 4,5 до 8,5 недель - зачатковый период; - от 9 до 12 недель - период раннего органогенеза почки; от 12 недель - дефинитивный период органогенеза окончательной почки.
Показано, что после односторонней нефрэктомии компенсаторная гипертрофия нефронов окончательной почки осуществляется в соответствии с принципами провизорности с формированием мегалотипических структур и механизма горизонтального проксимо-дистального канальцевого переноса веществ, что является отражением компенсаторных реакций каудальных мезонефронов в ходе кранио-каудальной деструкции мезонефроса.
Научно-практическое значение
Определение в процессе формирования S-образных зачатков общебиологических механизмов дифференцировки метанефрогенной ткани во взаимосвязи с производными метанефритического протока, определение механизма формирования шарообразных зачатков de novo и последующей дифференцировки нефродермального эпителия, оценка процессов миграции эпителия в результате клеточного деления и тракционного механизма перемещения стенки зачатка по мере проксимо-дистального роста зачатка собирательной трубочки является новым знанием, расширяющим представление о закономерностях не только метанефроногенеза, но и органотипической дифференцировки производных промежуточной мезодермы.
Установление периодов формирования зачатка почки, функциональной дифференцировки провизорной генерации нефронов, раннего органогенеза, формирования внутрипочечной системы мочеотводящих путей, анатомической перестройки коркового и мозгового вещества, завершения формирования основных анатомических структур и органогенеза дефинитивной почки позволяет прогнозировать возможные нарушения органогенеза в различные периоды внутриутробного развития окончательной почки человека.
Установление от 5 до 9 недель развития периодов преимущественного деления в 5Ц5,5 и 6,5-7,5 недель и роста в 5,5-6,5 и 7,5-8,5 недель терминальных ветвей производных метанефритического протока с нарастанием доли метанефрогенной ткани в 5 и 6,5-7 недель и относительным снижением доли метанефрогенной ткани в 5,5-6,5 и 7,5-9 недель позволяет говорить о последовательности в эти периоды тканевой и органотипической дифференцировки метанефрогенной ткани и производных дивертикула вольфова протока.
Выявление механизмов сегментации каудальных отделов промежуточной мезодермы с определением линейно-веерной проксимо-дистальной направленности дифференцировки нефронов от верхнего полюса к нижнему и от глубоких отделов коркового вещества к поверхностным расширяет представления о закономерностях формирования генераций нефронов в процессе органогенеза окончательной почки.
Основные положения, выносимые на защиту
- Процесс формирования окончательной почки человека во внутриутробном развитии характеризуется установлением закономерных интегративных отношений морфометрических показателей ее структур, определяющих возрастные параметры органа.
- Развитие структурно-функциональных единиц окончательной почки человека с формированием первых генераций нефронов по мезонефральному типу и метанефронов последующих генераций по мезо-метанефральному типу осуществляется в соответствии с принципом провизорности.
- Механизмы сегментации каудальных отделов промежуточной мезодермы, определяют принципы линейно-веерной проксимо-дистальной направленности формирования нефронов от верхнего полюса к нижнему и от глубоких отделов коркового вещества к поверхностным.
- Дифференцировка генераций нефронов с позиции реализации принципа провизорности и их прогностического участия в последующих эволюциях определяет выделение провизорного, дефинитивного и эволюционирующего компонентов окончательной почки.
- Компенсаторные реакции окончательной почки на удаление части почечной ткани реализуются по мезонефральному типу с формированием механизма горизонтального проксимо-дистального межканальцевого переноса веществ и образованием мегалотипических структур.
Внедрение результатов
Результаты научно-исследовательской работы внедрены в учебный процесс Тюменской государственной медицинской академии, Тюменского государственного университета, Ханты-Мансийского государственного медицинского института, Ижевской государственной медицинской академии, Новосибирского государственного медицинского университета, Челябинской государственной медицинской академии, Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск); в медицинскую практику Областного бюро судебно-медицинской экспертизы г. Тюмени.
Апробация работы
Основные положения работы доложены и обсуждены на: V Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Ульяновск, 2000); Всероссийской научной конференции Теория и практика прикладных анатомических исследований в хирургии (Санкт-Петербург, 2001); VI Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Уфа, 2002); Международном симпозиуме Медицина и охрана здоровья (Тюмень, 2002, 2003, 2005); V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004); Международном эмбриологическом симпозиуме Югра-эмбрио. Закономерности эмбрио-фетальных морфогенезов у человека и позвоночных животных (Ханты-Мансийск, 2004); VII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (Орел, 2004); II Международном эмбриологическом симпозиуме Югра-эмбрио-2006 (Ханты-Мансийск, 2006); Международной гистологической конференции Морфогенезы в эволюции, индивидуальном развитии и эксперименте (Тюмень, 2008).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 52 научных работы, из них 24 - в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, издана одна монография.
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы материал и методы исследования, 4-х глав собственных исследований, включающих описание закономерности закладки и раннего органогенеза окончательной почки человека, закономерности нефроногенеза в онтогенезе и эксперименте, характеристику интегративных отношений морфометрических показателей отделов нефронов почки человека во внутриутробном периоде развития. Отдельными главами представлены обсуждение полученных результатов, выводы и список литературы. Диссертация изложена на 310 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 164 рисунка. Список литературы включает 391 источник, из них 238 отечественных и 153 иностранных авторов.
Заключение этической комиссии
Методы работы с экспериментальными животными одобрены этической комиссией ГОУ ВПО Тюменской государственной медицинской академии.
Содержание работы
Материал и методы исследования
Исследование проведено на 174 эмбрионах и плодах человека в возрасте от 4,5 до 40 недель внутриутробного развития с изучением закономерностей становления генераций нефронов окончательной почки. Эмбрионы были получены при проведении медицинских абортов, плоды при прерывании беременности по социальным показаниям, а также из патологоанатомического отделения. Срок развития эмбрионов и плодов определяли с учетом акушерского анамнеза и данных фетометрии. Дополнительно у эмбрионов проводилось измерение теменно-копчиковой длины, с 5,5 недель измерялась длина стопы. Начиная с 15 недель внутриутробного развития, определялись следующие антропометрические показатели плодов: длина и масса тела, окружность головы, груди и живота. Полученные измерения сопоставлялись со схемой соотношения между длиной стопы и теменно-копчиковым размером эмбриона, с таблицами длины эмбрионов и антропометрических показателей плодов человека. Учитывались критерии стадий развития эмбрионов, представленные в Международной классификации Карнеги.
Изученный возрастной период внутриутробного развития с учетом поставленных цели и задач исследования, был разделен на 30 групп с интервалом в 0,5 недели в период от 4,5 до 12 недель, и с интервалом в 2 недели в период от 12 до 40 недель (таблица 1). Избранный до 12 недель развития интервал был определен опытным путем, так как увеличение временного промежутка до 1 недели приводило к сглаживанию различий, прежде всего морфометрических показателей формирования почки и ее внутриорганных структур в краткосрочные периоды закладки, раннего нефроногенеза и органогенеза. В то же время, наши предварительные исследования показали, что уже после 11,5 и особенно 12 недель происходит сглаживание эпигенетических проявлений определяющих формирование окончательной почки. Так, после 12 недель в связи с образованием долей почки, выделением зон коркового и мозгового вещества не представляется обоснованным говорить о закономерном для органа в целом соотношении динамики объемных показателей производных метанефритического протока, метанефрогенной ткани и мезенхимы. В то же время прогрессивное нарастание темпа формирования нефронов, основанное на веерном типе деления производных метанефритического протока, а также образование генераций нефронов определяет сглаженность метрических показателей и органотипических процессов после 12 недель. Это позволило нам определить как достаточный для выявления морфологических и морфометрических закономерностей от 12 до 40 недель развития интервал оценки изученного материала в 2 недели.
Таблица 1.
Распределение количества эмбрионов и плодов человека
по возрастным группам.
Возраст (недели) | Количество эмбрионов | Возраст (недели) | Количество плодов |
4,5 | 6 | 14 | 6 |
5 | 6 | 16 | 6 |
5,5 | 5 | 18 | 6 |
6 | 6 | 20 | 6 |
6,5 | 6 | 22 | 6 |
7 | 6 | 24 | 6 |
7,5 | 6 | 26 | 6 |
8 | 6 | 28 | 6 |
8,5 | 6 | 30 | 5 |
9 | 6 | 32 | 6 |
9,5 | 5 | 34 | 6 |
10 | 6 | 36 | 6 |
10,5 | 5 | 38 | 6 |
11 | 5 | 40 | 6 |
11,5 | 6 | Всего: 174 | |
12 | 5 | ||
Весь материал для изготовления гистологических срезов фиксировался в 10% нейтральном формалине и заливался в парафин. Толщина гистологических срезов, полученных на роторном и санном микротомах, составляла 5-7 микрон, окрашивание проводили гематоксилином Майера и эозином, железным гематоксилином по Гейденгайну, а также гистохимически с использованием перийодат - Шифф реакции по Мак Манусу и Риттеру - Олесону. Для подтверждения ряда органотипических процессов происходящих в окончательной почке, определяли активность сукцинатдегидрогеназы при выявлении распределения гранул диформазана по методу Нахласа (Лилли Р., 1969) и выявляли активность кислой фосфатазы при использовании реакции одновременного азосочетания по Берстону (Берстон М., 1965).
Материал для электронно-микроскопического исследования забирался не более чем за 30 минут до начала фиксации. Почки фиксировали при 4С в параформальдегид-глутаральдегидной смеси с дофиксацией четырехокисью осмия, после фиксации обезвоживали и заливали в аралдит. На ультрамикротоме УNOVAФ (УLKBФ, Швеция) изготавливали полутонкие срезы толщиной 1 мкм и окрашивали их метиленовым синим и метиленовым синим-основным фуксином (Уикли Б., 1975). Ультратонкие срезы контрастировали уранил-ацетатом. На трансмиссионном электронном микроскопе JEM-100B (УJEOLФ, Япония) проводили изучение полученного материала. Электронно-микроскопические исследования выполнялись на базе отдела морфологии Российского научного центра Восстановительной травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова (г. Курган).
Морфометрическое исследование выполняли при помощи окулярного винтового микрометра МОВ 1-15х. Проводили измерение большого и малого диаметров почечных телец и сосудистых клубочков нефронов разных генераций, диаметров канальцев и просветов, производных метанефритического протока, канальцев и просвета в различных отделах нефрона. Площади почечных телец и сосудистых клубочков определяли по формуле эллипса S=(π×А×В)/4, где А - величина большого диаметра в мкм, В - величина малого диаметра в мкм. Величину площади просвета капсулы почечного тельца определяли как производное разности площади почечного тельца и площади сосудистого клубочка. Площади канальцев определяли, как частный случай площади эллипса, когда А=В, а площади эпителия канальцев - как производное разности площади канальца и площади его просвета. В каждой почке эмбрионов и плодов человека измерялось от 30 до 60 почечных телец и от 20 до 40 различных канальцев. Всего в одной возрастной группе измерялось от 150 до 360 почечных телец и от 100 до 240 различных канальцев в зависимости от числа изученных почек.
Определение доли тканевых и органных структур окончательной почки в эмбриональном развитии проводили на продольных срезах органа при помощи окулярной морфометрической сетки Стефанова С.Б. (1974), содержащей 225 узловых точек с использованием метода точечного подсчета по Автандилову Г.Г. (1972). На каждом продольном срезе почки проводили подсчет точек, приходящихся на метанефрогенную ткань и мезенхиму, канальцы - производные метанефритического протока и чашечно-лоханочную систему, зачатковые формы нефронов, почечные тельца, сосудистые клубочки и мочевое пространство, проксимальные, дистальные и тонкие отделы канальцев нефронов. Число изученных полей в одной почке составляло от 10 до 40 в зависимости от размера органа, а в каждой возрастной группе - от 50 до 240. В каждой почке определялось от 2250 до 9000 точек, а в каждой возрастной группе, в зависимости от числа изученных объектов - от 11250 до 54000 точек.
С целью подтверждения биологических закономерностей органотипической детерминации нефродермального эпителия окончательной почки и закономерностей интегративных отношений ее структурных единиц в процессе становления морфологической основы проведена оценка данных эксперимента по односторонней нефрэктомии почки, а также односторонней нефрэктомии с аутоимплантацией.
В опыте с односторонней нефрэктомией использовано 194 белых беспородных крыс-самцов в возрасте 3-5 месяцев разделенных на 20 групп от 5 до 15 особей в каждой. У всех животных проводили левостороннюю нефрэктомию, эктомированные почки служили контролем для определения степени гипертрофии оставшейся почки. На стадиях 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 210 суток опыта проводили эвтаназию животных.
В опыте с нефрэктомией и аутоимплантацией использовано 105 белых беспородных крыс-самцов в возрасте 3-5 месяцев, разделенных на 7 групп по 15 животных в каждой. Эктомированные левые почки взвешивались в стерильных условиях на торсионных весах, после чего 50% массы каждой почки использовалось для аутоимплантации по классической методике Ф.М.Лазаренко (1934). В стерильных условиях ткань почки измельчалась до 0,5-0,75 мм3, смешивалась с равным объемом кусочков целлоидина и имплантировалась животному с нефрэктомией под кожу на передней брюшной стенке. Оставшиеся 50% левой почки использовали для контроля в определении степени гипертрофии правой почки на различных стадиях опыта. На стадиях 2, 4, 7, 10, 15, 20, 30 суток опыта у животных после эвтаназии экстирпировали имплантаты и правые почки.
Все манипуляции с животными выполнялись согласно приказу МЗ СССР О гуманном обращении с экспериментальными животными № 755 от 12 августа 1977 г., животных выводили из опыта согласно Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных (приказ Минвуза от 13 ноября 1984 г. № 724).
При морфометрическом исследовании структур окончательной почки после эксперимента проводили определение площадей почечных телец, сосудистых клубочков и просветов капсул поверхностных, внутрикорковых и околомозговых генераций нефронов, разных отделов канальцев нефронов, их эпителия и просвета (проксимальный извитой, дистальный извитой, тонкий отдел петли, проксимальный прямой, дистальный прямой). В связи с однородностью изучаемых на разных стадиях опыта групп животных в каждой почке определяли величину 10 почечных телец, сосудистых клубочков и просветов капсул в каждой генерации нефронов, а также величину 20 канальцев разных отделов нефрона, их эпителия и просвета. Таким образом, на каждой стадии опыта в зависимости от числа объектов измерялось от 50 до 150 телец поверхностных, внутрикорковых и околомозговых нефронов и от 100 до 300 канальцев каждого отдела нефрона, в целом на каждой стадии опыта измерялось от 150 до 450 почечных телец и от 500 до 1500 канальцев нефронов.
Достаточность объектов исследования и количества измерений на всех этапах внутриутробного развития почки и в эксперименте определялась исходя из показателя точности опыта (Р). Данный показатель вычислялся по формуле Р=(m:M)×100%, где M - среднее арифметическое площади, m - ошибка среднего (Зайцев Г.Н., 1984). Показатель точности опыта во всех случаях был меньше 5%, что указывает на достаточное количество исследованного материала.
Статистическая обработка полученных метрических данных проводилась на персональном компьютере с применением специально разработанной программы, а также с использованием программы Excel из состава пакета Microsoft ОfficeЦ97 с дополнительным пакетом анализа статистических данных и построения гистограмм. Определялись средние величины метрических показателей (M), ошибка среднего (m), среднее квадратическое отклонение (), коэффициент вариации (C), доверительный коэффициент или критерий Стьюдента (t) (Автандилов Г.Г., 1990). Результаты статистической обработки представлены в таблицах, линейных диаграммах и графиках распределения частот величин генеральной совокупности площадей почечных телец и сосудистых клубочков разных генераций нефронов, канальцев и эпителия производных метанефритического протока, различных отделов канальцевой части нефронов окончательной почки человека и экспериментальных животных.
Результаты исследования и их обсуждение
В настоящем исследовании проанализированы данные органогенетических процессов окончательной почки человека от периода закладки в 4,5 до 40 недель внутриутробного развития с оценкой интегративных отношений тканевых и органных структур производных дивертикула мезонефрального протока и каудальных отделов промежуточной мезодермы.
В ходе проводимых исследований, наряду с установлением морфометрических параметров развития метанефроса, были выявлены приоритеты во взаимозависимых процессах дифференцировки производных дивертикула вольфова протока и метанефрогенной ткани с образованием структурных единиц почки - нефронов. При этом сделана попытка определить место нефроногенеза в системе формирования органов мочеобразования у человека и некоторые особенности межнефронных отношений на различных этапах внутриутробного развития.
Показано, что окончательная почка закладывается в 4,5 недели в результате индуктивного взаимодействия двух разнодифференцированных производных промежуточной мезодермы в виде скопления клеток метанефрогенной бластемы вокруг дивертикула вольфова протока. Первое разделение производных дивертикула на ветви в зоне скопления метанефрогенной ткани происходит в 5 недель и характеризуется как дихотомическое. Определен характер органогенеза больших и малых чашечек, когда первые три генерации ветвления дивертикула формируются не путем выпячивания, а путем деления его слепых концов, а процесс преобразования первых генераций в лоханку и большие чашечки начинается только после образования третьей - четвертой генераций канальцев - производных метанефритического протока.
Взаимодействие концевых отделов ветвлений метанефритического протока с метанефрогенной тканью определяет концентрацию клеток промежуточной мезодермы вокруг слепых концов производных дивертикула, их обособление с образованием de novo шарообразных зачатков. В формирующихся шарообразных зачатках в 5 недель развития отмечается начальная дифференцировка клеток с выделением высокопризматических в зоне, прилежащей к образующейся собирательной трубочке. Начальная дифференцировка клеточных шаров в клеточные пузырьки определяется в 5,5 недель и характеризуется поляризацией клеток и их секреторной активностью. Именно на стадии пузырька, когда формируется базальная мембрана и происходит первичная дифференцировка клеток на кубические и высокопризматические можно впервые говорить о нефродермальном эпителии метанефроса.
С 6 недель развития значительное место в формировании окончательной почки занимают процессы органогенеза, когда по периферии отмечается врастание формирующейся соединительной ткани между скоплениями метанефрогенной с начальным выделением долей почки. В этот же период определяются процессы инвагинации стенки эпителиального пузырька.
Начальные процессы инвагинации стенки эпителиального пузырька наступают в период перемещения зачатка к боковой стенке растущего канальца - производного метанефритического протока, в то время как терминальные слепые концы этих канальцев продолжают оппозиционный рост. Именно вследствие активного роста концевых отделов канальцев - производных метанефритического протока зачаток нефрона оказывается расположенным у боковой стенки зачатка собирательной трубочки. В это время устанавливается непосредственное взаимодействие между стенкой пузырька и стенкой зачатка собирательной трубочки, когда эпителиальные пласты этих образований составляют единый клеточный комплекс, не разделенный мембранными структурами. По всей вероятности такое взаимодействие обеспечивает механизмы передачи информации от зачатков - производных метанефритического протока к зачаткам нефронов, обеспечивая тканевую дифференцировку эпителия и органогенез метанефрогенных зачатков.
Активное митотическое деление клеток в зоне взаимодействия двух мезодермальных производных (метанефритического протока и метанефрогенной ткани) при фиксации одной из стенок зачатка к канальцевой структуре, приводит к миграции клеток, формированию клеточного наплыва, который вдается в полость пузырька. Это в свою очередь приводит к изменению конфигурации противоположной стенки пузырька и появлению вдавления, а затем и складки эпителия, которая вместе с мезенхимой погружается в полость пузырька. В результате отмеченных процессов формируется органотипический S-образный зачаток нефрона, в котором можно выделить зону будущего париетального листка капсулы почечного тельца выстланную плоским эпителием, зону висцерального листка капсулы, образованную высокопризматическими клетками, эпителиальную ножку зачатка как зону формирования канальцев нефрона.
Стадия формирования S-образного зачатка является одной из определяющих в образовании нефрона. В процессе формирования S-образного зачатка следует различать два значимых момента изменения объемной структуры клеточного пузырька, первым из которых является инвагинация его стенки с одновременным врастанием мезенхимы на противоположной ветви дивертикула стороне зачатка, а вторым - появление своеобразной циркулярной складки эпителия или вдавления в верхнем полюсе зачатка в зоне его прилегания к канальцу - производному метанефритичекого протока. Если значение зоны инвагинации и врастания мезенхимы давно определено как начальный этап формирования капсулы почечного тельца и сосудистого клубочка, то вдавление на противоположной стороне в области верхнего полюса зачатка нами рассматривается как начальный этап выделения канальцевой части нефрона, при этом зачаток канальца, располагающийся выше зоны вдавления, служит основой для формирования дистального отдела.
Определяя совокупность общебиологических механизмов ранних стадий тканевой и органотипической дифференцировки производных метанефрогенной ткани - зачатков нефронов, следует отметить, что формирование S-образных зачатков, как первичных структур, в которых уже определяются будущие отделы почечных телец и канальцев, происходит в результате последовательных и сочетаемых процессов: - формирование эпителиальных зачатков de novo; - феномен сальтаторности при формировании нефронов новых генераций; - дифференцировка эпителия с появлением горизонтальной анизоморфности клеток; - индуктивное взаимодействие канальцев - производных дивертикула вольфова протока и зачатков нефронов - производных промежуточной мезодермы, активное митотическое деление клеток зачатка; - миграция клеток мезенхимы и метанефрогенной ткани; - инвагинация стенки пузырька; - перемещение стенки зачатка нефрона в результате тракционного механизма органогенеза.
В процессе дальнейшего преобразования S-образного зачатка в первую очередь происходит формирование почечного тельца, при этом на начальных этапах в образующихся клубочках петли капилляров не сформированы. С 7,5 недель следует говорить о появлении дифференцированных почечных телец с первыми признаками ультрафильтрации и расширением полости капсулы, а на органном уровне - о начале выделения долей почки и дифференцировке чашечно-лоханочной системы. Именно процесс ультрафильтрации является пусковым механизмом начальной дифференцировки системы внутрипочечных мочеотводящих путей в 8,5 недель, а также для гистологической и гистохимической дифференцировки проксимальных и дистальных отделов нефронов. По нашим данным, формирование в отдельных дифференцирующихся нефронах щеточной каемки проксимальных отделов происходит уже в 8,5 недель развития, при этом следует подчеркнуть опережающую дифференцировку проксимальных отделов с последующей функциональной дифференцировкой дистальных в 9 - 10 недель. Однако в отмечаемые периоды развития тонкие канальцы нефрона остаются малодифференцированными.
Таким образом, данные проведенных нами исследований подтверждают выявленную ранее последовательность именно функциональной, обусловленной эргонтическими корреляциями, дифференцировки канальцев нефронов, когда первыми дифференцируются проксимальные, затем дистальные и в последнюю очередь - тонкие канальцы. Однако следует подчеркнуть, что направленность функциональной дифференцировки канальцев определяется только после органотипического оформления канальцевой структуры нефрона, последовательность которой заключается в первичном выделении на стадии S-образного зачатка почечного тельца и дистальной части канальца и лишь последующего (в результате активного роста клеток переходной зоны наружного листка капсулы в устье канальца) формирования проксимальной части канальца нефрона.
В ходе дифференцировки структур почечного тельца и канальцев нефрона в эпителиальных конструкциях зачатков всегда определяются активные зоны, оказывающие непосредственное или опосредованное влияние на процессы становления отделов нефрона. Одной из таких активных зон, на наш взгляд, является камбиальная зона наружной стенки капсулы почечного тельца в месте перехода в устье канальца, клетки которой принимают непосредственное участие в формообразовательных процессах почечного тельца и образовании и росте проксимального канальца нефрона. Второй активной зоной являются клетки зачатка дистального канальца, которые на всех этапах образования почечного тельца располагаются в непосредственной близости от структур, формирующих сосудистый полюс, и, по всей вероятности, оказывают определенное индуктивное воздействие на окружающую мезенхиму в процессе установления взаимодействия между формирующимся сосудистым клубочком, приносящей и выносящей артериолой и эпителием стенки дистального отдела канальца нефрона.
Процесс формирования тонких канальцев находится в прямой зависимости от начала дифференцировки проксимальных и дистальных отделов, при этом вариабельность сроков этого процесса зависит от соотношения функции мезонефроса и метанефроса. Именно в период завершения инволюции мезонефроса к 11 неделям начинается врастание тонких канальцев в виде петли в мозговое вещество, а их дифференцировка отмечается только с 12 недель.
В процессе органогенеза окончательной почки после 12 недель развития основные закономерности интегративных отношений определяются формированием генераций нефронов и установлением параметров их взаимодействия при становлении функции мочеобразования. Отмеченный нами веерный тип дифференцировки характеризует геометрическую прогрессию формирования нефронов в единицу времени, когда первые четыре генерации образуются с интенсивностью в среднем около 17 нефронов в сутки, а последние перед рождением организма с интенсивностью около 1380 нефронов в сутки. Таким образом, после 12 недель развития метрические показатели функциональной активности дифференцирующихся нефронов нивелируются последовательным формированием зачатков нефронов и недифференцированных почечных телец и канальцев, что определяется сглаживанием последовательности периодов деления производных дивертикула вольфова протока и периодов последовательного формирования генераций нефронов.
Как было отмечено, с 12 недель происходит переход от проксимо- дистального вектора формирования нефронов к веерному, когда последовательность образования нефронов и их генераций не зависит от единой последовательности этапов деления производных метанефритического протока, а подчиняется регионарным закономерностям становления дефинитивных отношений между нефронами и их отделами. Таким образом, мы сочли возможным провести разделение нефронов на генерации в 11,5 - 12 недель, хотя представляется очевидным, что основная совокупность дефинитивных генераций нефронов формируется в более поздние периоды эмбриогенеза. Исходя из представления о провизорном механизме формирования метанефронов на ранних этапах по мезонефральному принципу и роли первых генераций нефронов в определении закономерностей формирования последующих генераций, мы сделали предположение, что каждая стадия развития окончательной почки (а, следовательно, и образования популяций нефронов) является не только отражением исторических этапов развития метанефроса, но и этапом моделирования, определяющим механизмы формирования последующих генераций нефронов.
В окончательной почке к 14 неделям развития определяется до четырех генераций дифференцированных нефронов, и представляется возможным говорить о различиях строения в первую очередь почечных телец околомозговых и внутрикорковых нефронов, в то время как генерация поверхностно расположенных почечных телец характеризуется местоположением и ранним этапом дифференцировки. Характеризуя динамику морфометрических показателей почечных телец в целом и различных их генераций после первого триместра внутриутробного развития, следует отметить, что с 12 до 14 недель происходит незначительное на 3,95% повышение средней величины всей совокупности почечных телец (таблица 2).
Таблица 2.
Площадь почечных телец нефронов почки человека
во внутриутробном периоде.
Почечные тельца | ||||||
Возраст (недели) | Площадь тельца | Площадь сосудистого клубочка | Площадь просвета капсулы | |||
M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | |
7,5 | 4183,2±87,2 | - | 2652,3±67,1 | - | 1530,9±38,8 | - |
8 | 5071,8±143,9*** | 21,2 | 2482,5±67,1* | -6,40 | 2589,3±101,8*** | 69,1 |
8,5 | 4935,2±103,7 | -2,69 | 2855,6±73,3*** | 15,0 | 2079,6±58,2*** | -19,7 |
9 | 5501,3±118,6*** | 11,5 | 3366,8±89,4*** | 17,9 | 2134,4±52,5 | 2,64 |
9,5 | 6356,9±167,1*** | 15,6 | 3671,9±105,0* | 9,06 | 2685,0±80,8*** | 25,8 |
10 | 6091,2±153,5 | -4,18 | 4372,9±124,2*** | 19,1 | 1718,2±46,3*** | -36,0 |
10,5 | 5753,6±161,6 | -5,54 | 3920,8±124,6* | -10,3 | 1832,8±53,5 | 6,67 |
11 | 7139,5±169,7*** | 24,1 | 4909,3±136,2*** | 25,2 | 2230,2±58,7*** | 21,7 |
11,5 | 6261,9±148,8*** | -12,3 | 4542,8±112,8* | -7,46 | 1719,1±53,2*** | -22,9 |
12 | 4711,3±118,4*** | -24,8 | 3221,4±94,6*** | -29,1 | 1489,9±35,2*** | -13,3 |
14 | 5685,4±81,0*** | 3,95 | 3464,4±69,2* | -10,6 | 2221,0±55,9*** | 39,3 |
16 | 4793,1±74,8*** | -15,7 | 2901,9±68,8*** | -16,2 | 1891,2±43,7*** | -14,9 |
18 | 4210,9±79,4*** | -12,2 | 2809,2±66,1 | -3,19 | 1401,6±43,1*** | -25,9 |
20 | 4565,8±67,8*** | 8,43 | 3077,4±58,6** | 9,55 | 1488,4±39,4 | 6,199 |
22 | 4199,4±74,6*** | -8,03 | 2665,1±67,2*** | -13,4 | 1534,3±48,6 | 3,089 |
24 | 3908,5±62,3** | -6,93 | 2333,6±53,3*** | -12,4 | 1574,9±39,7 | 2,65 |
26 | 4212,4±76,2** | 7,78 | 2603,6±63,1*** | 11,6 | 1608,9±40,1 | 2,16 |
28 | 4582,3±77,7*** | 8,78 | 2851,8±68,0** | 9,54 | 1730,5±42,5* | 7,56 |
30 | 4280,2±66,8** | -6,59 | 2511,6±50,6*** | -11,9 | 1768,6±48,8 | 2,19 |
32 | 3845,9±60,3*** | -10,2 | 2518,6±54,6 | 0,28 | 1327,4±50,0*** | -24,9 |
34 | 4249,5±87,8*** | 10,5 | 2728,7±61,5* | 8,35 | 1520,7±55,6** | 14,6 |
36 | 4417,2±88,3 | 3,95 | 2693,4±70,1 | -1,29 | 1723,8±48,4** | 13,4 |
38 | 4016,1±83,1*** | -9,08 | 2476,6±53,5* | -8,05 | 1539,5±55,3* | -10,7 |
40 | 4166,7±99,0 | 3,75 | 2619,3±70,4 | 5,76 | 1547,4±46,4 | 0,51 |
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001).
Если 14 недель характеризовать как период увеличения размеров почечных телец, то до окончания внутриутробного развития можно выделить еще 4 периода достоверного подъема их величины в 20, 28, 36 и 40 недель (рис. 1). При этом на фоне сохранения размеров почечных телец в 20 и 28 недель, отмечается постепенное снижение их средней величины в 36 и 40 недель. Такая тенденция представляется вполне оправданной, так как к окончанию внутриутробного развития происходит становление наиболее многочисленной генерации внутрикорковых нефронов, снижение размеров телец которой после 36 недель (таблица 3) и определяет общую направленность изменения величины почечных телец во всей совокупности нефронов.
Рис.1. Динамика площадей почечных телец нефронов почки
человека во внутриутробном периоде.
Таблица 3.
Площадь почечных телец внутрикорковых нефронов почки человека
во внутриутробном периоде.
Почечные тельца внутрикорковых нефронов | ||||||
Возраст (недели) | Площадь тельца | Площадь сосудистого клубочка | Площадь просвета капсулы | |||
M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | |
12 | 4916,3±40,9 | - | 3457,0±38,1 | - | 1459,3±30,9 | - |
14 | 5265,8±68,9*** | 7,11 | 3049,9±47,9*** | -11,8 | 2215,9±50,2*** | 51,9 |
16 | 4270,3±66,7*** | -18,9 | 2550,9±64,5*** | -16,4 | 1719,3±44,8*** | -22,4 |
18 | 4144,7±98,8 | -2,94 | 2816,3±76,3** | 10,4 | 1328,3±43,2*** | -22,7 |
20 | 4271,4±57,8 | 3,06 | 2895,3±52,6 | 2,80 | 1376,2±31,5 | 3,60 |
22 | 3906,9±44,6*** | -8,53 | 2507,1±46,8*** | -13,4 | 1399,8±39,7 | 1,72 |
24 | 3663,3±58,9*** | -6,24 | 2193,8±44,8*** | -12,5 | 1469,5±36,9 | 4,98 |
26 | 3867,5±52,5** | 5,58 | 2492,9±41,1*** | 13,6 | 1374,5±32,8 | -6,46 |
28 | 4370,6±46,4*** | 13,08 | 2668,5±43,7** | 7,04 | 1702,1±35,9*** | 23,8 |
30 | 3965,1±30,4*** | -9,28 | 2126,3±33,2*** | -20,3 | 1838,8±29,1** | 8,03 |
32 | 3539,9±66,4*** | -10,78 | 2389,3±46,9*** | 12,4 | 1150,7±55,1*** | -37,4 |
34 | 4004,2±68,5*** | 13,18 | 2603,9±50,1** | 8,99 | 1400,3±43,3*** | 21,7 |
36 | 4127,2±70,2 | 3,078 | 2455,6±54,3* | -5,69 | 1671,6±27,4*** | 19,4 |
38 | 3836,2±82,6** | -7,058 | 2382,4±44,5 | -2,98 | 1453,8±46,5*** | -13,0 |
40 | 3349,2±92,2*** | -12,7 | 2074,6±66,3*** | -12,9 | 1274,6±34,2** | -12,3 |
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001).
Определяя с 14 до 40 недель тенденцию постепенного снижения величины почечных телец всей совокупности нефронов, следует отметить, что наибольшее и достоверное снижение их размеров на 27,9% происходит от 14 до 18 недель. Следует отметить, что и в околомозговых нефронах в отмеченные периоды на фоне относительного увеличения площади телец в 20, 28, 36 и 40 недель происходит постепенное снижение их величины от 20 до 40 недель (таблица 4). В свою очередь в поверхностной генерации определяется более ранний четвертый пик подъема величины телец, который наступает в 34 недели, при этом отмечается общая тенденция нарастания их величины от 20 до 40 недель (таблица 5).
Оценивая тенденции изменения площадей почечных телец, сосудистых клубочков и просветов капсул в генерациях нефронов, следует предполагать, что снижение величины всех компонентов телец околомозговых нефронов обусловлено исчезновением пула крупных телец подвергающихся деструкции. В то же время увеличение доли клубочков в тельцах поверхностных и внутрикорковых нефронов свидетельствует об их активной дифференцировке и включении в функцию.
Таблица 4.
Площадь почечных телец околомозговых нефронов почки человека
во внутриутробном периоде.
Почечные тельца околомозговых нефронов | ||||||
Возраст (недели) | Площадь тельца | Площадь сосудистого клубочка | Площадь просвета капсулы | |||
M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | %прироста | M ± m (мкм2) | %прироста | |
12 | 8324,3±141,9 | - | 6043,2±117,2 | - | 2281,1±65,6 | - |
14 | 8270,4±128,2 | -0,64 | 5259,3±117,9*** | -12,9 | 3011,0±83,9*** | 32,0 |
16 | 7067,6±115,6*** | -14,5 | 4519,2±98,7*** | -14,1 | 2548,3±58,7*** | -15,4 |
18 | 5960,5±87,2*** | -15,7 | 3941,6±74,8*** | -12,8 | 2018,9±57,6*** | -20,8 |
20 | 6542,1±107,1*** | 9,76 | 4505,3±86,7*** | 14,3 | 2036,8±62,2 | 0,89 |
22 | 6038,4±131,4** | -7,70 | 3785,5±115,3*** | -15,9 | 2252,9±71,6** | 10,6 |
24 | 5583,2±79,9** | -7,54 | 3349,9±76,2** | -11,5 | 2233,2±51,9 | -0,87 |
26 | 6167,8±126,1*** | 10,5 | 3849,8±104,3*** | 14,9 | 2318,0±62,2 | 3,79 |
28 | 6468,9±141,6 | 4,88 | 4214,4±114,1* | 9,47 | 2254,6±66,9 | -2,74 |
30 | 6204,5±104,5 | -4,09 | 3927,8±61,3* | -6,80 | 2276,7±74,5 | 0,98 |
32 | 5239,9±77,6*** | -15,6 | 3313,1±71,1*** | -15,7 | 1926,8±51,9** | -15,4 |
34 | 5642,9±137,6** | 7,69 | 3691,6±89,2*** | 11,4 | 1951,3±92,1 | 1,27 |
36 | 6086,6±117,8* | 7,86 | 3650,8±98,3 | -1,11 | 2435,7±73,9** | 24,8 |
38 | 5091,8±100,4*** | -16,3 | 3218,3±60,3*** | -11,9 | 1873,5±66,6** | -23,1 |
40 | 5745,2±101,6*** | 12,8 | 3875,3±95,9*** | 20,4 | 1869,9±40,5 | -0,19 |
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001).
Таблица 5.
Площадь почечных телец поверхностных нефронов почки человека
во внутриутробном периоде.
Почечные тельца поверхностных нефронов | ||||||
Возраст (недели) | Площадь тельца | Площадь сосудистого клубочка | Площадь просвета капсулы | |||
M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | |
12 | 3167,2±44,2 | - | 2125,8±37,4 | - | 1041,4±23,9 | - |
14 | 3519,9±45,9*** | 11,1 | 2083,9±41,7 | -1,97 | 1436,0±33,7*** | 37,9 |
16 | 3041,5±41,9*** | -13,6 | 1635,6±43,2*** | -21,5 | 1405, 9±27,6 | -2,09 |
18 | 2527,4±52,2*** | -16,9 | 1669,8±47,3 | 2,09 | 857,6±28,4*** | -38,9 |
20 | 2884,0±38,4*** | 14,1 | 1831,8±36,4** | 9,70 | 1052,3±24,6*** | 22,7 |
22 | 2652, 9±47,8*** | -8,02 | 1702,6±39,6** | -7,05 | 950,3±34,5* | -9,69 |
24 | 2479,0±47,9** | -6,55 | 1457,0±38,9*** | -14,4 | 1022,0±30,3 | 7,55 |
26 | 2601,9±50,1 | 4,96 | 1467,9±43,8 | 0,75 | 1134,1±25,3** | 10,9 |
28 | 2907,4±44,9*** | 11,7 | 1672,5±46,1** | 13,9 | 1234,9±24,7** | 8,89 |
30 | 2670,9±65,4** | -8,13 | 1480,7±57,3** | -11,5 | 1190,2±42,8 | -3,66 |
32 | 2757,9±37,0 | 3,26 | 1853,3±45,8*** | 25,2 | 904,7±42,9*** | -23,9 |
34 | 3101,2±57,2*** | 12,5 | 1890,6±45,1 | 2,01 | 1210,6±31,4*** | 33,8 |
36 | 3037,9±76,9 | -2,04 | 1973,7±57,9 | 4,39 | 1064,2±44,0** | -12,1 |
38 | 3120,3±66,1 | 2,71 | 1829,3±55,8 | -7,32 | 1291,0±52,7*** | 21,3 |
40 | 3405,6±103,2* | 9,14 | 1907,9±48,9 | 4,30 | 1497,6±64,4*** | 16,0 |
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001).
Периодичность образования недифференцированных канальцев от 7,5 до 12 недель обусловлена формированием новых генераций нефронов в периферической зоне почки. Наряду с этим, в первом триместре внутриутробного развития представляется возможным говорить о своеобразном пульсирующем характере изменения пула недифференцированных канальцев. Это характеризуется как бы расширением границ диапазона, когда в правой части гистограммы нарастает число крупных канальцев, а в левой - число канальцев небольшой величины (рис. 2). Периоды образования недифференцированных канальцев соответствуют периодам раннего формирования очередной генерации нефронов и выделению их канальцевой части, которая до функциональной дифференцировки почечных телец оказывается малодифференцированной. В период роста производных дивертикула, когда замедляется их деление, а значит и инициация формирования нефронов, в предыдущих генерациях начинается дифференцировка почечных телец, а затем и канальцев нефронов. Именно в это время определяется фаза своеобразного сжатия пула недифференцированных канальцев, когда часть крупных канальцев, расположенных в правой половине гистограммы как бы расходуется, переходя в пул дифференцированных проксимальных и дистальных отделов, а часть небольших канальцев левой части - переходит в дифференцирующиеся отделы петли нефрона.
Рис. 2. Распределение величин площадей недифференцированных
канальцев нефронов почки человека в эмбриогенезе.
Возраст: 7,5 недель.
К концу первого триместра развития происходит сглаживание периодов последовательного деления конечных ветвей дивертикула и их интенсивного роста, а значит и сглаживание периодичности образования нефронов как единой совокупности, что ведет также к сглаживанию периодов выделения малодифференцированных канальцев и их перехода в дифференцированные отделы. Именно стадийность формирования, начальной морфологической и последующей функциональной дифференцировки канальцев зачатков нефронов в полной мере отражается на динамике морфометрических показателей совокупности недифференцированных канальцев на каждом этапе развития почки.
Начавшееся после 11 недель выраженное снижение средней величины недифференцированных канальцев продолжается до 18 недель, при этом с 12 до 14 недель темп снижения составляет 20,2% (р<0,001), а с 16 до 18 - 28,9% (р<0,001), в то время как с 14 до 16 недель темп снижения оказывается недостоверным. Общее снижение величины канальцев за период с 11 до 18 недель составляет 2,3 раза, а с 12 до 18 недель - 1,8 раза (таблица 6).
Следует предполагать, что именно в период преобладания процессов формирования недифференцированных канальцев отмечается снижение среднего показателя доли их эпителия и увеличения доли просвета за счет процессов начальной дифференцировки в первую очередь канальцев петли нефрона. Относительные подтверждения сохранения проявлений некоторой последовательности формирования и начальной дифференцировки канальцев нефронов можно определить и в период от 18 до 26 недель внутриутробного развития.
Таблица 6.
Площадь недифференцированных канальцев нефронов
почки человека во внутриутробном периоде.
Недифференцированные канальцы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Возраст (недели) | Площадь канальца | Площадь просвета | Площадь эпителия | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | M ± m (мкм2) | % прироста | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7,5 | 916,09±21,6 | - | 105,46±5,18 | - | 810,63±18,6 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 926,47±23,73 | 1,13 | 186,98±12,8*** | 77,3 | 739,48±14,4** | -8,78 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8,5 | 858,08±21,4* | -7,38 | 155,91±10,3*** | -16,6 | 702,17±14,1 | -5,05 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | 881,69±22,1 | 2,75 | 143,55±10,4 | -7,93 | 738,14±17,5 | 5,12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9,5 | 882,18±21,4 | 0,06 | 151,92±7,93 | 5,83 | 730,26±15,6 | Рис. 2. Распределение величин площадей недифференцированных канальцев нефронов почки человека в эмбриогенезе. Возраст: 7,5 недель. К концу первого триместра развития происходит сглаживание периодов последовательного деления конечных ветвей дивертикула и их интенсивного роста, а значит и сглаживание периодичности образования нефронов как единой совокупности, что ведет также к сглаживанию периодов выделения малодифференцированных канальцев и их перехода в дифференцированные отделы. Именно стадийность формирования, начальной морфологической и последующей функциональной дифференцировки канальцев зачатков нефронов в полной мере отражается на динамике морфометрических показателей совокупности недифференцированных канальцев на каждом этапе развития почки. Начавшееся после 11 недель выраженное снижение средней величины недифференцированных канальцев продолжается до 18 недель, при этом с 12 до 14 недель темп снижения составляет 20,2% (р<0,001), а с 16 до 18 - 28,9% (р<0,001), в то время как с 14 до 16 недель темп снижения оказывается недостоверным. Общее снижение величины канальцев за период с 11 до 18 недель составляет 2,3 раза, а с 12 до 18 недель - 1,8 раза (таблица 6). Следует предполагать, что именно в период преобладания процессов формирования недифференцированных канальцев отмечается снижение среднего показателя доли их эпителия и увеличения доли просвета за счет процессов начальной дифференцировки в первую очередь канальцев петли нефрона. Относительные подтверждения сохранения проявлений некоторой последовательности формирования и начальной дифференцировки канальцев нефронов можно определить и в период от 18 до 26 недель внутриутробного развития. Таблица 6. Площадь недифференцированных канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде.
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001). Таким образом, в период от 20 до 22 и в меньшей степени до 24 недель в совокупности недифференцированных канальцев происходит уменьшение числа крупных канальцев с небольшим просветом, переходящих в совокупность проксимальных и дистальных отделов, в то время как с 24 до 26 недель преобладают процессы формирования канальцев небольшой величины с хорошо выраженным малодифференцированным эпителием, которые в последующем станут основой для образования прямых отделов канальцев нефронов. В дальнейшем после 26 и до 36 недель развития выявляется полное сглаживание периодичности изменения величины недифференцированных канальцев и их эпителия. Отмечаемое последовательное нарастание средней величины недифференцированных канальцев после 26 недель развития обусловлено особенностями органогенеза почки, когда веерный тип дифференцировки производных дивертикула и формирования нефронов определяет как бы геометрическую прогрессию закладки нефронов, а, следовательно, и формирования канальцев, не имеющих на ранних этапах образования нефрона цитологической дифференцировки отделов. К 38 неделям на фоне достоверного прироста величины канальцев и площади их эпителия на графиках распределения частот величин площадей определяется четыре самостоятельных совокупности (рис. 3), что указывает на выделение к концу периода внутриутробного развития групп канальцев, характеризующих их последующую дифференцировку в тонкие и различные отделы проксимальных и дистальных. Рис. 3. Распределение величин площадей недифференцированных канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде. Возраст: 38 недель. Оценивая общую динамику средней площади проксимальных отделов нефронов почки во внутриутробном развитии, следует отметить, что в первом триместре определяются три периода достоверного нарастания величины канальцев в 9, 10 и 11,5 недель (таблица 7), после чего отмечается последовательное снижение показателей площади с периодическими подъемами в 20, 30 и 36-38 недель развития. При этом статистически значимым кратковременное увеличение площади проксимальных канальцев оказывается только в 36 недель, а периодические подъемы величины площади эпителия проксимальных канальцев оказываются достоверными в 20 и 36 недель. Таблица 7. Площадь проксимальных отделов канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде.
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001). Общая тенденция повышения доли эпителия в структуре проксимальных канальцев после 12 недель развития свидетельствует о преобладании процессов дифференцировки с увеличением высоты клеток. Кроме того, в этот период дифференцировка дистальных отделов способствует становлению функции канальцев нефронов по протяжению, что обеспечивает нормализацию функциональной нагрузки на проксимальные отделы. Снижение средней площади проксимальных канальцев и их эпителия от 20 до 24 недель определятся на гистограмме изменением структуры совокупности размерных величин. В 22 недели и особенно в 24 отмечается формирование так называемого левого типа гистограммы. Так, в 22 недели доля канальцев с величиной до 900 мкм2 составляет 68,4%, в то время как в 20 недель доля таких канальцев составляла 61,7%, а в 24 недели их число достигает 80,7% (рис. 4). Кроме того, и в 22 и в 24 недели происходит смещение в левую часть гистограммы наиболее часто встречаемых величин. Рис. 4. Распределение величин площадей проксимальных отделов канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде. Возраст: 24 недели. Снижение средней площади проксимальных канальцев в 26 и 28 недель на графиках распределения частот их величин позволяет определить продолжающуюся тенденцию нарастания доли канальцев с небольшой величиной. Именно такая динамика определяет не только снижение средней площади проксимальных канальцев, но и характеризует активность процесса их новообразования и дифференцировки. Оценивая динамику объемной доли эпителия в структуре проксимальных канальцев, следует отметить, что, несмотря на периоды относительного ее уменьшения в 12, 18 и 30 недель, на протяжении внутриутробного развития происходит нарастание доли эпителия, указывающее на возрастание степени дифференцировки проксимальных канальцев. В общей динамике размерных величин площадей дистальных канальцев до 12 недель отмечаются два достоверных периода нарастания показателей в 9,5 и 11 недель (таблица 8), после чего до 40 недель внутриутробного развития происходит последовательное снижение их средней величины с кратковременными подъемами в 20, 24, 30 и 36 недель, при этом только в 30 недель увеличение средней площади дистальных канальцев оказывается статистически значимым. Таблица 8. Площадь дистальных отделов канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде.
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001). Незначительное повышение средней площади дистальных канальцев в 36 недель характеризуется определенной консолидацией размерных показателей, когда число канальцев наиболее часто встречаемых диапазонов от 250 до 400 мкм2, составлявшее в 34 недели 50,8%, увеличивается в 36 недель до 65,1% (рис. 5). В то же время периоды увеличения средней площади эпителия дистальных канальцев на фоне общей тенденции снижения их величины оказываются достоверными в 20, 24, 32 и 38 недель развития. Рис. 5. Распределение величин площадей дистальных отделов канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде. Возраст: 36 недель. Оценивая динамику общего снижения средней площади тонких канальцев нефронов, следует отметить, что если в первом триместре определяемые два периода подъема величины канальцев в 9 и 11 недель имеют выраженный характер, то после 12 недель следует говорить о двух менее выраженных периодах относительного увеличения их средней площади в 20 и 32 недели развития (таблица 9). При этом на фоне последовательного снижения средней площади эпителия этих канальцев отмечается три периода кратковременного подъема их величины в 20, 24 и 32 недели. В период последовательного снижения средней площади тонких канальцев с 20 до 28 недель изменения средней площади эпителия не согласуются с динамикой площади канальцев, в то время как до 30 недель снижение средних величин эпителия находится в некоторых коррелятивных отношениях с показателем площади просвета канальцев. Характерным для этого периода является противоположность направленности динамики площади просвета тонких канальцев по отношению к площади эпителия, что выражается снижением площади просвета от 22 до 26 недель и повышении от 26 до 30 недель развития. С 28 до 32 недель средняя величина тонких канальцев нарастает, при этом с 30 недель динамика их площади начинает совпадать с динамикой площади эпителия, в то время как площадь просвета не коррелирует с площадью эпителия. После 32 и до 40 недель происходит последовательное снижение средней площади тонких канальцев и их эпителия с замедлением этого процесса в 36 недель. Подобные динамики свидетельствуют о начальной дифференцировке канальцев, сопровождающейся некоторым снижением высоты эпителия и уменьшением величины тонких канальцев. Таблица 9. Площадь тонких отделов канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде.
Комментарий: * - изменение статистически достоверно в сравнении с показателем предыдущего срока (* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001). И как было отмечено выше, в 40 недель развития определяется четыре совокупности площадей тонких канальцев, характеризующие этапы формирования и дифференцировки генераций нефронов. Обращает на себя внимание, что в этот период в мозговом веществе почки не отмечается выраженной дифференцировки структур противоточно-множительной системы, обеспечивающей концентрацию мочи. При этом важным признаком структуры мозгового вещества является отсутствие дифференцированных канальцев тонкого отдела петли нефрона и наличие значительного количества рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани. Следует подчеркнуть, что методы математического моделирования служат той основой, которая позволяет перевести логические характеристики морфологических исследований в категорию закономерностей и объективной оценки различных уровней интегративных отношений структурных образований окончательной почки. Так, оценка интегративных отношений тканевых и органных структур окончательной почки на различных этапах эмбриогенеза позволила выделить определенные периоды ее формирования, связанные с дифференцировкой нефронов и внутрипочечной системы мочеотводящих путей. Период от 4,5 до 8,5 недель развития характеризуется как зачатковый в течение которого происходит взаимодействие дивертикула вольфова протока с метанефрогенной тканью, начальное выделение коркового и мозгового вещества и долей почки, формирование чашечно-лоханочной системы и зачатков нефронов. От 9 до 12 недель - период раннего органогенеза почки, когда отмечается выделение почечных долей с образованием пирамид и малых чашечек, формирование внутрипочечной системы мочеотводящих путей и дифференцировка их эпителиальной выстилки, анатомическая перестройка коркового и мозгового вещества с появлением почечных столбов, в мозговом веществе происходит формирование первых конусоподобных пучков. Возраст от 12 недель и до конца внутриутробного развития человека можно характеризовать как дефинитивный период органогенеза почки, в котором продолжается дифференцировка коркового вещества, отмечается выделение наружной и внутренней зоны мозгового вещества и формирование элементов противоточно-множительной системы концентрационного механизма. Нами отмечено, что в первом периоде развития окончательной почки, происходит образование и функциональная дифференцировка провизорной генерации нефронов, во втором - формирование первых дефинитивных нефронов, а в третьем - выделяются генерации нефронов (поверхностные, внутрикорковые и околомозговые). Представленная морфологическая картина является подтверждением эпигенетических проявлений эмбриогенеза и наряду с показателями внешних форм тела может рассматриваться в качестве критериев определения возраста эмбрионов и плодов человека. Процесс последовательного формирования нефронов в окончательной почке определяет выделение генераций. Суть формирования генераций представляет интерес не только в плане органогенеза окончательной почки, но и в плане оценки закономерностей нефроногенеза как единого механизма дифференцировки структурных единиц системы мочеобразования человека на всех этапах развития. Система мочеобразования человека является одной из наиболее сложно организованных, а закономерности формирования нефронов, как и кранио-каудальная последовательность их дифференцировки определяются уже в первичной почке. Последовательность образования нефронов в окончательной почке осуществляется в направлении от глубоких отделов коркового вещества к капсуле. Таким образом, формирование нефронов происходит поэтапно в виде последовательных генераций и имеет проксимо-дистальную направленность. В процессе органогенеза окончательной почки у человека происходит переход от линейного проксимо-дистального вектора органогенетических процессов к линейно-веерному, который и следует считать дефинитивным для метанефроса, в то время как линейный вектор, определяющийся на ранних этапах органогенеза, является провизорным, отражающим взаимосвязь и преемственность формирования про-, мезо- и метанефроса. Очередность формирования генераций нефронов реализуется сальтоторно по мере расширения зоны ветвлений организатора метанефроногенеза - дивертикула мезонефрального протока, что свидетельствует о детерминации формообразовательных процессов промежуточной мезодермы не только на уровне системогенеза (про-, мезо- и метанефрос), но и на этапе органогенеза отдельных компонентов этой системы. Следует предполагать, что сегментация, как механизм морфогенезов, является палингенетическим признаком, а промежуточная мезодерма морфологическим субстратом, детерминированным к сегментации. Анализ полученных нами результатов, их сопоставление с данными литературы и проведенными ранее исследованиями по изучению развития мезонефроса у человека позволяют сделать заключение о тесной взаимосвязи развития нефронов всех элементов системы мочеобразования в эмбриогенезе человека и важной провизорной роли мезонефронов в определении закономерностей формирования нефронов окончательной почки. Именно после полного завершения жизненного цикла первичной почки и инволюции всех мезонефронов в 11 - 11,5 недель эмбриогенеза в окончательной почке появляются петли нефронов первых генераций. То есть, формирование петель нефронов, являющихся закономерным проявлением анаболии, начинается только после завершения опистонефрального периода, который является определяющим для реализации мезонефральной провизорности и формирования нефронов по беспетельному типу. Именно эти первые нефроны метанефроса продолжают реализацию физиологических функций мезонефроса, являясь их эволюционным продолжением. И только после завершения жизненного цикла мезонефронов начинается реализация последующих нефроногенезов, программа развития которых зависит уже от провизорных свойств первых генераций нефронов метанефроса. При образовании генераций нефронов окончательной почки у человека определяются процессы, характеризующие реализацию ряда биологических законов развития. Так, формирование на ранних стадиях первых генераций метанефронов по мезонефральному типу и их запрограммированная гибель является своеобразным видом рекапитуляции. В то же время с позиции обеспечения гомеостаза организма в опистонефральном периоде создание в метанефросе нефронов первых генераций как временных структур, моделирующих механизмы развития и построения структурно-функциональных единиц окончательной почки на уровне целого органа, следует считать реализацией мезонефральной провизорности. Выявленное нами формирование первых, подвергающихся деструкции, генераций нефронов, построенных по типу нефронов мезонефроса, является рекапитуляцией в филогенезе, а в свою очередь строение генерации поверхностных нефронов в окончательной почке является проявлением рекапитуляции в онтогенезе. Следует отметить, что в период завершения внутриутробного периода развития окончательной почки в околомозговой зоне нефроны по анатомической структуре напоминают поверхностные нефроны взрослых, тонкий отдел петли этих нефронов представлен только в виде короткой нисходящей части, а окончательное формирование и дифференцировка тонкого отдела петли происходит уже после рождения в период становления концентрационного механизма почки. Таким образом, представление о генерации околомозговых нефронов как наиболее древней не соответствует действительности. Так, добавление тонкого канальца в нефронах на поздних стадиях формирования окончательной почки следует рассматривать как анаболию, а отражение этих процессов находит наиболее яркое проявление именно в онтогенезе околомозговых нефронов. С этих позиций становится очевидным, что собственно дифференцировка нефронов по генерациям является проявлением филэмбриогенезов, когда формирование околомозговых нефронов происходит по типу анаболии, а формирование группы поверхностных нефронов происходит по типу архаллаксиса. На основании проведенных исследований и их анализа, следует сделать заключение о существовании трех компонентов в развитии окончательной почки: провизорного, дефинитивного и эволюционирующего. Эволюционирующим компонентом является совокупность околомозговых нефронов, в которых наиболее ярко проявляются анаболии в виде надставки тонких отделов петель, появляющихся на самых поздних этапах органогенеза окончательной почки. При этом длина петель в этих нефронах наиболее выражена, а их врастание в глубокие отделы мозгового вещества происходит в период завершения реализации провизорности, то есть в период завершения формирования нефронов. Дефинитивным пулом следует считать совокупность внутрикорковых нефронов, имеющих наиболее стабильное строение, хотя признаки эволюционирования в виде позднего формирования восходящей части тонкого отдела петли отмечаются и в этой генерации. Провизорной частью окончательной почки является группа поверхностных нефронов, строение которых в наибольшей степени отражает ранние формы нефронов в эволюционном ряду. Эта группа нефронов формируется по аркадному типу, что в значительной степени напоминает механизм нефроногенеза в мезонефросе. Таким образом, на примере нефроногенеза прослеживается реализация принципа провизорности, при этом следует говорить о его значении не только во внутриутробном периоде, но и в течение всего постнатального онтогенеза в норме и при различных воздействиях. Этот факт заслуживает внимания как в плане оценки последовательности дифференцировки отделов нефронов в эмбриогенезе, так и в плане понимания последовательности и выраженности реакции отделов нефронов на повышенную функциональную нагрузку после односторонней нефрэктомии. Так, после удаления одной из почек у лабораторных крыс в фазу функционального напряжения уже на 2-е сутки наибольшее увеличение площади отмечено в дистальных извитых (на 69%) и дистальных прямых (на 54%) канальцах, в то время как проксимальные извитые и проксимальные прямые увеличиваются только на 39 и 35%, а величина тонких отделов петель практически не изменяется. Уже к 4-м суткам прирост величины дистальных извитых канальцев составляет 78% при 45% в проксимальных извитых, и при практической неизменности величины тонких отделов петель нефронов. В фазу компенсаторной гипертрофии, когда нарастание размеров канальцев происходит преимущественно за счет гипертрофии эпителия, наиболее интенсивно увеличиваются на 55% к 10 суткам опыта, прежде всего проксимальные отделы. Вслед за проксимальными отделами активной, но более равномерной гипертрофии подвергаются дистальные с максимальным показателем прироста величины в 76% к 20 суткам, а максимальное увеличение тонких отделов петель на 45% отмечается лишь на 30 сутки опыта, когда показатели гипертрофии проксимальных и дистальных извитых отделов значительно снижаются до 20 и 51% соответственно. Таким образом, в фазу функционального напряжения в оставшейся после односторонней нефрэктомии почке опережающее увеличение дистальных отделов обусловлено их вторичной перегрузкой на фоне недостаточности функции реабсорбции в проксимальных отделах. Последующее на 4-е сутки опыта увеличение проксимальных и дистальных извитых отделов на фоне одновременного уменьшения величины проксимальных и дистальных прямых канальцев позволяет сделать вывод о существовании горизонтального межканальцевого взаимодействия в корковом веществе и прежде всего на уровне извитых канальцев. Представляет интерес и выраженное увеличение дистальных извитых канальцев с 15 по 30 сутки на фоне снижения темпа прироста дистальных прямых, что подтверждает существование на уровне, прежде всего извитых отделов межнефронного транспорта веществ, определяющего наиболее выраженное участие дистальных извитых канальцев в функциональной деятельности почки оставшейся после односторонней нефрэктомии. На наш взгляд, именно провизорный характер межканальцевого транспорта, определяемый в мезонефросе находит свое отражение в последовательности формирования и функциональной дифференцировки канальцев метанефроса и реакции канальцев нефронов на повышенную нагрузку с формированием горизонтального межканальцевого транспорта веществ в пределах коркового вещества почки. В окончательной почке в норме подобный механизм не проявляется как основной. Однако нами показано, что в оставшейся после односторонней нефрэктомии почке, в фазу функционального напряжения (1-5 сутки после операции) нефроны не способны справиться с повышенной функциональной нагрузкой путем переноса и реабсорбции веществ по ходу канальцев, и значительная часть ультрафильтрата идет по так называемому горизонтальному пути, когда вещества из просвета канальцев поступают в апикальную зону цитоплазмы эпителиоцитов проксимальных отделов и через их базальную часть в интерстиций, а затем переносятся в эпителиоциты дистальных отделов. Таким образом, резервный механизм прямого проксимо-дистального транспорта веществ в метанефросе является реализацией провизорных свойств мезонефроса не только при моделировании взаимоотношений органных структур, но и реализации их на уровне функциональных отправлений. Аналогичный резервный механизм компенсации функции отмечен нами в процессе гипертрофии почки после односторонней нефрэктомии в виде появления мегалотипических почечных телец, характерных для каудальных генераций мезонефронов. При оценке динамики размерных показателей почечных телец и сосудистых клубочков нефронов разных генераций в почке оставшейся после односторонней нефрэктомии было определено, что в фазу функционального напряжения уже на 2-е сутки наиболее активно на 7,3% прирастает площадь телец поверхностных нефронов при сохранении величины телец внутрикорковых и околомозговых на фоне увеличения площади сосудистых клубочков поверхностных нефронов на 8,4% и околомозговых - на 8,1%. Возникновение выраженных различий показателей площадей телец уже на 6-е сутки приводит к выделению в генерации поверхностных нефронов двух классов величин, один из которых представлен крупными тельцами с размерами свыше 6602 мкм2. На 7 сутки выделение 6% крупных мегалотипических телец, выходящих за рамки нормального распределения, определяется уже в околомозговых нефронах, что характеризует включение в процесс гипертрофии отдельных нефронов этой генерации. На 8 сутки опыта сохраняется двухфазность распределения частот величин площадей почечных телец поверхностных нефронов, а в околомозговых нефронах четко выделяется класс крупных почечных телец в правой части гистограммы. Выделение классов площадей сосудистых клубочков и почечных телец поверхностных нефронов выявляются на 10 сутки опыта, а выделение класса крупных телец с сосудистыми клубочками с величиной свыше 6298 мкм2 свидетельствует о неравномерном участии нефронов этой генерации в компенсаторных процессах. Завершение фазы функционального напряжение и переход к процессам компенсаторной гипертрофии характеризуется выравниванием на 12 сутки опыта размерных величин площадей почечных телец поверхностных нефронов с подчинением их законам нормального распределения и равномерным ростом почечных телец всех генераций до 15 суток опыта. После 15 суток отмечается снижение процента прироста размеров почечных телец поверхностных и внутрикорковых нефронов с нарушением равномерности распределения частот величин сосудистых клубочков почечных телец внутрикорковых нефронов на 20 сутки, а поверхностных - на 20 и 30 сутки опыта. На 30 же сутки выявляется неоднородность величин площадей сосудистых клубочков околомозговых нефронов, обусловленная их интенсивным опережающим ростом в этот период опыта. К 45 суткам отмечается незначительный прирост величин телец внутрикорковых и поверхностных нефронов и снижение темпов прироста околомозговых, с выделением на гистограммах почечных телец поверхностных нефронов двух классов размерных величин, увеличением до 10% количества крупных почечных телец внутрикорковых нефронов с размером свыше 9666 мкм2 и выделением класса крупных телец с размером свыше 10883 мкм2 в околомозговых нефронах. В процессе дальнейшей компенсаторной гипертрофии почки до 210 суток опыта сохраняется неоднородность величин площадей почечных телец поверхностных нефронов, что на гистограмме определяется выделением трех классов величин площадей, один из которых имеет размеры до 7174 мкм2, второй - от 8405 до 9636 мкм2 и третий - более 10867 мкм2. При этом совокупность крупных телец в правой части гистограммы составляет 52%. Во внутрикорковых нефронах выделяется два класса размеров почечных телец, один из которых имеет величину площадей до 6174 мкм2, а второй - свыше 7688 мкм2. В совокупности околомозговых нефронов по-прежнему сохраняется до 10% доля крупных мегалотипических почечных телец с размерами от 14488 до 18202 мкм2. Феномен формообразования на уровне провизорности из материала дефинитивного органа нами обозначен при культивировании тканей метанефроса крысы по методу Ф.М. Лазаренко. Показано, что нефроногенез в имплантатах характеризуется тканево- и органотипическими разрастаниями метанефрогенного эпителия с формированием локусов пролиферации и последующей миграции клеток по типу отмеченных нами в эмбриогенезе окончательной почки. Анализ представленного фактического материала позволяет сделать заключение о том, что принцип провизорности в морфогенезах является важным механизмом эволюционирования и определения оптимальных вариантов физиологического прогресса в гисто- и органогенезах. Безусловно, структурой, объединяющей органы мочеобразования, как различных биологических видов, так и разных генераций органов одного вида является нефрон. Понимание закономерностей формирования нефронов как структурных единиц и генераций нефронов как интегративной составляющей совокупности этих структурных единиц позволяет оценить фил- онтогенетические параллели развития органов мочеобразования и определить направление эволюционирования нефронов. Выводы
Практические рекомендации
Список работ, опубликованных по теме диссертации
* - отмечены журналы и издания, рекомендованные ВАК для опубликования основных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук. Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||