Определение закономерностей формирования отделов нефронов окончательной почки человека в процессе эмбрионального нефроногенеза. Рассмотрение особенностей дифференцировки производных промежуточной мезодермы в процессе формирования окончательной почки.
Аннотация к работе
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). 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). 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 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. 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.
Список литературы
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 4?С в параформальдегид-глутаральдегидной смеси с дофиксацией четырехокисью осмия, после фиксации обезвоживали и заливали в аралдит. На ультрамикротоме “NOVA” (“LKB”, 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 (“JEOL”, 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=(р?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 Office-97» 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.
Возраст (недели) Почечные тельца
Площадь тельца Площадь сосудистого клубочка Площадь просвета капсулы
M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста
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.
Возраст (недели) Почечные тельца внутрикорковых нефронов
Площадь тельца Площадь сосудистого клубочка Площадь просвета капсулы
M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста
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.
Возраст (недели) Почечные тельца околомозговых нефронов
Площадь тельца Площадь сосудистого клубочка Площадь просвета капсулы
M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста
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.
Возраст (недели) Недифференцированные канальцы
Площадь канальца Площадь просвета Площадь эпителия
M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста M ± m (мкм2) % прироста
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 про