INTEGRATIVE SIZE RATIOS OF THE HUMAN DEFINITIVE KIDNEY NEPHRON TUBULES DURING THE PRENATAL DEVELOPMENT

Full Text

Интегративная морфометрия структурных единиц органа в онтогенезе позволяет объективно оценить динамику его формирования, установления функциональных параметров и возрастных изменений, что является одной из значимых задач современной морфологии [5, 9, 12]. Почечные канальцы нефрона постоянной почки человека, имея различное строение, формируют единую взаимозависимую морфофункциональную систему, закладывающуюся в пренатальном онтогенезе [3, 10] и определяющую совокупную выделительную функцию органа. Изменения морфофункциональных параметров находят отражение как в структуре канальцев, так и их размерных характеристиках. Отмечено, что на каждом этапе внутриутробного развития протекающие при дифференцировке постоянной почки человека процессы имеют суммарный характер, и динамика морфометрических показателей площадей канальцев, их эпителия и просвета отражает становление морфофункциональных отношений почечных канальцев [6, 7]. Однако данные по выявлению интегративных отношений доли площадей канальцев и эпителия формирующихся нефронов постоянной почки человека во II и III триместре фетального периода не нашли полного отражения в литературе. В этой связи целью настоящего исследования является выявление интегративных отношений размерных показателей различных отделов канальцев нефрона постоянной почки человека в промежуточном и позднем фетальном периодах развития. Материал и методы. Материалом для исследования послужили постоянные почки 84 плодов человека от 14 до 40 нед гестации, изученные с интервалом 2 нед. Материал получали из гинекологического отделения родильного дома № 2, патологоанатомического отделения областной клинической больницы № 1 г. Тюмени и фиксировали в 10 % нейтральном формалине (протокол № 54 комитета по этике при ГБОУ ВПО ТГМА Минздрава России от 18.12.2013 г.). Возраст плодов определяли на основе акушерского анамнеза и данных фетометрии. На каждой стадии изучали почки от 6 плодов. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином Майера и эозином, а также гистохимически с использованием ШИК-реакции по Мак-Манусу. Проводили измерение диаметров канальцев нефронов и их просветов. Площади канальцев вычисляли по формуле площади эллипса. Площади эпителия канальцев вычисляли как разность площади канальца и площади его просвета. В каждой почке плодов человека измеряли по 20 проксимальных извитых, проксимальных прямых, дистальных извитых, дистальных прямых и тонких канальцев нефрона. Всего в одной возрастной группе измеряли по 120 канальцев каждого отдела нефрона. Достаточность количества измерений на изученных этапах эмбрионального онтогенеза определяли исходя из показателя точности опыта (Р) [1, 11], который во всех случаях был меньше 5 %. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием стандартного пакета программы Microsoft Excel. Для выявления интегративных отношений метрических показателей площадей почечных канальцев нефронов определяли средние величины (х-), ошибку среднего (sx-), среднее квадратическое отклонение (σ), доверительный коэффициент или критерий Стьюдента (t) [1]. Определение процентной доли площади канальцев и площади эпителия проксимальных извитых, проксимальных прямых, тонких канальцев, дистальных прямых и дистальных извитых проводили по отношению к суммарной площади канальцев нефрона и эпителия, принимаемых за 100 %. Результаты исследования. Установлено, что динамика величины площадей различных канальцев нефронов и их эпителия на протяжении промежуточного и позднего фетального периодов имеет различия. Это определяет и изменения соотношения величин разных канальцев в изучаемый период. Наибольшую величину во все сроки развития имеют проксимальные извитые канальцы. Проксимальные прямые канальцы занимают второе место по величине с 14-й до 18-ю неделю развития, ас 20-й до 36-ю неделю второе место по величине площади занимают дистальные извитые канальцы. Наименьшую величину на всех стадиях развития имеют тонкие канальцы. Следует отметить, что если сравнение величины канальцев указывает на их вариабельность, то показатели площадей эпителия этих канальцев свидетельствуют о значительной стабильности их динамики в течение всего периода наблюдения. Так, в отличие от площади канальцев средняя площадь эпителия проксимальных прямых канальцев превышает площадь эпителия дистальных извитых канальцев на всех стадиях за исключением стадии 34 и 36 нед, когда различия величин оказываются статистически незначимыми (p>0,05). Сравнительная характеристика изменения процентной доли площадей канальцев и эпителия в структуре нефрона на протяжении промежуточного и позднего фетального периодов эмбрионального онтогенеза показала, что динамики изменения доли канальцев, а особенно эпителия в составе нефрона не всегда совпадают с тенденцией изменения их площадей (рис. 1, 2). Так, значимо выявляются интегративные отношения процентной доли площадей канальцев и эпителия в общей структуре нефрона, в то время как при характеристике площадей не всегда удается определить тенденции сопряжения или «противофазного» отношения величин (когда одна кривая копирует другую, но с противоположной полярностью). Определено, что на протяжении всего промежуточного и позднего фетального периодов эмбрионального онтогенеза в структуре нефрона отмечается устойчивая взаимосвязь отношения показателей процентной доли площадей канальцев и эпителия в проксимальных и дистальных канальцах. Показано, что в проксимальных и дистальных канальцах долевые отношения носят различный характер. Так, на всех изученных этапах эмбрионального онтогенеза в проксимальных извитых и прямых канальцах процентная доля площади эпителия превышает таковую площади канальцев (рис. 3). Заслуживает внимания определяемое на всех этапах изученного периода развития постоянной почки (за исключением 18-й недели развития) «противофазное» снижение (или увеличение) площади проксимальных извитых и прямых канальцев и эпителия. При этом размерные показатели проксимальных извитых канальцев являются доминирующими, а тенденция изменения их величины полностью совпадает с динамикой изменения суммарной площади проксимальных канальцев (извитых и прямых). В свою очередь, в дистальных канальцах на всех стадиях с 14-й и до 40-й недели внутриутробного развития процентная доля площади канальцев как извитых, так и прямых, превышает процентную долю площади эпителия этих канальцев в общей структуре нефрона (рис. 4). Сравнение динамики процентной доли площади канальцев и эпителия в структуре нефрона с их абсолютными величинами показывает, что совпадение периодов повышения и снижения как площадей, так и процентной доли канальцев и эпителия, в структуре нефрона отмечается в проксимальных канальцах. Сравнение же изменения площадей дистальных канальцев и эпителия с изменением показателя их процентной доли на различных этапах развития нефрона позволяет видеть в отличие от проксимальных канальцев отсутствие совпадения тенденций изменения. Определяются три периода взаимоотношений, в первом из которых с 14-й по 22-ю неделю эмбрионального онтогенеза показатель доли эпителия дистальных канальцев находится как бы в «противофазе» к площади эпителия этих канальцев. С 22-й по 36-ю неделю изменения площадей эпителия и канальцев и их процентной доли совпадают, после чего в 38 и 40 нед они вновь находятся в «противофазе», когда повышение доли площади канальцев сопровождается снижением показателя их процентной доли. Обсуждение полученных данных. Сравнительный анализ метрических показателей и процентной доли площадей канальцев и эпителия в процессе формирования и дифференцировки почечных канальцев нефронов в промежуточном и позднем фетальном периодах развития человека позволил выявить периодичность их изменений. Так, в проксимальных почечных канальцах выявлено совпадение периодов повышения и снижения площадей канальцев и эпителия с аналогичными периодами изменения процентной доли этих канальцев и эпителия в структуре нефрона. В дистальных канальцах отмеченные совпадения не выявлены. Это служит подтверждением определенной последовательности дифференцировки канальцев нефронов постоянной почки в эмбриогенезе, когда первыми дифференцируются проксимальные канальцы, далее дистальные и в последнюю очередь тонкие [2, 3, 9, 10]. Сравнение изменения динамики доли площади почечных канальцев и эпителия в структуре нефрона в изученные периоды эмбрионального онтогенеза позволяет определить ряд тенденций. Так, выявленная закономерность превышения доли эпителия проксимальных канальцев над долей их площади в объемной структуре нефрона на протяжении всего изученного периода развития подтверждает данные об опережающей дифференцировке проксимальных канальцев, что определяет установление закономерных интегративных отношений в структуре нефрона и становление функции канальцев как единой системы, осуществляющей процессы секреции, реабсорбции, активного и пассивного транспорта воды и других функций [8, 13]. Динамика площадей проксимальных извитых канальцев в полной мере согласуется с периодами повышения и снижения суммарной процентной доли проксимальных почечных канальцев, что особенно выражено в проксимальных извитых. Динамика площади проксимальных прямых почечных канальцев и эпителия в значительной степени совпадает с динамикой процентной доли проксимальных прямых канальцев и имеет противоположную направленность с проксимальными извитыми канальцами. Изменения процентной доли площадей дистальных извитых, дистальных прямых канальцев и эпителия не имеют «противофазной» направленности. Доля дистальных канальцев, а особенно эпителия этих канальцев, имеет выраженную «противофазность» с изменением проксимальных канальцев и особенно с долей эпителия этих канальцев. Данные интегративные отношения метрических показателей еще раз подтверждают первичность дифференцировки проксимальных канальцев во внутриутробном развитии и их функциональную активность, что согласуется с работами ряда авторов [2, 3, 9, 10, 14]. При этом определено, что созревание канальцев начинается именно в промежуточном фетальном периоде, а наибольшая активность этого процесса отмечается на 32-36-й неделе внутриутробного развития и продолжается в постнатальном периоде [4]. Таким образом, следует признать целесообразным использованный нами показатель процентной доли площадей канальцев и эпителия для оценки интегративных отношений размерных величин канальцев нефрона постоянной почки человека. Сравнение метрических характеристик формирования канальцев нефронов в промежуточном и позднем фетальном периодах онтогенеза человека позволяет характеризовать динамику развития почечных канальцев и доли эпителия, как показателя дифференцировки отделов нефронов. Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: П. С. М., В. Л. В. Сбор и обработка материала: Я. О. Ф., М. А. В, М. К. К. Статистическая обработка данных: П. С. М., Я. О. Ф., М. К. К. Анализ и интерпретация данных: П. С. М., В. Л. В., Я. О. Ф. Написание и редактирование текста: П. С. М., В. Л. В., Я. О. Ф., М. А. В. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

About the authors

S. M. Panteleyev

Tyumen State Medical University

Email: panteleevsm@mail.ru
Department of Human Anatomy, Topography Anatomy and Surgery 54 Odesskaya St., Tyumen 625023

L. V. Vikhareva

Tyumen State Medical University

Email: vikharevalv@mail.ru
Department of Human Anatomy, Topography Anatomy and Surgery 54 Odesskaya St., Tyumen 625023

O. F. Yaroslavtseva

Tyumen State Medical University

Email: topantgma@mail.ru
Department of Human Anatomy, Topography Anatomy and Surgery 54 Odesskaya St., Tyumen 625023

V. L. Yanin

Khanty-Mansiysk State Medical Academy

Email: yanin_v@mail.ru
Department of Histology, Embryology, Cytology 40 Mira St., Khanty-Mansiysk 628011

A. V. Margaryan

Tyumen State Medical University

Email: vanic13@mail.ru
Department of Human Anatomy, Topography Anatomy and Surgery 54 Odesskaya St., Tyumen 625023

K. K. Mkrtycheva

Tyumen State Medical University

Department of Human Anatomy, Topography Anatomy and Surgery 54 Odesskaya St., Tyumen 625023

I. A. Aptekar

Tyumen Institution of Osteopathic Medicine

Email: tiom72@yandex.ru
7-a/4 Popova St., Tyumen 625048

References

Supplementary files