МЕТОРИЗИС ПРИ ФОРМИРОВАНИИ АНИЗОМОРФНЫХ ЭПИТЕЛИЕВ СТОМОДЕУМА И ГЛОТОЧНОЙ КИШКИ У ЭМБРИОНА ЧЕЛОВЕКА

Полный текст

Одним из вариантов оригинальной трактовки формирования многослойного эпителия переднего отдела пищеварительного канала позвоночных животных и человека является концепция меторизиса, предложенная В. М. Шимкевичем в 1908 г. [6]. Процессы, лежащие в основе меторизиса, автором концепции не декларированы. Не претендуя на возможность расшифровки меторизиса в аспекте, удовлетворяющем современные представления о сущности этого феномена, мы попытались выявить особенности трансформации эпителия глоточной кишки и её производных с позиций морфогенеза. Последнее весьма важно, так как, согласно мнению ряда исследователей, зачастую «…такие явления, характеризующие ткани в целом как метаплазия, меторизис, регенерация остаются без адекватного гистогенетического анализа» [4]. Не изменилась ситуация по разгадке меторизиса и после выхода фундаментальных работ А. Н. Бажанова, посвященных исследованию пищеводного эпителия в эволюции и онтогенезе [1]. А. Н. Бажанов (1978) представил суждения многих авторов об источниках происхождения эпителия переднего отдела пищеварительного канала: «…одни исследователи относят эпителий пищевода к производным эктодермы, другие - энтодермы, третьи - к производным особой прехордальной пластинки, четвертые считают его результатом метористического процесса». В конечном итоге остается неясным, каков источник развития многослойного эпителия глоточной кишки и её производных. Дискуссия о специфике смены эпителиальной выстилки пищевода и воздухоносных путей продолжается [7, 17, 18]. Все вышеотмеченное убедило нас в необходимости проведении исследования по расшифровке меторизиса на примере становления эпителиальной выстилки производных стомодеума и глоточной кишки человека в эмбриональном периоде пренатального онтогенеза. Целью настоящего исследования стало выявление меторизиса при формировании многослойного эпителия органов переднего отдела пищеварительного канала и участие в этом процессе стомодеального кармана Ратке. Материал и методы. Объектом исследования были эмбрионы человека 12-23-й стадии Карнеги (25-57 сут после оплодотворения), полученные при проведении медицинских абортов в лечебных учреждениях г. Тюмени по социальным показаниям от анамнестически здоровых женщин при их информированном согласии. Всего изучено 127 эмбрионов (протокол № 76 Комитета по этике при ФБГОУ ВО Тюменского ГМУ Минздрава России от 28.09.2015 г.). Возраст зародыша и стадии эмбриогенеза определяли по данным акушерского анамнеза, визуальной и морфометрической оценке состояния тела эмбриона и его частей путем измерения теменно-копчиковой длины, ас 16-й стадии Карнеги (СК) - измерения длины стопы. Полученные результаты сравнивали с таблицами систематики ранних зародышей человека. Комплекс полученных сведений был ориентирован на выявление возрастных групп эмбрионов по СК в соответствии с классификацией Стритера [8]. Для гистологического исследования на светооптическом уровне материал фиксировали в 10 % нейтральном формалине, заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином Майера и эозином, ШИК-реакцией по Мак-Манусу. Изготовление иллюстративного сопровождения проведено на медицинском микровизоре проходящего света «mVizo TM-101» (ЛОМО, Россия). Материал для электронномикроскопического исследования фиксировали при t = +4 °Св 5 % параформальдегид-глутаральдегидной смеси с дофиксацией 1 % раствором OsO4. Фиксаторы готовили на фосфатном буфере, pH 7,2. Материал заливали в аралдит, срезы контрастировали уранилацетатом, изготовление электронограмм проводили на трансмиссионном электронном микроскопе JEM-1011 (JEOL, Япония) в Институте биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН (ИБВВ РАН). Результаты исследования. Эмбрион человека на 12-й СК имеет 4,5 мм в длину, представлен телом, в котором хорошо просматриваются головной и хвостовой отделы, туловище. По всей протяженности хвостового отдела и туловища видны валикообразные возвышения и параллельные бороздки, хорошо выраженные на дорсальной поверхности вследствие метамерии. Валики и бороздки направлены перпендикулярно к длинной оси тела. Дорсальная поверхность тела зародыша - ровно выпуклая, вентральная - вогнутая. У эмбрионов определяются почки верхних конечностей, окруженные равномерно выраженным желобком. Сердечно-пупочный выступ занимает центральный отдел вентральной стороны туловища, в краниальной части граничит с жаберным аппаратом. Наиболее массивной является первая висцеральная (челюстная) дуга. Один из эпигенетических показателей 12-й СК - наличие незамкнутого заднего нейропора. Глоточная кишка сообщается со стомодеальной бухтой, а ротоглоточная мембрана сохраняется в виде небольших периферических участков. Под эпителиальной выстилкой дорсальной стенки глоточной кишки в подлежащей мезенхиме выявляется спинная хорда. Каудальнее остатков ротоглоточной мембраны на дорсальной стороне головной кишки определяется незначительное углубление - карман Сесселя. Жаберные перепонки при изучении в режиме световой микроскопии формируют тонкую непрерывную мембрану, образованную клетками уплощенной формы. Базальная пластинка не выявляется. В отдельных участках клетки наружной и внутренней поверхностей перепонок контактируют друг с другом. Межклеточный матрикс достаточно аморфный и не имеет в своем составе фибриллярных структур. На электронно-микроскопическом уровне жаберные перепонки имеют структуру двухслойной решетчатой пластинки. Она образована уплощенными многоотростчатыми клетками с четко выраженными межклеточными пространствами в виде узких и булавовидных полостей. Последние формируют систему двустороннего транспорта между содержимым амниона со стороны жаберной щели и глоточной кишки со стороны жаберного кармана. Немногочисленные клеточные контакты по ходу межклеточных полостей, по всей вероятности, могут выполнять роль «шлюзов» и способствовать поддержанию перманентно функционирующей транспортной системы в жаберном аппарате. К 13-й СК жаберные перепонки утолщаются. В контактных участках жаберных дуг уплотняется расположение мезенхимных клеток, эпителий из кубического преобразуется в высокий столбчатый. Вход в стомодеум приобретает серповидную форму со значительным размером по высоте в центре и низким - в боковых зонах. В каудальном отделе глоточной кишки четко просматривается разделение на пищеварительную (дорсальную) и дыхательную (вентральную) трубки. На 13-й СК эпителий жаберных дуг заселяется клетками мезенхимного генеза. На 14-й СК осуществляется формирование верхнечелюстного выроста челюстной висцеральной дуги, что можно классифицировать как один из эпигенетических признаков. Контакт нейроэктодермы промежуточного мозгового пузыря с эпителием стомодеальной бухты завершается формированием инвагината - кармана Ратке (КР). К 14-й СК границы ворот инвагината представлены зонами трансформации однослойного столбчатого эпителия в многорядный эпителий, выстилающий переднюю и заднюю поверхности, а также дно КР (рис. 1). На этой стадии определяются сохранившиеся остатки кармана Сесселя. КР в области передней стенки и дна контактирует с промежуточным мозгом. В результате образуется единая площадка - «межтканевый тандем» (рис. 2). При увеличении промежуточного мозга «межтканевый тандем» смещается единым блоком. Площадь контакта двух источников распространяется «крыльями» от сагиттальной плоскости, карман приобретает вид капюшона. Постепенно «межтканевый тандем» принимает на себя роль организатора двух компонентов гипофиза: эпителиального (аденогипофиз) и нейрального (нейрогипофиз). 15-я СК характеризуется появлением в составе многорядного эпителия передней, а затем задней стенки КР мерцательных клеток. Выявление мерцательных ресничек подтверждает скоротечную динамику трансформации эпителия КР и одновременно свидетельствует о локализации зоны формирования многорядного мерцательного эпителия, который постепенно мигрирует из КР в выстилку глоточной кишки и инвагинат гортани. Появление в эпителиальном пласте клеток мезенхимного генеза совпадает с активизацией апоптоза (рис. 3). Феномен апоптоза лежит в основе изменения структурной организации эпителия КР, распространяется на эпителий крыши глоточной кишки и обеспечивает возможность смещения эпителия многорядного типа от КР каудально по направлению от челюстной к подъязычной висцеральной дуге. Базальная пластинка эпителиального пласта в зоне апоптоза разрыхляется, однако сохраняется как единая структура, являясь базисным субстратом для последующего гистогенеза пласта. Мерцательные клетки, как наиболее дифференцированные, подвергаются апоптозу первыми. Формирование многорядного мерцательного эпителия является одним из критических периодов трансформации эпителия КР глоточной кишки. Часть клеток пласта теряют связь с базальной пластинкой и смещаются в зоны апоптоза, «зашивая» участки нарушенного пласта. В клетках новой генерации мерцательные реснички не образуются, а сами клетки приобретают уплощенную форму и обеспечивают реализацию вертикальной анизоморфности пласта. К 19-й СК рост и перемещение воронки в области промежуточного мозга приводит к деформации и отделению КР от первичной ротовой полости. На 21-23-й СК первичная ротовая полость значительно уплощена, сформированы мезенхимно-эпителиальные модели верхней и нижней губы, уголки «рта» смещены в латеральные стороны, устье полости рта имеет щелевидную форму. Язык занимает основное пространство ротовой полости. Начинаются процессы становления слизистой оболочки сенсорного типа. Эпителий спинки языка подвергается органотипической перестройке, в его составе обнаруживаются почки роста сосочков языка. Таким образом, установлено, что основу выстилки стомодеума и глоточной кишки на 12-13-й СК составляет однослойный кубический эпителий, который преобразуется в двухрядный и ложномногорядный эпителий, многорядный мерцательный эпителий, многослойный плоский неороговевающий эпителий после формирования стомодеального кармана Ратке (14- 20-е СК). Цитодифференцировка и усложнение эпителиального пласта стомодеума, кармана Ратке (КР) и глоточной кишки сопровождались появлением большого количества клеток с признаками апоптоза. Локусы с высокой апоптотической активностью характеризовались формированием эпителиоцитов качественно новой генерации, заполняющих дефекты пласта. Клетки новой генерации не имели контактов с базальной пластинкой и обеспечивали трансформацию многослойности. Зоной формирования многорядного, а затем многослойного эпителия следует рассматривать границу КР, а сам КР - источником меторизиса. Обсуждение полученных данных. В современной научной литературе содержатся противоречивые сведения о происхождении, развитии и возрастных преобразованиях компонентов слизистой оболочки головной кишки. По мнению сторонников теории меторизиса, эпителий головной кишки меняет свою структуру путем нарастания многослойного эпителия эктодермы (своеобразной «эпиболии») и вследствие этого - передвижения однослойной энтодермальной выстилки в каудальном направлении [2, 7, 15]. Автор концепции меторизиса писал: «Если какойнибудь орган возникает из двух зачатков, различных по своему происхождению, то граница, разделяющая эти два зачатка, может вследствие преобладания одного зачатка и убыли другого переноситься в том или другом направлении. В конце концов, один зачаток совершенно вытеснит другой, и орган смешанного происхождения станет однородным. Подобное перемещение границы... я назвал меторизисом...» [5]. Основа клеточного обновления и последующего морфогенеза - разность скоростей пролиферации и апоптоза, которая является важным условием реализации гомеостаза морфологического субстрата в растущем организме [10]. Наши наблюдения позволили прийти к убеждению, что эмбриональный период можно считать тем отрезком пренатального онтогенеза, в котором сочетаются разнообразные процессы морфогенеза. При этом одновременно могут реализоваться как перспективные (провизорные), так и анцестральные (уровень рекапитуляции) процессы. Морфогенез головного отдела зародыша в любом случае сопровождается миграцией клеток, формированием полидифферонных тканей, зачатков органов, кластеров клеток отдельных дифферонов [9, 11, 13, 14, 16]. Феномен меторизиса заключается в «направленном перемещении», которое проявляется в ходе разрастания многорядного эпителия и «оккупации» им полости глоточной кишки и её производных. Инициирующим моментом трансформации любых тканей и формирования зачатков органов обычно выступает контакт различных эмбриональных структур. При изучении эпителиальной выстилки глоточной кишки эмбриона человека мы обратили внимание на то, что первичным локусом многорядного эпителия является стомодеальный карман Ратке, занимающий значительную площадь вследствие длительного продвижения в процессе роста промежуточного мозга. Нейроэктодерма промежуточного мозга обладает способностью формировать участки прочного анатомического контакта с эпителием стомодеальной бухты и эктодермой зоны хрусталиковых плакод. В настоящее время многие результаты клеточных взаимодействий, реализации роли регуляторных факторов локального и дистантного характера объясняются с позиций биологических потенций клеток к ответным адаптивным реакциям, которые детерминированы геномом клетки. Сигнальные пути гистогенеза в ходе эмбриональных формообразовательных процессов, в первую очередь, обеспечиваются готовностью структурных компонентов клетки на уровне «пограничных зон». Они включают рецепторное поле плазмолеммы, рецепторный комплекс цитозоля, рецепторные компоненты ядра, способные к вовлечению в систему сложных обменных, а точнее - молекулярных преобразований. Выпадение или, напротив, активизация отдельных звеньев контролируемого организмом состояния обеспечивает этапность биохимического и функционального проявления клеточной биологии [2, 3, 10, 12]. Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: Г. С. С., С. М. П. Сбор и обработка материала: Р. А. И., А. В. М., О. Г. С. Статистическая обработка данных: В. А. Ш., О. Г. С. Анализ и интерпретация данных: Г. С. С., Л. В. В., С. М. П. Написание текста: В. А. Ш., Р. А. И., А. В. М. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

Об авторах

Георгий Сергеевич Соловьев

Тюменский государственный медицинский университет

Email: solovievgs@mail.ru
Кафедра гистологии с эмбриологией 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Владимир Александрович Шидин

Тюменский государственный медицинский университет

Email: vshidin@mail.ru
Кафедра гистологии с эмбриологией 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Руслан Альбертович Идрисов

ГБУЗ Тюменской области «Областная клиническая больница № 2»

Email: dr.idrisov@mail.ru
625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 75

Сергей Михайлович Пантелеев

Тюменский государственный медицинский университет

Email: panteleevsm@mail.ru
кафедра анатомии человека, топографической анатомии и оперативной хирургии 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Лариса Владимировна Вихарева

Тюменский государственный медицинский университет

Email: vikharevalv@mail.ru
кафедра анатомии человека, топографической анатомии и оперативной хирургии 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Артур Ванушович Маргарян

Тюменский государственный медицинский университет

Email: vanic13@mail.ru
кафедра анатомии человека, топографической анатомии и оперативной хирургии 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Ольга Георгиевна Соловьева

Тюменский государственный медицинский университет

Кафедра гистологии с эмбриологией 625023, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Список литературы

Дополнительные файлы