Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1 Внутриутробное развитие постоянной почки человека 9
1.2. Морфометрические методы изучения органов и систем организма животных и человека в норме, патологии и эксперименте 23
2. Материал и методы исследования 29
3. Морфометрическая характеристика почечных канальцев во внутриутробном развитии человека
3.1. Динамика величины проксимальных извитых канальцев 32
3.2. Динамика величины дистальных извитых канальцев 46
3.3. Динамика величины тонких канальцев 57
3.4. Динамика величины проксимальных прямых канальцев 69
3.5. Динамика величины дистальных прямых канальцев 81
3.6. Динамика величины собирательных протоков 92
4. 4. Интегративные отношения метрических показателей почечных канальцев во внутриутробном развитии человека 104
5. Обсуждение полученных результатов 121
Выводы 138
Практические рекомендации 139
Список литературы
- Морфометрические методы изучения органов и систем организма животных и человека в норме, патологии и эксперименте
- Динамика величины дистальных извитых канальцев
- Динамика величины дистальных прямых канальцев
- Интегративные отношения метрических показателей почечных канальцев во внутриутробном развитии человека
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Сложность и многообразие функций постоянной почки человека обеспечивается взаимосвязанной и взаимозависимой функцией генераций нефронов и собирательных протоков, имеющих особенности структуры почечных канальцев, их протяженности, глубины залегания в корковом и мозговом веществе, взаимном расположении, кровоснабжении (Длоуга Г., Кршечек И., Наточин Ю., 1981; Проняев В.И. с соавт., 1989; Пантелеев СМ. с соавт., 2006; Кузнецов С.Л., Мушкамба-ров Н.Н., 2012; O'Callaghan С.А., Brenner В.М., 2000; Scott F.G., 2006; Gartner L.P., Hiatt J.L., Strum J.M., 2010). Именно интегративные отношения нефронов во взаимосвязи с собирательными протоками обеспечивают совокупную выделительную функцию почки.
Известно, что почечные канальцы нефронов и собирательные протоки действуют как единая морфо-функциональная система, в разных отделах которой осуществляются процессы облигатной и факультативной реабсорбции, секреции, активного и пассивного транспорта воды и другие функции, определяющие структуру канальцев, объем и качественный состав ультрафильтрата и обеспечивающие интегративную функцию почки (Тареева И.Е., 2000; Наточин Ю.В., 2012; Виноградова М.С, Боярская А.Р., Прокопьева Е.А., 2013; Schrier R.W., 2004; Davison A. et al, 2005; Kriz W., Kaissling В., 2007; AlpernRJ. etal.,2013).
Формирование нефронов и установление интегративных отношений между ними осуществляется в эмбриональном онтогенезе, при этом диффе-ренцировка проксимальных и дистальных канальцев на извитые и прямые происходит преимущественно после 12 недель развития в промежуточном и позднем фетальном периодах (Вихарева Л.В., 1999, 2009; Пантелеев СМ. с соавт. 2001, 2006; Баженов Д.В. с соавт., 2011; Pallone Т., et al, 2003). Отмечается, что дифференцировка собирательных протоков, играющих значительную роль в формировании противоточно-множительной системы концентрационного механизма и осуществлении интегральной функции почки происходит в «дефинитивный период органогенеза почки» после 12 недель эмбрионального развития человека.
Следует отметить, что нефроны и собирательные протоки постоянной почки человека развиваются из различных эмбриональных зачатков, соответственно из метанефрогенной бластемы и метанефрального дивертикула нижнего отдела протока мезонефроса (Карлсон Б., 1983; Мельман Е.П., Шутка Б.В., 1988; Вихарева Л.В., 2000; 2009; Билич Г.Л., Крыжановский В.А., 2005; Пантелеев СМ. с соавт., 2006; Афанасьев Ю.И. с соавт., 2012; Mehrotra G.K., Datta G., Mukherjee K.L., 1986; Scott F.G., 2006; Gartner L.P., Hiatt J.L., Strum J.M., 2010), выполняющего индуктивную роль при развитии зачатков нефронов и выделении почечного тельца и канальцев нефронов (Волкова О.В., Пекарский М.И, 1976; Пантелеев СМ., 1978; Проняев В.И. с соавт, 1991; Бари-нов Э.Ф., Сулаева О.Н., 2003; Вихарева Л.В., 2010; Пантелеев СМ., Вихарева
Л.В., Маргарян А.В., 2012; Jansson S. et al, 1997; Brenner B.M., 2007). При этом установление морфологической взаимосвязи между двумя производными промежуточной мезодермы на ранних этапах определяет возможность формирования нефронов, а на последующих этапах внутриутробного развития и после рождения определяет возможность выполнения почкой ее основной функции - мочеобразования (Шилов Е.М., 2007; Наточин Ю.В., 2012; Jennette J.C., 2006; Alpern R.J. et al, 2013).
Отражением гомеостатической функции почки является структура почечных канальцев, формирование которых в пренатальном онтогенезе рассматривается преимущественно с позиции описательной морфологии (Волкова О.В., Пекарский М.И., 1976; Баринов Э.Ф., Ткачева О.Н., 2001; Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н., 2012; Scott F.G., 2006), а имеющиеся работы по количественной характеристике развивающихся в эмбриональном онтогенезе нефронов и их генераций (Янченко Н.В., 2005; Пантелеев СМ. с соавт., 2006; 2012; Вихарева Л.В., 2009; Вихарева Л.В. с соавт., 2012; Okada Т., Morikawa Y., 1993), не касаются дифференцировки в промежуточном и позднем фе-тальном периодах проксимальных и дистальных канальцев на извитые и прямые. Кроме того, не характеризуется долевое участие почечных канальцев в структуре формирующейся почки на различных этапах внутриутробного развития.
Особенно значимыми оказываются данные характеризующие процессы развития и установления количественных параметров почечных канальцев в промежуточном и позднем фетальном периодах внутриутробного развития, когда формирующийся плод подвергается динамическим перестройкам, определяющим становление всех морфо-функциональных отношений будущего организма.
Цель работы. Определить интегративные отношения морфометриче-ских показателей почечных канальцев метанефроса человека в промежуточном и позднем фетальном периодах пренатального онтогенеза.
Задачи исследования.
-
Определить динамику изменения площади канальцев нефронов и собирательных протоков постоянной почки человека в промежуточном и позднем фетальном периодах пренатального онтогенеза.
-
Определить динамику доли площади канальцев и эпителия в структуре нефрона и во взаимосвязи с собирательными протоками постоянной почки человека в промежуточном и позднем фетальном периодах пренатального онтогенеза.
-
Установить интегративные отношения морфометрических показателей канальцев нефронов и собирательных протоков постоянной почки человека в промежуточном и позднем фетальном периодах пренатального онтогенеза.
Научная новизна исследования. Впервые приведена сравнительная характеристика изменения процентной доли площадей канальцев и эпителия
в структуре нефрона и во взаимосвязи с собирательными протоками на стадиях внутриутробного развития. Определено, что общие тенденции изменения процентной доли канальцев, а особенно эпителия в составе нефрона не всегда совпадают с тенденцией изменения их площадей. Впервые показано, что на изученных этапах эмбрионального онтогенеза в проксимальных извитых и прямых канальцах процентная доля эпителия превышает процентную долю канальцев в структуре нефрона; в дистальных извитых и прямых канальцах процентная доля площади канальцев на всех сроках внутриутробного развития превышает процентную долю эпителия канальцев; динамика процентной доли проксимальных прямых канальцев находится в противофазе с проксимальными извитыми канальцами; динамика доли дистальных канальцев, а особенно эпителия находится в противофазе с динамикой доли проксимальных канальцев и особенно четко эпителия этих канальцев.
Показано, что изменение метрических параметров площадей канальцев нефронов и их эпителия носит периодический характер. Впервые в проксимальных канальцах выявлено общее совпадение периодов повышения и снижения показателей, как площадей, так и процентной доли канальцев и эпителия в структуре нефрона, при этом наиболее полное совпадение отмечено при характеристике площадей и доли канальцев.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования характеризуют количественные показатели формирования морфо функциональных взаимоотношений канальцев нефронов и собирательных протоков постоянной почки человека в промежуточном и позднем фетальном периодах внутриутробного развития и отражают установление интегративных отношений между почечными канальцами на различных этапах формирования и начальных этапах функционирования метанефроса.
Установленные параметры интегративных отношений морфометриче-ских параметров почечных канальцев на разных этапах пренатального онтогенеза с учетом индивидуализации процессов развития в пределах определенного срока фетогенеза являются отражением эпигенетических проявлений эмбриогенеза и могут рассматриваться в качестве критериев возраста плода человека.
Полученные данные по морфометрической характеристике проксимальных канальцев подтверждают данные об опережающей в эмбриогенезе функциональной дифференцировке именно проксимальных извитых канальцев, определяющей превалирование морфологических структур эпителия этих канальцев.
Результаты исследования могут быть применены в практике судебно-медицинской экспертизы и патологической анатомии, а также при проведении научных исследований как один из критериев при верификации возраста плода.
Результаты исследования внедрены в лекционные курсы и практические занятия кафедр патологической анатомии и судебной медицины, гистологии с эмбриологией, оперативной хирургии и топографической анатомии
ГБОУ ВПО «Тюменский государственный медицинский университет», в практическую деятельность ГКУ «Курганское областное бюро судебно-медицинской экспертизы».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Морфологическая характеристика постоянной почки человека в
промежуточном и позднем фетальном периодах внутриутробного развития
характеризуется особенностями интегративных отношений морфометриче-
ских параметров площадей канальцев и эпителия.
-
Изменения метрических показателей площадей почечных канальцев и их эпителия в развивающейся почке человека характеризуются достоверной периодичностью, имеющей свои особенности в проксимальных, дистальных, тонких канальцах и собирательных протоках.
-
На изученных этапах внутриутробного развития, в проксимальных извитых и прямых канальцах процентная доля эпителия превышает процентную долю канальцев в общей структуре нефрона. В дистальных извитых и прямых канальцах процентная доля площади канальцев на всех сроках внутриутробного развития превышает процентную долю эпителия канальцев.
-
Динамика процентной доли проксимальных прямых канальцев имеет разнонаправленный характер с проксимальными извитыми канальцами; динамика доли дистальных канальцев, а особенно эпителия также имеет разнонаправленный характер с динамикой доли проксимальных канальцев и особенной эпителия этих канальцев.
Личное участие автора в получении результатов исследования.
Разработка программы исследования, ее методологии, набор материала, его обработка, определение антропометрических параметров плодов, изготовление гистологических срезов и их окраска, проведение морфометриче-ских исследований почечных канальцев, статистическая обработка метрических данных, составление таблиц, построение графиков, анализ полученных результатов выполнены лично автором.
Апробация работы. Основные положение диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международном симпозиуме «Медицина и охрана здоровья» (Тюмень, 2001, 2002); XXXV юбилейной межвузовской научной конференции «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины» (Тюмень, 2001); VII-ой итоговой открытой научно-практической конференции молодых ученых и студентов (Киров, 2001); Международной научно-практической конференции морфологов, посвященной памяти академика Ю.Ф. Юдичева (Омск, 2001); Международном эмбриологическом симпозиуме «Югра-эмбрио. Закономерности эмбрио-фетальных морфогенезов у человека и позвоночных животных» (Ханты-Мансийск, 2004); П-м Международном эмбриологическом симпозиуме «Югра-эмбрио-2006» (Ханты-Мансийск, 2006); Международной гистологической конференции «Морфогенезы в эволюции, индивидуальном развитии и эксперименте»
(Тюмень, 2008); симпозиуме «Югра-эмбрио-2011» (Ханты-Мансийск, 2011); XI конгрессе международной ассоциации морфологов (Самара, 2012); XII Конгрессе МАМ и VII Съезде ВНОАГЭ (Тюмень, 2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, из них 9 публикаций в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ для размещения научных результатов диссертационного исследования на соискание учёных степеней доктора и кандидата наук.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 235 источника, из них 148 отечественных и 87 иностранных авторов. Текст диссертации изложен на 164 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 61 рисунок.
Морфометрические методы изучения органов и систем организма животных и человека в норме, патологии и эксперименте
Закладка постоянной почки у человека происходит в 4,5 недели эмбрионального онтогенеза ещё в процессе развития первичной почки из двух зачатков мезодермального происхождения, один из которых это метанефроген-ная бластема или мезенхима, а второй - дивертикул нижнего отдела протока мезонефроса («вольфова протока») - метанефральный дивертикул или зачаток мочеточника (Банин В.В., Быков В.Л., 2009), выросты которого проникают в метанефрогенную бластему. (Пэттен Б.М., 1959; Волкова О.В., Пекарский М.И., 1976; Фалин Л.И., 1976; Пантелеев СМ., 1978; Билич ГЛ., Кры-жановский В.А., 2005; Пантелеев С.М. с соавт., 2006; Вихарева Л.В., 2009; Mehrotra G.K., Datta G., Mukherjee K.L., 1986; KouraN.H., 1990; Jansson S., et al, 1997). Сложность процессов взаимодействия между двумя источниками развития постоянной почки (метанефрального дивертикула и метанефроген-ной бластемой) в период эмбрионального онтогенеза ведет к вариабельности представлений на происхождение различных почечных канальцев. Большинство авторов считают, что мочеточники, почечные лоханки, большие и малые почечные чашечки и собирательные протоки являются производными метанефрального дивертикула, а нефроны - производные метанефрогенной мезенхимы. (Заварзин А.А., 1929; Фалин Л.И., 1976; Зуссман М., 1977; Станек И., 1977; Карлсон Б., 1983; Мельман Е.П., Шутка Б.В., 1988; Янченко Н.В., 2004; Билич Г.Л., Крыжановский В.А., 2005; Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н., 2012; Osathanondh V., Potter К, 1966 a,b; Mehrotra G.K., Datta G., Mukherjee K.L., 1986; Scott F.G., 2006; Kriz W., Kaissling В., 2007; Alpern R.J. et al., 2013). Но ряд авторов имеют иное мнение. В своих работах Новиков М.Б. (1967, 1969) относит к производным метанефрального дивертикула все отделы от мочеточника до петли нефрона, а к производным метанефрогенной мезенхимы лишь капсулу клубочка и «главный отдел» - проксимальный каналец. Также авторы исследований, основанных на иммуногистохимических методах (Howie A.J., Johnson G.D., 1992; Howie A.J., Smithson N., Rollason T.P., 1993), выявили деление дистальных канальцев на два функционально различных отдела и определили происхождение почечных канальцев ди-стальнее «macula densa» из зачатка мочеточника, а проксимальнее - из метанефрогенной бластемы. В некоторых работах (Хлопин Н.Г., 1946; Кнорре И.А., 1959; Peter К., 1909; Fuchs F., 1932; Pfaller W., Klima J., 1976; Huber S.M., Horster M.F., 1996) отмечается возможная редукция эпителия первичных собирательных протоков и замена его «нефродермальным» эпителием из метанефрогенной бластемы.
В результате установления взаимодействия метанефрального дивертикула и метанефрогенной мезенхимы и следующих за этим последовательных взаимоиндукционных воздействий происходит дальнейшее развитие постоянной почки. Внедряясь в метанефрогенную бластему, метанефральный дивертикул индуцирует образование зачатков нефронов, в то же время и мета-нефрогенная мезенхима индуцирует формирование новых генераций выростов собирательных протоков (Волкова О.В., Пекарский М.И., 1976; Пантелеев СМ., 1978; Мельман Е.П., Шутка Б.В., 1988; Карлсон Б., 1983; Проняев В.И. с соавт, 1991; Перевезенцева Ю.Б., 2001; Баринов Э.Ф., Сулаева О.Н, 2003; Lehtonen Е., 1975; EkblomP. et al, 1987; Jansson S., et al, 1997). Многие авторы отмечают, что первичным индуктором в реципрокных отношениях между двумя закладками служит именно метанефральный дивертикул. (Поттер Э., Осатанонд В., 1972; Пантелеев СМ. 1978; Карлсон Б., 1983; Osathanondh V., Potter Е., 1966a,b; Lehtonen Е., 1975; Donovan M.J. et al, 1999; Jing Yu, et al, 2002). В отсутствии производных зачатка мочеточника почечные канальцы не развиваются, что подтверждают в своих работах ряд авторов при культивировании тканей (Зуссман М., 1977; Torrey T.W. 1965, 1971; Maas R. et al, 1994; Donovan M.J. et al, 1999). При этом отмечается, «индукционный эффект основан не только на тесном контакте тканей, но и переносе активных веществ от одного компонента системы к другому» (Зуссман М., 1977; Карлсон Б., 1983). Первичную роль в индукции метанефраль-ного дивертикула отметили в своих экспериментальных работах по перевязке мочеточника и обструкции выводного протока и другие авторы. (Gruenwald Р., 1952; McVary К.Т., М. Maizels, 1989).
Также существует мнение, что первичным индуктором развития постоянной почки является ткань метанефрогенной бластемы, а именно секреция ею глиального нейротропного фактора, который связывается с рецептором на эпителии производных метанефрального дивертикула. Благодаря этим взаимодействиям происходят ветвления производных зачатка мочеточника, которые врастая в метанефрогенную мезенхиму, стимулируют её дифференци-ровку (Папаян А.В., Стяжкина И.С., 2002). Аналогичное мнение высказывает ряд авторов отмечающих, что локализация многих из ранее действующих генов находится именно в ткани метанефрогенной бластемы, что может свидетельствовать о её первичной специализации и возможном инициировании формирования зачатка мочеточника (Seppo V., Yanfeng L., 2002).
Хотя дуалистическая теория происхождения постоянной почки в современной литературе является доминирующей и получила наибольшее распространение, необходимо отметить и роль в формировании постоянной почки других факторов. Так, отмечается, что в дифференцировке постоянной почки принимают участие клетки четырёх типов: зачатка мочеточника - производные метанефрального дивертикула, нефрогенной мезенхимы (бластемы), эндотелия и нейрональные клетки. (Сариола X., Сайнио К., Сексен Л., 1992). Авторы делают заключение, что «для инициации каскада взаимодействий, приводящих к дифференцировке эпителиального компонента нефрона, необходима экспрессия рецепторов фактора роста нервов».
Факторы роста характеризуются большинством исследователей как класс регуляторных веществ полипептидной природы, которые стимулируют в течение развития рост и дифференцировку тканей, а также участвуют в процессах репарации тканей. Роль факторов роста и их рецепторов в развитии органов и в частности метанефроса, изучается в работах ряда авторов (Nexo Е, 1988; Heath J.K., 1989; Cybulsky A.V., et al, 1993; Diaz-Ruiz С, et al, 1993; Wallner E.I., et al, 1998; Tajima Y., et al, 1990; Maxwell P., et all, 1992; Ekblom P., et al, 1996; Pelletier G.J., et al, 1998; Davies J.A. et al, 1999; Pohl M., et al, 2000; Tan Xiao-yue et al., 2005). Так фактор роста гепатоцитов и рецепторы к нему выявляяются в почке в период ветвления производных метанефрального дивертикула как в метанефрогенной мезенхиме, так и в производных дивертикула, а их ингибирование при культивировании эмбриональной почки нарушало морфогенез почечного зачатка. (Santos Oscar F.P., et al.,1994; Woolf A.S., et al., 1995; Kolatsi-JoannouM., et al., 1995). В ряде работ описано компенсаторное увеличение содержания фактора роста эпидермиса в оставшейся после односторонней нефрэктомии почке, с локализацией в проксимальных и дистальных извитых канальцах. При этом авторы предполагают, что увеличение концентрации фактора роста эпидермиса обусловлено его синтезом в самой почке. (Kanda S., et al, 1991; Sack Elizabeth M., Arruda Jose A.L., 1991).
Динамика величины дистальных извитых канальцев
После 20 и до 26 недель развития средняя площадь проксимальных извитых канальцев последовательно и достоверно снижается, при этом темп снижения оказывается достаточно стабильным и составляет 11,7% до 22 недели, 10,3% - до 24 недели и 13% - к 26 неделе. Таким образом средняя пло-щадь канальцев снижается до 969,7±19,9 мкм в 22 недели (р 0,001), до 869,9±18,8 мкм2 в 24 недели (р 0,001) и до 756,2±14,7% в 26 недель (р 0,001). Аналогичный синхронный темп снижения величины соответственно на 13,4%, 11,8% и 12,1% имеет и средняя площадь эпителия, которая последовательно достигает 871,7±16,9 мкм2 (р 0,001), 768,1±14,8 мкм2 (р 0,001) и 675,1±12,1 мкм2 (р 0,001). Обращают на себя внимание достаточно стабильные показатели доли эпителия, которая составляет 89,9% в 22 недели, 88,5% в 24 недели и 89,3% в 26 недель. Подобные морфометрические картины отражают активную фазу формирования поверхностных нефронов, удлинение проксимальных канальцев за счет формирования извитой его части с появлением группы канальцев меньшей величины. На гистограммах в этот период четко прослеживается «сдвиг влево» показателей величин площадей проксимальных извитых канальцев и площади их эпителия. Так, в 22 недели число канальцев с величиной до 1000 мкм возрастает до 46,3% по сравнению с 37,2% в 20 недель, в 24 достигает 70,8%, а в 26 - 85.2%. Число канальцев с площадью эпителия до 900 мкм повышается с 40,4% в 20 недель до 51,2% в 22 недели, а в 24 и 26 недель - до 71,2 и 90% соответственно. Появляющиеся в правой части гистограмм изолированные «пики» при анализе площади их эпителия характеризуют единичные крупные канальцы с выраженным, как правило, в два и более раз превышающим средние размеры просветом. При морфологическом анализе это оказываются канальцы с начальными признаками деструкции.
С 26 по 30 неделю развития отмечается очередной этап повышения величины проксимальных извитых канальцев. До 28 недель повышение имеет менее выраженный (на 2,5 %) и недостоверный характер (р 0,05) и достаточно интенсивный (на 18,9%) и достоверный (р 0,001) с 28 до 30. К 28 неделям средняя величина канальца достигает 775,5±13,9 мкм , а к 30 -922,3±14,7 мкм . Прирост величины эпителия канальцев имеет менее выраженный характер и составляет 0,89% к 28 неделям (р 0,05) и 14,3% к 30 неделям развития (р 0,001). Доля эпителия несколько снижается и составляет соответственно 87,9 и 84,5%. На этом фоне представляет интерес значительный прирост площади просвета этих канальцев, составляющий 15,8% к 28 неделям и 51,7% - к 30 неделям, что во многом объясняет относительное снижение доли эпителия в составе канальца особенно в 30 недель развития. Подобная совокупность морфометрических показателей сопровождает отмечающуюся в этот период активизацию функции в промежуточных и юкста-медуллярных нефронах, а также нарастание доли канальцев, подвергающихся деструкции. График распределения площадей канальцев позволяет видеть в 30 недель «сдвиг показателей величин вправо», когда в левой части гисто-граммы исчезают канальцы с величиной до 600 мкм , составляющие в 26 и 28 недель соответственно 20 и 20,4%, а в правой части гистограммы доля канальцев с величиной свыше 1000 мкм достигает 23,5% по сравнению с 14,8 и 16,3% в 26 и 28 недель. Кроме того, в 30 недель отмечается некоторая «консолидация» показателей величины канальцев с включением в диапазон от 748 до 974 мкм 61,7% их площадей, в то время как в 28 недель доля таких канальцев составляет только 38,7%.
После 30 и до 32 недель развития отмечается следующий выраженный этап снижения средней величины проксимальных извитых канальцев, характеризующийся более выраженным уменьшением канальцев в целом (23,2%) по сравнению с эпителием (16,4%). Это во многом обусловлено еще более выраженным уменьшением площади просвета канальцев (на 60,2%). Таким образом площадь канальцев достоверно уменьшается до 708,2±13,1 мкм (р 0,001), площадь эпителия - до 651,5±12,2 мкм2 (р 0,001), а площадь про-света - до 56,7±2,2 мкм (р 0,001). Доля эпителия в структуре канальца вновь повышается до 91,9%. Совокупность морфометрических показателей характеризует в этот период развития дальнейшую дифференцировку этих канальцев нефронов, особенно в поверхностной зоне и интенсивное увеличение доли извитых канальцев небольшой величины в промежуточных нефронах.
На графике распределения величин площадей и канальцев и эпителия в 32 недели четко определяется значительное уменьшение показателей в пра-вой части гистограммы, когда доля канальцев с величиной свыше 1000 мкм снижается с 23,5 в 30 недель до 4,1%, что характеризует завершение в этот период внутриутробного развития активного этапа деструкции нефронов первых генераций. В то же время в этот период отмечено появление значительного числа проксимальных извитых канальцев (30,5%) с величиной до 600 мкм (рис. 9), при этом 30% величин площадей эпителия канальцев имеет величину до 538 мкм (рис. 10), а модальный пик в этой совокупности ка-нальцев (14%) составляет 493 мкм . Анализ соотношения площади канальцев и площади эпителия указывает на выраженность высоты эпителия в группе канальцев небольшой величины в нефронах поздних генераций.
Динамика величины дистальных прямых канальцев
В этот период морфологически отмечается активная дифференциров-ка прямых канальцев, а также процесс образования с появлением канальцев небольшой величины. На графике распределения частот величин канальцев и эпителия в правой части гистограммы не определяются крупные канальцы с величиной свыше 750 мкм , составлявшие в 16 недель 16,7% (рис. 32). В левой части гистограммы увеличивается доля канальцев с величиной до 500 мкм с 33,4 до 57,4%, а группа канальцев с величиной менее 400 мкм составляет отдельную совокупность (14,9%). Модальное значение смещается влево от 555 мкм2 (14,6%) к 404 мкм2 (14,9%). Морфологически это характеризуется активным образованием проксимальных прямых канальцев в новых генерациях нефронов на фоне гибели единичных канальцев нефронов первых генераций. Рис. 32. Распределение величин площадей проксимальных прямых канальцев нефронов почки человека во внутриутробном периоде. Возраст: 18 недель.
С 18 до 20 недель развития отмечается недостоверное увеличение на 1,8% средней площади канальцев с достоверным приростом на 9,32% площади эпителия на фоне выраженного (на 33,5%) снижения величины просвета. Площадь канальцев становится равной 494,8±10,5 мкм , площадь эпителия увеличивается до 438,0±8,96 мкм (р 0,01), а площадь просвета уменьшается до 56,78±2,48 мкм (р 0,001). Разнонаправленность динамики площади эпителия и просвета приводит к нарастанию доли эпителия в структуре канальцев до 88,5%. На графике распределения частот величин площадей канальцев и эпителия в правой части гистограммы вновь определяются канальцы с в е-личиной свыше 750 мкм (13,6%). При этом рост площадей канальцев левой части гистограммы определяет в 20 недель консолидацию до 78% величин в диапазоне от 349 до 610 мкм , при этом в основной совокупности канальцев определяется смешение вправо модального значения к показателю 497 мкм (14,5%). Кроме того, в левой части гистограммы уже не выделяется группа небольших канальцев, которая за счет роста включается в общую совокупность проксимальных прямых канальцев.
После 20 недель отмечается последовательное до 30 недель снижение величины проксимальных прямых канальцев и площади эпителия. Величина просвета снижается до 28 недель, после чего возрастает к 32 неделям развития. Снижение средней площади канальцев на 14,0 и 10,2% к 22 и 24 неделям развития является достоверным, достигая 425,5±9,8 мкм (р 0,001) и 382,1±7,15 мкм (р 0,001). Площадь эпителия в этот период также достоверно снижается на 16,0% к 22 неделе и на 8,99% к 24 неделе до 367,7±7,68 мкм2 и 334,7±5,23 мкм соответственно. Площадь просвета недостоверно увеличи-вается на 1,62% к 22 неделям развития до 57,7±2,79 мкм , а к 24 неделям площадь просвета снижается достоверно на 17,8% до 47,42±2,642 (р 0,001). Доля эпителия в структуре канальца значительно не изменяется, составляя 86,4% в 22 и 87,6% в 24 недели. С 24 до 26 недель средняя величина канальцев, площади эпителия и просвета остается практически неизменной, а снижение величины просвета к 26 неделям на 5,97% не является достоверным. Доля эпителия незначительно повышается до 88,3%. После 26 недель и до 28 недель развития отмечается достоверное снижение площади канальцев на 11,4%, площади эпителия - на 10,6% и площади просвета - на 17,9%. Пло-щадь канальцев уменьшается до 338,6±10,4 мкм (р 0,001), площадь эпителия - до 302,0±9,06 мкм2 (р 0,01), а площадь просвета - до 36,58±1,68 мкм2 (р 0,001). Доля эпителия в структуре канальца достигает 89,2%. К 30 неделям развития площадь канальцев и эпителия снижается недостоверно, составляя соответственно 1,27 и 3,60%. На этом фоне увеличение площади просвета на 18,0% до 43,17±1,62 мкм2 оказывается достоверным (р 0,01) и приводит к снижению доли эпителия в структуре канальца до 87,1%.
Волнообразность последовательного снижения величины проксимальных прямых канальцев после 20 и до 30 недель развития морфологически характеризуется этапностью последовательного формирования новых генераций нефронов по периферии почки, в которых формирующиеся канальцы нефронов имеют меньшую величину, по сравнению с активно дифференцирующимися канальцами в промежуточной зоне.
На графиках распределения частот величин канальцев, площади эпителия и просвета в этот период наиболее активные «сдвиги» отмечаются в 22 недели развития (рис. 33), когда в левой части гистограммы определяются канальцы (26,5%) с величиной менее 350 мкм (в 20 недель только 1,4%). В правой части гистограммы исчезают величины более 800 мкм , составлявшие в 20 недель 9%.
Модальное значение смещается влево к показателю 360 мкм (16% канальцев). На графике распределения площадей эпителия в этот период удается отметить «отставание» нарастания величин в левой части графика, когда 26,5% канальцев имеют эпителий с площадью менее 300 мкм , составлявшие в 20 недель только 3,8%, что характеризует активный процесс формирования канальцев новых генераций нефронов. В 24 и 26 недель развития на фоне замедления снижения средних площадей канальцев график частот величин площадей канальцев приближается к нормальному распределению, с единичными «провалами». В правой части гистограмм исчезают канальцы с величиной свыше 700 мкм (6,6% в 22 недели) (рис. 34).
С 30 до 32 недель отмечается достоверное увеличение средней площади канальцев (на 9,32%) и эпителия (на 9,0%) на фоне недостоверного прироста на 11,4% величины просвета. Площадь канальцев достигает 365,4±7,44 мкм2 (р 0,01), площадь эпителия - 317,3±5,89 мкм2 (р 0,01), а площадь просвета - 48,11±2,57 мкм (р 0,05). Доля эпителия незначительно снижается до 86,8%. Период с 30 до 32 недель следует считать этапом активной функциональной дифференцировки канальцев значительной части ранее сформированных нефронов, что и приводит к увеличению доли крупных канальцев. На графике распределения частот величин площадей канальцев в правой части определяется группа крупных канальцев (12%) с величиной свыше 555 мкм , в левой части графика не определяются канальцы с величи-ной менее 200 мкм , составлявшие в 30 недель 14,9%, а число канальцев с ве-личиной менее 280 мкм снижается с 27,7% до 22% (рис. 35).
С 32 до 36 недель развития отмечено снижение средней величины метрических показателей проксимальных прямых канальцев. При этом снижение площади канальцев на 8,17% в 34 и 7,35% в 36 недель является достоверным, площадь эпителия снижается достоверно на 8,67% только с 32 до 34 недель, а площадь просвета снижается достоверно на 23,7% с 34 до 36 недель. К 34 неделям средняя площадь канальцев достигает 335,6±8,09 мкм (р 0,01), а к 36 неделям 310,9±5,21 мкм2 (р 0,05). Средняя площадь эпителия снижается к 34 неделе на 4,76% до 289,8±5,88 мкм2 (р 0,01), а к 36 неделе -до 276,1±4,26 мкм (р 0,05). Площадь просвета снижается недостоверно к 34 неделям до 45,74±2,90 мкм2, а с 34 до 36 недель - до 34,87±1,48 мкм2 (р 0,001). Объемная доля эпителия в составе канальца остается без изменений к 34 неделям, составляя 86,4%, и незначительно нарастает до 88,7% к 36 неделе развития.
С 32 до 36 недель снижение средней величины канальцев характеризуется активным увеличением длины прямых канальцев, интенсивный рост которых сопровождается на начальных этапах снижением их величины, а также завершением этапа деструкции отдельных нефронов ранних генераций. На графиках распределения частот величин в этот период можно отметить «сдвиг влево» с появлением в 34 недели небольших канальцев с величи-ной менее 200 мкм (10,4%), а в 36 недель - с исчезновением группы каналь-цев с величиной свыше 500 мкм , составляющих в 32 недели 20%, а в 34 недели-18%.
К 38 неделям развития отмечается выраженное и достоверное увеличение средней площади проксимальных прямых канальцев на 30,7% до 406,4±5,34 мкм2 (р 0,001), площади эпителия на 28,8% до 355,7±5,05 мкм2(р 0,001) и площади просвета на 45,3% до 50,68±1,81 мкм2 (р 0,001). На фоне более выраженного увеличения площади эпителия его доля в структуре канальца незначительно снижается до 87,5%.
Нарастание средней площади канальцев морфологически характеризуется активной дифференцировкой проксимальных прямых с увеличением доли крупных канальцев. На графиках распределения частот величин площадей канальцев и эпителия отмечается выраженный «сдвиг вправо», когда 57,1% канальцев имеют величину свыше 400 мкм (12,2% в 36 недель). При этом в левой части гистограммы доля канальцев с величиной меньше 300 мкм снижается с 47% в 36 недель до 6,1% в 38 недель.
Интегративные отношения метрических показателей почечных канальцев во внутриутробном развитии человека
При выборе объекта исследования мы исходили из устойчивого представления о тесной взаимосвязи почечных канальцев в процессе выполнения почкой ее выделительной функции, взаимосвязи канальцев нефронов с собирательными протоками в процессе обеспечения функционирования противо-точно-множительной системы почки (Наточин Ю.В., 1982, 2012; Вандер А., 2000; Шилов Е.М., 2007; Schrier R.W., 2004; Davison A. et al., 2005; Eaton D.C., Pooler J., Vander A.J., 2009; Pallone T.L., Edwards A., Mattson D.L., 2012; AlpernRJ. etal.,2013).
Следует отметить, что в соответствии с современной «Гистологической номенклатурой» под редакцией член корреспондента РАН В.В. Банина и профессора В.Л. Быкова (2009) к почечным канальцам отнесены проксимальные извитые, проксимальные прямые, тонкие канальцы, дистальные прямые, дистальные извитые и собирательные протоки.
Таким образом, исходя из морфофункциональных отношений, нами изучены почечные канальцы, интегративные отношения которых обеспечивают функцию мочеобразования в постоянной почке.
Выбранный нами метод количественной оценки динамики морфомет-рических показателей хорошо зарекомендовал себя в ряде онтогенетических исследований (Автандилов Г.Г., 1990; Леонтюк А.С, 2002; Пантелеев СМ., 1994; Пантелеев СМ. с соавт., 2006; Луцай Е.Д., Михайлов С.Н., 2008; Янин В.Л. с соавт., 2013; Эсмурзиев З.И. с соавт., 2015), а также при изучении структуры метанефроса в пренатальном (Пантелеев СМ. с соавт., 2006; Ви-харева Л.В., 2009) и постнатальном онтогенезе (Пантелеев СМ., Мальцева Н.Г., Чившина Р.В., 1999; Мальцева Н.Г., 2008; Хамошина И.Ю. с соавт., 2010), а также в отдельных работах по изучению канальцев нефронов (Виха-рева Л.В. с соавт., 2004; Пантелеев СМ. с соавт., 2015). Исходя из этого, мы сочли возможным применить метод сравнительной характеристики размерных показателей почечных канальцев для оценки динамики становления структурной основы мочеобразования при формировании постоянной почки человека.
Важным моментом сравнительной оценки полученных количественных данных мы считали выбор критерия t-Стьюдента для независимых выборок. Мы исходили из представления, что этот метод позволяет проверить гипотезу о том, что «средние значения двух генеральных совокупностей, из которых извлечены сравниваемые независимые выборки, отличаются друг от друга» (Автандилов Г.Г., 1990; Платонов А.Е., 2000).
Исходя из поставленных в работе задач, мы определяли достоверность различий морфометрических показателей почечных канальцев (их площади, площади эпителия и площади просвета) на этапах развития почки в промежуточном и позднем фетальном периодах.
Говоря о некоторых зависимостях динамики метрических показателей почечных канальцев в изучаемом периоде внутриутробного развития, мы не ставили задачу определения коэффициента корреляции как количественной меры совместной изменчивости двух переменных величин. В случае наших исследований мы имели дело с «частной корреляцией», когда показатели двух переменных величин разных канальцев коррелируют друг с другом только за счет того, что обе они меняются под влиянием некоторых других переменных, а именно под влиянием динамики изменения других канальцев, входящих в состав нефрона. Таким образом, связь между соответствующими свойствами двух переменных может отсутствовать, но проявляется в статистической взаимосвязи, или корреляции, под влиянием общей причины других переменных. Мы также исходили из постулата, что корреляция не есть причинность, и как при обычной корреляции, так и при частных корреляциях предположение о причинности должно всегда иметь собственные внестати-стические основания.
При анализе гистограмм мы обращали внимание на характер распределения частот величин площадей канальцев и площади их эпителия, при этом в целом ряде случаев графики ни в полной мере соответствовали нормальному распределению. Следует обратить внимание, что используемые нами интервальные данные, когда вместо конкретных значений имеются интервалы, определяют и некоторые особенности графиков распределения частот величин. Такие особенности гистограмм могут свидетельствовать о динамичности изучаемого нами процесса формирования, роста и дифференци-ровки канальцев нефронов и дифференцировке их эпителия, при этом динамика метрических показателей отражает периодичность этих процессов во внутриутробном развитии.
Так «скошенное распределение» со смещением модальных значений влево свидетельствует о преобладании этапа формирования новых генераций нефронов, в которых образующиеся канальцы имеют небольшую по сравнению с ранее сформированными канальцами величину (Пантелеев СМ., 1994; Пантелеев СМ. с соавт., 2006; Вихарева Л.В., 2009). В то же время «скошенное распределение» со смещением модальных значений вправо свидетельствует о некотором преобладании в этот период развития процессов формирования канальцев на фоне активной дифференцировки канальцев ранее образованных нефронов.
Частым вариантом распределения величин площадей канальцев и площадей эпителия является «мультимодальный тип», обусловленный колебанием от интервала к интервалу количества единичных измерений, входящих в интервал. Такие варианты распределения, обусловлены, в том числе и последовательным формированием генераций нефронов, в каждой из которых определяется последовательность формирования отдельных нефронов. В ряде графиков распределения частот величин определяются «гистограммы с провалом», которые зачастую близки к нормальному распределению, но присутствует интервал с меньшей частотой по сравнению с соседними, что связано с отсутствием кратности ширины интервала и единицы измерения.
Особо следует сказать о графиках «распределения с изолированным пиком», когда около обычного распределения появляется изолированный пик. В случае наших исследований такие «пики» определяются, как правило, в правой части гистограмм, то есть там, где регистрируются крупные канальцы. Следует обратить внимание, что формирование нефронов, наряду с процессом образования канальцев и их дифференцировки, сопровождается и гибелью целого ряда нефронов, особенно первых генераций, при этом гибнущие канальцы отличаются значительным полиморфизмом, часто значительно расширены и их просвет зияет (Пантелеев СМ. с соавт., 2006; Вихарева Л.В., 2009; Сентюрова Л.Г., Ганина ОТ., 2012).
Следует подчеркнуть, что отмеченные нами бимодальный и мульти-модальный типы гистограмм, а также «гистограммы с провалом» и графики «распределения с изолированным пиком» в действительности могут характеризоваться как данные из «других распределений», при этом под «другими распределениями» следует понимать различные по этапам формирования и степени дифференцировки совокупности канальцев.
В ряде случаев нами отмечена логистическая функция распределения, по форме напоминающая функцию нормального распределения. От нормального распределения логистическое отличается длинными «хвостами» - данными, находящимися в крайних, отдалённых от центра, позициях. Такие графики распределения при наличии левого «хвоста» характеризуют интенсивность и последовательность формирования канальцев в новых генерациях нефронов, а при наличии правого «хвоста» - процесс дифференцировки и запрограммированной гибели крупных канальцев первых генераций нефронов.