Введение к работе
Актуальность проблемы. Морфогенез органов и систем, становление их анатомической формы в процессе внутриутробного развития человека является не только теоретической, но и практической проблемой.
Современная фундаментальная наука о становлении структуры и функции тканей организма в эмбриогенезе человека основывается на накоплении знаний о взаимодействии эпителия, миелоидных, лимфоидных и других популяций, гисто- и цитотопографических закономерностей в различных фетальных периодах (Пэттен Б.М., 1959; Кнорре А.Г., 1967; Фалин Л.И., 1976; ВолковаО.В., Пекарский МИ., 1976; Хлыстова З.С, 1987; Ноздрин В.И., 1989; Колесников Л.Л., 2006, 2009; Бархина Т.Г., 1990, 1993,2006; Молдавская А.А., 2007-2009; Милованов А.П., Савельев СВ., 2006).
Интерес к изучению развития производных пищеварительной трубки не случаен и имеет ряд особенностей, которые могут быть исследованы только с помощью комплекса различных методов. Исследование морфофункциональных закономерностей пренатального онтогенеза человека, развитие его тканей, органов и систем необходимо для правильного понимания сущности процессов, происходящих в период внутриутробной жизни, для изучения критических периодов развития зародыша (Светлов П.Г., 1978; Тельцов Л.П. с соавт., 2000,2001,2003,2005; Савельев СВ., 2002).
Знание основных этапов формирования органов пищеварительной системы в онтогенезе и выяснение факторов, их обуславливающих, может служить надежным средством для выявления возникающих в этот период различных патологических состояний, выяснения причин их возникновения и поисков путей их предотвращения. Особую роль при этом играет поджелудочная железа, являющаяся источником гормонов и ферментов, способствующих нормальному функционированию всех органов пищеварительной системы к моменту рождения плода.
Правомерность суждений о целесообразности изучения поджелудочной железы на всех этапах онтогенеза подтверждается тем, что патологические состояния в этом органе могут возникать как во внутриутробном периоде развития (внутриутробные инфекции и заболевания, пороки развития), так и в раннем неонатальном и постнатальном периодах. Об этом свидетельствуют многочисленные отечественные и зарубежные публикации. Однако, констатация этого факта должна базироваться на фундаментальных выкладках общебиологических и медицинских аспектов.
В настоящее время в связи с увеличением объема хирургических вмешательств на органах пищеварительной системы, в частности, на поджелудочной железе по поводу сосудистой патологии, новообразований и других видов ее патологии, а также при трансплантологии этого органа необходимость знаний по анатомии, гистологии, клеточной биологии является важной и чрезвычайно актуальной задачей.
Не менее важной проблемой в связи с неблагоприятной экологической ситуацией в мире является изучение на клеточном и субклеточном уровнях механизма тех патологических состояний, которые возникают в органах пищеварительной системы в позднефетальном и раннем неонатальном периодах онтогенеза.
В литературе существуют отрывочные сведения об организации различных компонентов поджелудочной железы на этапах пренатального онтогенеза с учетом развития ее коррелятивных взаимоотношений со смежными органами в эмбриогенезе (Волкова О.В., Пекарский М. И., 1976; Баженов Д.В., 2001, 2002) и динамики в формировании экзокринной и эндокринной частей; а также влияния неблагоприятных факторов на дифференцировку субмикроскопических органелл и включений в различных клеточных популяциях органа. В связи с этим мы предприняли исследование этого органа пищеварительной системы, начиная от момента его закладки до неонатального периода, с учетом изучения ультраструктурной организации поджелудочной железы в физиологических условиях и при воздействии факторов, возникающих в позднефетальном периоде, воспроизводимых в эксперименте.
Цель исследования. Изучить морфофункциональные характеристики поджелудочной железы на ранних этапах онтогенеза человека и при экспери -ментальном моделировании.
Задачи исследования:
1.Обосновать клинико-эмбриологические параллели в интерпретации патологии поджелудочной железы с учетом анализа медико-социальных аспектов заболеваемости населения Астраханской области.
2.Изучить динамику развития поджелудочной железы в топографо-анатомическом аспекте; выявить основные этапы в ее формировании в различных фетальных периодах.
3.Изучить субмикроскопические компоненты поджелудочной железы на ранних этапах онтогенеза; выявить участие всех органелл и включений в различных клеточных популяциях органа для его нормального функционирования в период новорожденное.
4.Выявить морфологические закономерности ультраструктурной органи -зации экзокриннои и эндокринной частей поджелудочной железы в условиях изменения температурного режима в эксперименте.
5.Изучить особенности ультраструктуры экзокриннои и эндокринной частей поджелудочной железы при изменениях метаболических реакций, связанных с ишемическими, пониженным и повышенным содержанием кислорода в тканях в эксперименте.
Научная новизна исследования:
1.Впервые установлены стадии и этапы формирования поджелудочной железы человека с акцентом на топографо-анатомические взаимоотношения со смежными закладками органов (желудком, мезогастриум, общей брыжейкой, половой железой, первичной почкой, 12-перстной кишкой) в раннефетальном периоде онтогенеза.
2.Впервые определены сроки появления вентрального и дорсального зачатков поджелудочной железы (5 неделя внутриутробного развития), ее идентификация в результате слияния двух зачатков (8 неделя эмбриогенеза).
3.Впервые представлена динамика коррелятивных соотношений поджелудочной железы в зависимости от локализации, формы, размеров и характера ветвления чревного ствола и верхней брыжеечной артерии (желточно-брыжеечной) на ранних стадиях пренатального онтогенеза.
4.Впервые установлены морфологические критерии структурных преобразований компонентов экзокринной и эндокринной частей поджелудочной железы в различных периодах пренатального и раннего неонатального онтогенеза на электронно-микроскопическом уровне.
5.Впервые изучены ультраструктурные особенности клеток экзокринной и эндокринной частей поджелудочной железы при влиянии экстремальных факторов, которые могут сопровождать позднефетальный и неонатальный периоды онтогенеза. Эти экстремальные факторы были воспроизведены на экспериментальных животных: изменения температурного и кислородного режимов.
б.Впервые в сравнительном аспекте установлены ультраструктурные критерии изменений в клетках экзокринной и эндокринной паренхимы крыс при экстремальных воздействиях (гипо-, гипертермии, ишемнческой гипоксии и гипо-, гипероксигенации).
Теоретическая и практическая значимость работы. Работа открывает новые фундаментальные подходы к пониманию онтогенетических закономерностей развития и формирования поджелудочной железы как целостной системы в организме человека.
Обоснованы медико-социальные аспекты заболеваемости населения Астраханской области панкреатитами. Выявлены факторы риска, касающиеся неблагоприятной экологической ситуации в регионе, предрасполагающие к возможному возникновению панкреатитов у различных возрастных групп населения. Эти эпидемиологические выкладки представляют собой медико-социальные предпосылки тщательного изучения тонких механизмов динамики морфофункциональных изменений структурных компонентов поджелудочной железы при действии неблагоприятных экологических факторов.
Полученные данные о гисто- и цитоархитектонике и ультраструктурной организации компонентов экзокринного и эндокринного отделов поджелудочной железы существенно дополняют и уточняют современные представления о влиянии различных экзо- и эндогенных факторов в процессе онтогенеза человека, а также при экспериментальном моделировании.
Результаты, полученные в эксперименте, можно интерпретировать при оценке структурных изменений в отделах поджелудочной железы при отрицательном воздействии гипертермии и аноксических состояний не только на структуру самой поджелудочной железы, но и пищеварительную и эндокринную системы, в целом. Проведенная сравнительная ультраструктурная характеристика экзокринного и эндокринного отделов поджелудочной железы свидетельствует о том, что при оксигенации или изменениях температурного режима отделы железы реагируют по-разному, что особенно важно при консервативном и оперативном лечении и выборе тактики профилактических и лечебных мероприятий в случаях патологии органа. Все эти данные важны для практического здравоохранения в связи с
тем, что наличие морфологических изменений как в различных отделах поджелудочной железы, так и в сосудах микроциркуляторного русла, в нервных элементах, в секреторных протоках свидетельствуют о чувствительности данного органа к разным факторам.
Основные положения, выносимые на зашиту:
Уровень общей заболеваемости панкреатитами по Астраханской области за 2001-2005 годы составляет 5,3%, первичной - 0,9%, госпитализированной - 8,1%. Рост заболеваемости панкреатитами является предметом дальнейшего, более детального изучения морфологии поджелудочной железы на этапах онтогенеза.
С помощью макро- и микроскопических методов показано, что органогенез поджелудочной железы начинается на 4-5 неделях внутриутробного развития с 2-х закладок (дорсальной и вентральной). Идентификация единой закладки поджелудочной железы определяется на 8 неделе эмбриогенеза, что нами показано с помощью комплекса морфологических методов исследования; установлена также гисто- и цитотопография поджелудочной железы в иерархии органов пищеварительной системы и соседних органов других систем.
На протяжение эмбрионального и предплодного периодов онтогенеза гистотопография, локализация, форма и другие параметры поджелудочной железы изменяются в зависимости от сроков и характера расположения чревного ствола и желточно-брыжеечной артерии.
Субмикроскопическая дифференцировка поджелудочной железы как органа начинается на 7-8 неделе эмбриогенеза или на 22-23 стадиях по Карнеги; одновременно с этим наблюдается становление и функционирование внутриклеточных компонентов, что нами доказано с помощью визуализации основного метаболического фермента-аденилатциклазы методом электронной цитохимии.
5.Дифференцировка поджелудочной железы на экзокринный и эндокринный отделы отмечается в конце зародышевого периода. На 7-8 неделях эмбриогенеза определяется ультраструктурная идентификация эндокринных гранул А- и В-клеток островков Лангерганса.
б.Установлены ультраструктурные критерии в клетках экзокринной и в эндокринной частей поджелудочной железы, повреждения органелл и внутриклеточных включений в неонатальном периоде; установлено, что наиболее подвержены неблагоприятным факторам при мертворожденное ацинарные клетки экзокринного отдела органа.
7.При экспериментальном моделировании на крысах изменений температурного режима (гипо- и гипертермия); ишемические изменения и условия оксигенации имитируют те патологические состояния, которые наблюдаются в позднефетальном и неонатальном периодах онтогенеза. Установлено, что наиболее уязвимыми при экстремальных состояниях являются ацинарные клетки, эндотелиоциты микрососудов в экзокринной и эндокринной частях железы. Эти изменения касаются метаболических процессов и деструкции органелл, ответственных за белковый обмен.
Апробация работы.
Материалы диссертации доложены и представлены на научном симпозиуме «Анатомо-хирургические аспекты детской гастроэнтерологии» (Черновцы, 2007 г.); на IX конгрессе международной ассоциации морфологов (Москва, 2008г.); на Международной гистологической конференции «Морфогенезы в эволюции, индивидуальном развитии и эксперименте», посвященной 80-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РФ профессора П.В. Дунаева (Москва, 2008 г.); на конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика АМН СССР Д.А.Жданова (Москва, 2008 г.); на Московской научной конференции «Актуальные вопросы морфогенеза в норме и патологии» (Москва, 2008 г.); на XXII Российской
конференции по электронной микроскопии ЭМ 2008 (Черноголовка, 2008 г.); на Международной научно-практической конференции «Проблемы современной морфологии человека», посвященной 75-летию со дня рождения заел уженного деятеля науки РФ, члена-корреспондента РАМН, профессора Б.А.Никитюка (Москва, 2008 г.); на Всероссийской Юбилейной научно-практической конференции паталогоанатомов с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения профессора П.Г. Подзолкова (г. Красноярск, 2008г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из них 7 - в списке цитируемых ВАК журналов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 289 страницах, состоитизвведения,4глав:«Обзорлитературы»,«Материалыиметодыисследования», «Результаты собственных исследований», «Обсуждение полученных результатов» и выводов. Указатель литературы содержит 445 источников (отечественных - 305 и зарубежных - 140). Работа иллюстрирована 5 таблицами, 94 рисунками и 5 графиками.
