Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные представления об эмбриональном и постнатальном гистогенезе, структурной организации и регенераторных возможностях мышечной ткани стенки влагалища
1.1. Анатомические особенности влагалища. 14
1.2. Вопросы классификации мышечной ткани. Структурно-функциональная организация мышечной ткани влагалища млекопитающих. Концепция клеточно-дифферонной организации тканей 16
1.3. Процессы пролиферации, дифференцировки, интеграции, клеточной гибели мышечной ткани и их функциональная характеристика в ходе развития влагалища млекопитающих 22
1.4. Гормональная регуляция морфо- и гистогенеза влагалища 33
1.5. Механизмы репаративного гистогенеза тканей 36
Глава 2. Материалы и методы 42
Глава 3. Собственные данные. Эмбриональное и постнатальное развитиемышечных компонентов стенки влагалища млекопитающих
3.1 Эмбриональный гистогенез гладкой и поперечнополосатой мышечной ткани стенки влагалища млекопитающих .47
3.2 Постнатальный гистогенез и структурная организация мышечной ткани стенки влагалища млекопитающих .77
Глава 4. Структурно-функциональная организация дефинитивной мышечной ткани стенки влагалища млекопитающих, клеточно-дифферонная организация .116
Глава 5. Особенности регенерации, дифференцировка и взаимодействие тканевых элементов стенки влагалища в эксперименте с различными типами повреждений
5.1 Репаративная регенерация мышечной ткани стенки влагалища крыс при дозированном экспериментальном растяжении 136
5.2 Репаративная регенерация мышечной ткани стенки влагалища крыс при экспериментальном рассечении .165
5.3.Репаративная регенерация мышечной ткани стенки влагалища крыс в
условиях многократного применения ваготила 183
Обсуждение полученных результатов и заключение 203
Выводы 225
Практические рекомендации .228
Список иллюстративного материала 229
Список сокращений 229
Список использованной литературы 250
- Вопросы классификации мышечной ткани. Структурно-функциональная организация мышечной ткани влагалища млекопитающих. Концепция клеточно-дифферонной организации тканей
- Гормональная регуляция морфо- и гистогенеза влагалища
- Постнатальный гистогенез и структурная организация мышечной ткани стенки влагалища млекопитающих
- Репаративная регенерация мышечной ткани стенки влагалища крыс при экспериментальном рассечении
Вопросы классификации мышечной ткани. Структурно-функциональная организация мышечной ткани влагалища млекопитающих. Концепция клеточно-дифферонной организации тканей
Нормальная анатомия наружных и внутренних половых органов млекопитающих и человека достаточно полно и хорошо изучена, однако различные аспекты продолжают уточняться и до настоящего времени. Влагалище крысы располагается дорсальнее мочеиспускательного канала и вентральнее стенки прямой кишки [33, 83]. В краниальную часть вдается шейка матки, над которой стенка образует слепое карманообразное выпячивание – свод влагалища. В стенке органа выделяют слизистую, мышечную и адвентициальную оболочки (покрывает снаружи ретроперитонеальную часть) или серозную (выражена на краниальном конце влагалища). Слизистая оболочка собрана в продольные влагалищные складки и не содержит желез. Мышечная оболочка образована внутренним циркулярным и наружным продольным мышечными слоями гладкой мышечной ткани. Вход во влагалище закрыт до периода половой зрелости.
Сведений об организации мышечной оболочки влагалища млекопитающих в литературе крайне мало. Как правило, описывается только гладкая мышечная ткань [33, 83]. Различия в организации и сократительной активности гладкой мышечной ткани верхнего, среднего и нижнего отделов влагалища крыс описаны в работе [248], где авторы связывают особенности иннервации с разными эмбриональными источниками проксимального и дистального отделов влагалища. Сократимость гладкомышечных клеток проксимального и среднего отделов индуцируется, преимущественно, холинергическими нервами, адренергическая иннервация характерна для дистального отдела.
В последние годы в иностранной литературе появились работы, показывающие наличие исчерченной мышечной ткани в стенке органа. Так, по данным [154, 214, 241] во влагалище самки кролика обнаружены волокна исчерченной мышечной ткани. Исследование влагалища кошек показало наличие в дистальном отделе волокон поперечнополосатой мышечной ткани [201].
У взрослой женщины влагалище относится к внутренним половым органам женщины, анатомически и физиологически взаимосвязано с тазовым дном и наружными половыми органами [90]. Представляет собой мышечно-эластичное трубчатое образование длиной 7—9 см, диаметром 2—3 см, расположенное в малом тазу между мочеиспускательным каналом и мочевым пузырем спереди и прямой кишкой сзади, утолщенное спереди и сзади. Верхним проксимальным концом охватывает шейку матки, снизу заканчивается отверстием, которое у девственниц ограничено девственной плевой. Между стенками влагалища и влагалищной частью шейки матки образуется углубление — свод влагалища, в котором выделяют переднюю, заднюю (наиболее глубокую) и боковые части. Передняя стенка влагалища короче задней. Слизистая оболочка передней и задней стенок образует ряд поперечных складок, передняя стенка в дистальной трети выпячивается в просвет влагалища. В этом участке располагается мочеиспускательный канал. Влагалище имеет мощно развитую мышечную систему, которая в области задней стенки связана с мышечной системой нижней трети прямой кишки. Со всех сторон влагалище окружено околовлагалищной клетчаткой; обильно снабжается кровью из систем ветвей внутренней подвздошной артерии - маточной, внутренней половой и нижней мочепузырной артерий. Влагалищная артерия – нисходящая ветвь маточной артерии, проходя по боковым стенкам влагалища, осуществляет кровоснабжение ее верхней трети. Нижняя пузырная артерия кровоснабжает среднюю треть, а средняя прямокишечная и внутренняя половая – нижнюю треть влагалища. Многочисленные вены образуют вокруг влагалища венозное сплетение, кровь из которого поступает в систему внутренней подвздошной вены. Лимфа от влагалища оттекает в паховые, подвздошные и крестцовые лимфатические узлы. Иннервация влагалища осуществляется ветвями маточно-влагалищного сплетения, чувствительная иннервация осуществляется за счет крестцовых спинномозговых нервов.
Вопросы классификации мышечной ткани. Структурно функциональная организация мышечной ткани влагалища млекопитающих и человека. Концепция клеточно-дифферонной организации тканей
Классификация тканей остается фундаментальным вопросом исследования в гистологии. Развитие эволюционного направления в трудах Н.Г. Хлопина [105] и А.А. Заварзина стало основой для понимания и классического представления о системе тканей [41, 42, 43].
В соответствии с Terminologia Histologica (Международные термины по цитологии и гистологии человека с официальным списком русских эквивалентов) под редакцией В.В. Банина, В.Л. Быкова (2009) выделяют мышечную ткань и ее виды [257]. Вся мышечная ткань специализирована на функции сокращения. В процессе эволюции мышечная ткань в разных группах животных возникали, вероятно, неоднократно и независимо [80, 110]. По мере исследования структурных особенностей мышечных тканей, было предложено несколько классификаций [42 19, 35]. Наиболее подробная гистогенетическая классификация мышечных тканей была предложена Р.К. Даниловым, где помимо мышечных тканей, выделена группа миоидных клеток [35]. По данным существует разделение двигательной функции мышц на тоническую и фазную [110].
По мнению С.Л. Кузнецова в основе формирования индивидуальных особенностей мышечного волокна лежит сочетание двух основных механизмов – генетического (адаптациогенез) и приобретаемого в течение жизни в зависимости от уровня интенсивности функционирования мышечной ткани (адаптациоморфоз) [71].
Гормональная регуляция морфо- и гистогенеза влагалища
После рождения интенсифицируется и дифференцировка миобластов. Они содержат довольно развитый синтетический аппарат. В цитоплазме часто обнаруживаются комплексы из канальцев грЭПС, свободных рибосом и митохондрий. По-видимому, в этих участках происходит синтез миофибриллярных белков и их организация в первичные, или протомиофибриллы. Часто в соседних участках цитоплазмы можно наблюдать одиночные неупорядоченно расположенные миофиламенты и лежащие рядом первичные миофибриллы. Они могут достигать значительной длины, но содержат пока только тонкие филаменты и электронно-плотные участки, вероятно аналоги Z- линий. В отличие от конца эмбриогенеза, мы не смогли обнаружить миобласты, в которых перед слиянием отсутствуют первичные миофибриллы (рисунок 56).
Ультраструктурная организация встраивания миобластов в миосимпласт. Первые сутки постнатального развития крысы. – участок слияния плазмолемм миобластов, - миофиламенты, мбл – миобласт. Ув. 10000.
Протомиофибриллы занимают периферическое положение и обычно располагаются вдоль длинной оси миобласта. Иногда можно наблюдать их прикрепление к плазмолемме. В этом участке откладывается электронно-плотный материал. Количество первичных миофибрилл отличается в разных миобластах. Перестройка протомиофибрилл начинается сразу после встраивания миобласта в симпласт. При этом в составе миофибриллы филаменты занимают параллельное положение, формируются рыхлые Z- диски. Этот процесс запускается еще до полного завершения слияния плазмолемм миобластов или миобластов и симпласта. Миобласты сохраняют способность к делению (рисунок 57). Мы наблюдали клетки в разных фазах митоза. В цитоплазме значительной части миобластов обнаруживались микротрубочки, отсутствующие в зрелых симпластах. мбл Ультраструктурная организация митотически делящегося миобласта. Первые сутки постнатального развития крысы. мбл – миобласт. Ув. 7000.
Следует отметить отсутствие апоптотически измененных миобластов. Не наблюдались и разрушающиеся гладкомышечные компоненты.
Процесс слияния мембран характеризуется образованием множественных кавеолоподобных везикул на поверхностях обоих объединяющихся элементов. В этих участках происходит локальное разрушение плазмолемм с образованием множественных везикул и объединение цитоплазмы. При слиянии мембран в области щелевидных контактов происходит разрушение мембран вокруг контакта, а электронноплотный материал, входивший в состав контакта, остается свободно лежать в цитоплазме.
Наряду с формирующимися поперечнополосатыми мышечными элементами в дистальном отделе влагалища присутствуют и гладкомышечные клетки. Они объединены в пучки. При этом клетки одного пучка могут различаться количеством миофиламентов, что обусловливает разную электронную плотность цитоплазмы. Пучок миоцитов окружен клетками фибробластического ряда и развивающимися сосудами. Сосудистое русло в этот период еще не развито. Зачастую можно наблюдать отдельные капилляры, расположенные между ГМК (рисунок 58).
Ультраструктурная организация формирующегося капилляра в составе пучка гладких миоцитов. Первые сутки постнатального развития крысы. к – капилляр, гм – гладкий миоцит. Ув. 7000.
Нервные терминали немногочисленны, но уже формируют синаптические контакты незрелого вида с развивающимися симпластами. Интересно отметить, что в терминалях не наблюдаются везикулы с ацетилхолином, а только большие гранулярные пузырьки.
На третьи сутки постнатального развития ГМК приобретают вытянутую форму, объем цитоплазмы значительно увеличивается (рисунок 59). Ядра удлиняются, их оболочка, как правило, образует небольшие инвагинации. Размер ядрышек становится несколько меньше, гетерохроматин занимает преимущественно периферическое положение. В околоядерной области иногда удается обнаружить центриоли. Практически вся цитоплазма занята миофиламентами. Плотные тельца достаточно многочисленны, но они пока имеют небольшие размеры. Митохондрий относительно мало, они крупные, часто образующие скопления около полюсов ядра. Значительно меньше становится гликогена. Канальца грЭПС, как и ранее, единичны.
Ультраструктурная организация гладких миоцитов. Третьи сутки постнатального развития крысы. ц –центриоль. Ув. 7000.
Однако в некоторых клетках канальца грЭПС значительно расширены и содержат аморфный материал низкой электронной плотности (рисунок 60). Данный тип клеток относится к миоцитам синтетического типа и расценивается рядом исследователей как популяция молодых клеток (Зашихин А.Л., 1994; 2001; Агафонов Ю.В., 1999).
Ультраструктурная организация гладких миоцитов. Третьи сутки постнатального развития крысы. - расширенные канальцы грЭПС. Ув. 4800. Кавеолы становятся крупнее, но пока они немногочисленны. Активно происходит процесс интеграции клеток (рисунок 61а). Между терминальными участками соседних клеток образуются комплементарные интердигитации. Большую площадь занимают длинные десмосомоподобные контакты, способствующие объединению клеток в пучок. Между ГМК обнаруживаются недлинные простые и формирующиеся щелевидные контакты (рисунок 61б). В этих участках в цитоплазме миоцитов часто имеются скопления кавеол и в редких случаях - митохондрий. Наблюдаемые в терминальных участках отдельных клеток скопления канальцев грЭПС и свободных рибосом, вероятно, свидетельствуют о продолжающемся росте клеток в длину. Прослойки соединительной ткани, отделяющие соседние клетки, становятся шире. В них определяются волокна коллагена. Большая часть миоцитов на латеральных поверхностях полностью изолирована такими прослойками. В этом возрасте в мышечной оболочке обнаруживаются довольно крупные нервные пучки. Однако, синаптические терминали не наблюдаются, вероятно, из-за их малочисленности.
Ультраструктурная организация межклеточных контактов лейомиоцитов. Третьи сутки постнатального развития крысы. а) н - нексус, -точечный контакт; б) - интердигитации, п - полудесмосома, - щелевидный контакт. Ув. 18000.
Как и в более раннем возрасте животных, среди нормально развивающихся миоцитов мышечной оболочки стенки влагалища обнаруживаются клетки с признаками апоптоза. В то же время отмечаются и единичные клетки, содержащие фигуры митоза (рисунок 62).
Постнатальный гистогенез и структурная организация мышечной ткани стенки влагалища млекопитающих
Разный характер ультраструктурных изменений свидетельствует о разной устойчивости клеток к действию альтерирующего фактора. Гибель «светлых» миоцитов осуществляется в результате повреждений плазмолеммы и, соответственно, нарастающего внутриклеточного отека. «Темные» миоциты также подвергаются гибели. Сохраняющийся интерстициальный отек приводит к нарушению микроциркуляции (рисунок 147). Эндотелиоциты имеют пикнотически измененные ядра, высокую электронную плотность цитоплазмы с увеличенным количеством эндосомных везикул. Базальная мембрана определяется с трудом. Перициты также подвергаются дегенерации
Ультрастуктура кровеносного сосуда в области прираневой зоны. 5-е сутки эксперимента. Крыса. Ув. 7000. На 5-7-е сутки сохраняется стаз крови в сосудах, деструкция и выраженный отек тканей стенки влагалища, выявляются группы гибнущих мышечных элементов. Однако параллельно этим процессам происходят реактивные изменения, которые сопровождаются появлением мышечных волокон с активизированными миосателлитоцитами. От некоторых волокон происходит активация и вычленение миосателлитоцитов (рисунок 148).
Ультраструктура реактивно измененного мышечного волокна прираневой зоны. 5- е сутки эксперимента. Крыса. Миосателлитоцит отделен щелевидным пространством () от миосимпласта. Я - ядро миосателлитоцита, мс - миосимпласт, - базальная мембрана. Ув. 10000.
В интерстициальном пространстве прираневой зоны появляются синтетически активные фибробласты с расширенными канальцами ЭПР. Несмотря на продолжающиеся явления деструкции, наблюдается развитие процессов раневого гистогенеза. При иммуногистохимическом исследовании на 5-7 сутки в зоне повреждения обнаружена экспрессия РСNA гладкими миоцитами и ядрами мышечных волокон, что отражает интенсификацию процесса редупликации ДНК (рисунок 149) и это свидетельствует как об их подготовке к митозу, так и о процессе полиплоидизации клеточных ядер.
7- е сутки эксперимента характеризуются наличием мозаичной картины деструктивных процессов с сохранением незначительной активизацией раневого гистогенеза. У части «темных» миоцитов в состоянии гиперконтрактации реактивные изменения структуры перерастают в дегенеративные (деструктивные) нарушения: увеличивается количество выростов на поверхности клеток, иногда с уменьшением количества эндосом под плазмолеммой.
Иммуногистохимическая реакция гладкой мышечной ткани к PCNA, 7-е сутки эксперимента, - положительная экспрессия миоцитов. Об. 40, ок. 10. Происходит фрагментация ядра, гомогенизация сократительного аппарата (рисунок 150). Ультраструктура деструктивно измененного гладкого миоцита, зона повреждения. Крыса. 7-е сутки эксперимента. Ув. 12000. В миоцитах, получивших меньшие повреждения, реактивные изменения носят компенсаторный характер и запускают процессы внутриклеточной 170 регенерации. В таких ГМТ глубина инвагинаций ядерной оболочки, как и количество гетерохроматина оказываются уменьшенныими. О запуске репаративных процессов свидетельствует наличие одного или нескольких крупных ядрышек. В цитоплазме ГМК наблюдается расширение канальцев грЭПС, то есть в гладкой мышечной ткани выявляются лейомиоциты с ультраструктурными проявлениями смены клеточного фенотипа. Обнаруженная гиперплазия органелл биосинтеза у некоторых ГМТ, переживших травму, является логичным следствием преобразования части сократительных клеток в сократительно-синтетические, что обусловлено повышенной потребностью поврежденного органа в элементах соединительной ткани, заполняющей обширный раневой дефект. Большая часть митохондрий выглядит сохранной, однако, они отличаются высокой электронной плотностью. Основная масса миофиламентов сохраняется. Только небольшая их часть была разрушена, потому как в цитоплазме иногда наблюдаются небольшие вакуоли. Следует отметить, что в участках, содержащих менее поврежденные или неповрежденные ГМК, появляются клетки с высоким ЯЦО, которые, вероятно, будут участвовать в регенерации ГМТ (рисунок 151).
Ультраструктура малодифференцированных лейомиоцитов с высоким ядерно-цитоплазменным отношением прираневой зоны, 7-е сутки эксперимента. Крыса. Ув. 10000.
На 7-е сутки в ходе раневого гистогенеза наблюдаются единичные разрушающиеся миосимпласты. В значительной части исчерченных волокон происходят реактивно-дистрофические изменения: наблюдаются локальные участки повреждения плазмолеммы и базальной мембраны, что приводит к развитию внутриклеточного отека, обычно локализованного под плазмолеммой. В таких участках отмечаются многочисленные везикулы под плазмолеммой и разрушающиеся миофибриллы (рисунок 152).
Репаративная регенерация мышечной ткани стенки влагалища крыс при экспериментальном рассечении
При дозированном растяжении влагалища в месте повреждения в мышечной оболочке проксимального и среднего отдела влагалища находятся беспорядочно расположенные пучки гладких миоцитов, в дистальном отделе – разбросанные пучки лейомиоцитов и волокна поперечнополосатой мышечной ткани с хорошо развитыми прослойками эндомизия. Особенностями репаративной регенерации гладкой мышечной ткани влагалища являются невысокая пролиферативная активность мышечных клеток, обнаруженная нами иммуногистохимическим путем. При электронно-микроскопическом исследовании установлен факт смены фенотипов миоцитов. Эти факты свидетельствуют о механизмах внутриклеточной и клеточной регенерации при данном способе повреждения. Заместительная способность соединительной ткани в условиях конкретного эксперимента не востребована, что обусловлено, вероятнее всего, высокой адаптацией, широким диапазоном модификационной изменчивости/приспосабливаемости, которые детерминированы и закреплены в ходе эволюционных процессов органогенеза влагалища, поскольку растяжение органа при родовой деятельности имеет регулярный характер в общей популяции млекопитающих.
В своем исследовании мы показали, что процесс специфической дифференцировки гладкой мышечной ткани имеет и органоспецифический характер. В условиях репаративной регенерации в дефинитивной ткани мы видим смену фенотипов с одного клеточного типа на другой. В отличие от многих других зрелых клеток взрослого организма, ГМК сохраняют значительную пластичность и имеют уникальную возможность переключаться между дифференцированным состоянием «сократительного» типа и дифференцирующимся «синтетического» фенотипа в ответ на изменение окружающей среды. Подобные изменения гладкой мышечной ткани прямой кишки, матки, сосудов в своих работах описывают ряд исследователей (Суворова Г.Н., 2000; Созыкин А.А., 2004; Liu R., Leslie K.L., Martin K.A., 2014). Это принципиально важное заключение чрезвычайно актуально для создания новых препаратов и методик лечения, включающих регуляторы пластичности гладкой мышечной ткани при коррекции врожденных пороков развития, функциональных нарушений, травм, заболеваний влагалища. Несмотря на значительный прогресс в нашем понимании относительно пластичности гладкой мышечной ткани, ее диапазона, остается неизвестным каким образом она регулируется и это оставляет за собой большое поле деятельности для новых исследований.
С позиций клеточно-дифферонной организации тканей в ходе раневого процесса возникают реактивные изменения ведущего дифферона, который характеризует основные свойства ткани, определяет ее регенераторные свойства, и сопутствующих дифферонов (макрофагальный, лимфоцитарный и другие). Образуется грануляционная ткань, которая является по данным Одинцовой И.А. (2004), высокоорганизованной развивающейся системой с несколькими источниками происхождения ее клеточных дифферонов и органных структур (кровеносных сосудов). Это особый временно существующий тип органно-тканевой структуры, осуществляющей регенерацию по заместительному типу в специализированных тканях. Регуляция ее развития обеспечивается местными клеточными, тканевыми и общеорганизменными факторами. Регенерационный гистогенез во многом определяется активностью камбиальных элементов, которая формируется в эмбриональном гистогенезе и в дальнейшем является основой физиологической регенерации и компенсаторно-приспособительных реакций ткани. Адаптивная перестройка регенерата, как правило, является более длительно протекающей фазой. Собственные исследования трех серий экспериментов с позиций клеточно-дифферонной организации тканей в ходе раневого процесса при действии любого альтерирующего агента демонстрируют изменение соотношения субпопуляций клеток внутри ведущего диффферона (внутридифферонная гетероморфия), мозаику клеточных дифферонов (междифферонная гетероморфия), миграцию субпопуляций клеточных дифферонов (в область повреждения). В ходе регенераторного процесса развитие различных клеточных дифферонов происходит гетерохронно, формируются новые междифферонные взаимоотношения.
В зоне повреждения при экспериментальном повреждении тканей (рассечение тканей стенки влагалища) в фазу адаптации постепенно формируется мышечно-соединительнотканный рубец с существенным преобладанием соединительной ткани в результате повышения активности фибробластического дифферона, содержащий новообразованные сосуды и мышечные элементы регенерата. В области регенерата длительное время сохраняется лейкоцитарная инфильтрация. Доля фиброцитов в фибробластическом диффероне постепенно возрастает. Т.е., наблюдаемая в ходе эксперимента междифферонная гетероморфия, характеризуется закономерным изменением клеточного состава дифферонов крови, соединительной и мышечной тканей.
Теоретические знания с позиций клеточно-дифферонной организации тканей, подтвержденные экспериментальным путем, позволяют существенно углубить и расширить имеющиеся представления о системе тканей и их регенераторных возможностях не только для теоретической, но и для практической медицины, одной из ее важнейших областей – акушерства и гинекологии.
