Введение к работе
Актуальность проблемы. Почка, как центральный орган выделительной системы, выполняет важную функцию по поддержанию постоянства внутренней среды организма, принимает участие в его регуля-торных механизмах (Гинецинскин А.Г., 1963). Почка часто вовлекается в патологические процессы непосредственно и при заболевании других органов и систем. Важным этапом развития нефрологии явилось внедрение прижизненных морфологических исследований почек, что способствовало развитию функциональной и клинической морфологии. При этом неизмеримо возросла роль морфологического анализа не только для своевременной диагностики заболевания, но и для понимания его патогенеза, течения и, главное, адекватного лечения (Шулутко Б.И., 1983).
Высокая специализация почки обеспечивается морфо-функцио-нальной специализацией ее структурных единиц - нефронов. В пределах нефрона выделяются отделы, различные по своей структуре и функции, совокупная деятельность которых и обеспечивает многообразие функции почки. Кроме внутринефронной дифференцировки, в пределах почки определяют и межнефронную специализацию с выделением трех генераций нефронов, отличающихся по строению, топографии их отделов и участию в функции (Наточин Ю.В., 1988). Межнефронные взаимодействия носят строго определенный зональный характер, а взаиморасположение между отделами различных нефронов является не случайным (Дунаев П.В. и др., 1977).
Имеющиеся научные данные говорят о существовании механизмов интеграции на разных уровнях системы водно-солевого равновесия, при этом интеграция определяется как организация органных элементов при функционировании компонентов в едином целом (Dullemijer Р., 1986). По мнению М.Р.Сапина (1990), при изучении внутреннего строения органов недостаточно исследуются взаимоотношения их частей, мало внимания уделяется микротопографни. когда речь идет о прилежащих друг к другу изучаемых образованиях.
Большой интерес представляет выявление связен между групповыми морфологическими признаками почки в физиологических и патологических условиях (Перов Ю.Л., 1984) с определением интеграции ее в системе орган - организм и установлением интегративных отношений между структурными компонентами, формирующими почку как орган.
Таким образом, установление интегративных отношений между морфо-функциональными единицами почки - нефронамн и различными
отделами нефронов представляет безусловный интерес в плане оценки возможных изменении этих отношений как при экстремальных воздействиях, так и при развитии патологических процессов.
Постановка таких вопросов требует нового подхода к оценке системы нефрона, а также системы межнефронных отношений в почке как в норме, так и при различных воздействиях. При этом, по мнению Шу-лутко Б.И. (1983) во всех случаях адекватность функциональным изменениям должна быть установлена выявлением соответствующих морфологических признаков.
В доступной нам литературе мы не встретили системных данных, характеризующих закономерности интегративных отношений в почке нефронов разных генераций и отделов нефронов на различных этапах онтогенеза и в эксперименте.
Одним из достоверных методов оценки морфологических данных следует считать установление размерных параметров с математической оценкой интегративных отношений между частями целого и характеристикой целого как совокупности определенных параметрических отношений. Знание параметрических отношений между отделами нефронов и нефронамн различных генераций позволяет выявить ряд закономерностей, определение которых возможно только на основании количественных данных, а применение математического моделирования может служить для доказательства обнаруженных закономерностей. По мнению Автандилова Г.Г. (1990), математические методы не только увеличивают точность описания изучаемых явлений, но и значительно усиливают логику доказательств.
Таким образом, знание межнефронных отношений в почке, прослеживание их стабильности и динамики в онтогенезе позволяет составить объективное представление о возрастном статусе почки, параметрах нормы и отклонения от нее, определить и даже прогнозировать изменение этих отношений при воздействии экстремальных факторов и развитии патологии.
Цель работы. Установить закономерности строения и возрастные изменений нефронов почки, межканальцевых и межнефронных отношений в них в постнатальном онтогенезе человека, а также в условиях изменения функции и нарушения тканевого гомеостаза в эксперименте.
Задачи исследования:
1. Изучігть изменения и количественную характеристику почечных телец, сосудистых клубочхов и просвета капсулы разных генераций нефронов и различных отделов канальцев нефронов в почке человека в постнатальном онтогенезе.
-
Дать количественную характеристику межканальиевых и меж-нефронных отношении с определением коэффициентов различия в почке человека от периода новорожденное до старческого возраста.
-
Изучить количественные закономерности реакции нефронов и почки как органа у экспериментальных животных в онтогенезе, после односторонней нефрэктомии, односторонней нефрэктомии с декапсу-ляциен оставшейся почки и аутонмплантацией ткани почки.
-
Определить динамику весовых отношений почки и тела белых лабораторных крыс в постнатальном онтогенезе (онтогенетическая ал-лометрия), после односторонней нефрэктомии, декапсуляции почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии и после односторонней нефрэктомии с аутонмплантацией ткани удаленной почки.
-
Изучить количественную характеристику и закономерности реакции почечных телец нефронов разных генерации и различных отделов канальцев нефронов почки белых лабораторных крыс в постнатальном онтогенезе, после односторонней нефрэктомии, односторонней нефрэктомии с декапсуляцией оставшейся почки и односторонней нефрэктомии с аутоимплантацией ткани удаленной почки.
-
Дать количественную характеристику межканальцевых и меж-нефронных отношении с определением коэффициентов различия в почке белых лабораторных крыс в постнатальном онтогенезе, после односторонней нефрэктомии, односторонней нефрэктомии с декапсуляцией оставшейся почки и односторонней нефрэктомии с аутоимплантацией ткани удаленной почки.
7. Изучить ультраструктурные закономерности регенерации и
дифференцировки эпителия нефронов ткани почки, имплантированной
в организм нефрэктомнрованного животного.
8. Изучить влияние аутоимплантации почечной ткани на состояние
нефронов почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии.
Научная новизна. Впервые: - выявлены количественные закономерности строения, роста и возрастных изменений различных генераций нефронов и их участия в системной организации почки;
- дана морфометрнческая характеристика строения канальцев нефронов почки и почечных телец различных генераций нефронов в возрастном плане у человека;
- установлена последовательность роста в постнатальном онтогенезе почечных телец различных генераций нефронов в прокснмо-дистальном направлении, начиная с околомозговых, затем внутрикорковых и завершая поверхностными нефронами;
выявлены в пределах совокупности размерных величин каждой
генерации нефронов статистически значимо отличающиеся по размерам
классы почечных телец (субгенерации); определено, что субгенерации
почечных телец являются отражением асинхронности возрастных
изменений нефронов и их функциональной неоднородности;
установлены коэффициенты различия размеров почечных телец и сосудистых клубочков трех генераций нефронов от периода новорож-денности до старческого возраста;
установлена последовательность роста в постнатальном онтогенезе различных отделов нефрона; выявлена проксимо-дистальная направленность дифференцировки их от проксимального извитого к дистальному извитому отделу;
установлены коэффициенты различия размеров отделов каналь
цев нефрона в постнатальном онтогенезе от периода новорожденности
до старческого возраста.
На основании формул коэффициентов различия величин площадей канальцев выделено шесть периодов в онтогенезе почки человека: первый (до 7 лет) - период интенсивного роста дистальных отделов; второй (от 8 до 16 лет) - период интенсивного роста проксимальных отделов; третий (17-22 года) - период установления закономерных межканальце-вых размерных отношений; четвертый (от 22 до 45 лет) - период стабильных размерных отношений канальцев нефронов; пятый (45-50 лет) -период начальных возрастных изменений; шестой (после 50 лет) - период выраженных возрастных изменений.
Впервые в системном плане установлены закономерности онтогенетической аллометрии почки белых крыс. Выделено четыре возрастных периода динамики весовых отношений почки и тела животных в постнатальном онтогенезе: от 1 до 10 суток - период положительной аллометрии; от 10 до 120 суток - период выраженной отрицательной аллометрии: от 120 до 300 суток - период слабо выраженной отрицательной аллометрии; после 300 суток - период равновесия. Определено, что масса почки и масса тела находятся в сильных коррелятивных отношениях.
Впервые после односторонней нефрэктомнн:
- показано соотношение процессов роста и компенсаторной гипер
трофии в оставшейся почке;
установлена последовательность и темпы вовлечения в компенса
торные процессы различных отделов нефрона и нефронов разных гене
раций: на ранних стадиях первыми увеличиваются размеры почечных
телец поверхностных и околомозговых нефронов и лишь затем - внут-
рнкорковых, в канальцевой части отмечено значительное увеличение размеров извитых канальцев проксимальных и дистальных отделов нефронов; на поздних стадиях эксперимента происходит значительное увеличение размеров почечных телец внутрикорковых нефронов, а в канальцевой части - прямых канальцев нефронов;
установлено одновременное увеличение размеров прилежащих друг к другу в пределах коркового вещества проксимальных и дистальных извитых отделов нефронов;
установлено, что декапсуляция изменяет реакцию нефронов почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии, и приводит к равномерному вовлечению в процессы компенсации почечных телец всех генерации и канальцев нефронов.
Впервые на ультраструктурном уровне в условиях имплантации почечной ткани показано появление молодых нефроцитов, их диффе-ренцнровка и формирование новой базальнон мембраны канальцев нефронов.
Впервые установлено, что аутоимплантация почечной ткани замедляет увеличение массы оставшейся после нефрэктомии почки и уменьшает выраженность реакции нефронов всех генераций в ней.
Практическая значимость работы. В процессе выполнения исследований определены морфометрические параметры межнефронной и внутрннефроннон интеграции различных отделов нефронов почки человека и экспериментальных животных - белых крыс от периода ново-рожденности до старческого возраста. Установлены периоды развития и возрастных изменении нефронов в онтогенезе. Установлены коэффициенты различия размеров почечных телец и сосудистых клубочков нефронов трех генерации и коэффициенты различия размеров отделов канальцевой части нефронов в онтогенезе.
Знание параметров соотношения размеров различных отделов нсфрона на разных стадиях индивидуального развития человека в совокупности со знанием абсолютных размерных характеристик отделов нефронов может быть использовано в патоморфологнческон и судебно-медицинской практике, служить научной основой для объективной оценки возрастных параметров органа и расшифровки особенностей возрастной патологии почки, правильной интерпретации возможных физиологических и патологических изменений в ней. Установление морфологических показателей адекватных возрастной динамике почки и функциональным изменениям в ней, является объективной основой для оценки ее прижизненных морфологических исследований (биопсии
почек), оценки патоморфологии почек в судебной и патанатомической практике.
Выявленные в ходе исследования закономерности онтогенетической аллометрии почки могут быть использованы в экспериментальной практике для оценки возрастных особенностей органа и их нарушений при различных воздействиях.
Выявленные закономерности вовлечения в компенсаторный процесс различных отделов нефронов и нефронов разных генераций с оценкой степени их участия в восстановительных процессах могут служить основой для клинической оценки и определения тактики лечения в реабилитационный период после односторонней нефрэктомии. Знание протекторного действия ауготкани почки на течение компенсаторных процессов может служить прототипом для разработки способов коррекции тканевого гомеостаза после односторонней нефрэктомии.
На основании полученных данных разработаны методические рекомендации "Использование морфометрин в характеристике нефрона почки человека в онтогенезе" и "Онтогенетическая аллометрия почки". Разработан "Способ формирования отделов нефрона в имплантатах" (Авторское свидетельство N 1393388 от 8 января 1988г.).
Результаты научно-исследовательской работы внедрены и используются в учебном процессе и экспериментальной практике Тюменского и Омского медицинских институтов, Тюменского госуниверситета.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Морфометрнческая характеристика почки и структур, ее составляющих, как объективный метод изучения возрастной динамики, оценки экспериментальных данных и данных патологических изменений в органе.
-
Межнефронная н внутринефронная прокснмо-днстальная направленность динамики размеров нефронов разных генераций и различных отделов нефронов в процессе дифференцировкн почки, возрастных изменений и ее реакции на экспериментальные воздействия.
-
Онтогенетическая аллометрия почки как показатель коррелятивных отношений органа и организма и отражение основных тенденций формирования, дифференцировкн и возрастных изменений их на различных этапах онтогенеза.
-
Влияние декапсуляции почки, оставшейся после односторонней нефрэктомии на сочетанный характер динамики весовых отношений почки и организма и изменение адаптивных реакций нефронов.
-
Органоспецифичесхая детерминированность эпителия нефрона почки в условиях культивирования.
6. Органоспецифическое влияние аутоимплантации почечной
ткани на течение компенсаторной гипертрофии почки после односто
ронней нефрэктомии.
7. Количественный анализ и математическое моделирование как
новое направление интегратнвной иорфометрин в изучении живых сис
тем.
Апробация и публикации. Основные положения работы доложены и обсуждены на IX Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Минск, 1981); X Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Винница, 1986); II Всероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Ленинград, 1988); Зональной конференции морфологов Сибири "Эпителий и соединительная ткань в нормальных, экспериментальных и патологических условиях" (Тюмень, 1990); Всесоюзной научно-практической конференции "Медицинские, социальные, экологические проблемы при добыче, транспортировке и переработке газа" (Надым, 1991); XI съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Смоленск, 1992); III съезде анатомов, гистологов и эмбриологов Российской Федерации (Тюмень, 1994).
По материалам диссертации опубликовано 42 работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех глав собственных исследований, включающих материалы и методы исследования, морфометрическую характеристику почечных телец и канальцев нефронов в онтогенезе и эксперименте. Отдельными главами представлено обсуждение полученных результатов, выводы и список литературы. Диссертация изложена на 435 страницах, собственного текста - 394 страницы, содержит 112 таблиц, 73 рисунка гистограмм и 75 мнкрофото - и электроннограмм.