Введение к работе
1.1. Актуальность темы. История исследования тонкой кишки и её отделов насчитывает не одну сотню лет. На данный момент изучены источники развития, взаимоотношение образующихся слоёв органа, развитие его иннервационного аппарата и сосудов, топографические отношения с окружающими органами, гистогенез всасывающего аппарата и многие другие вопросы морфологических и биохимических преобразований кишки (О.В. Волкова, М.И. Пекарский, 1976; Chadvick V., Phillips S., 1985; Л.И. Растегаева, 1992; March M.N., Growe P.T, 1995; Л.П. Тельцов с соавт., 1996, 1999; Keneth J., Mc. Namara, 1997; М.Р. Сапин, Д.Б. Никитюк, 1998; В.А. Четвертных, 1999). В связи с адаптацией к часто изменяющимся условиям внешней среды и системы питания большое внимание уделяется изучению реакции эпителиоцитов слизистой оболочки кишки при транспорте нутриентов из полости ЖКТ во внутреннюю среду организма (Ouali F.F. et al., 1998; А.А. Молдавская, 2001, 2002; Д.Е. Григоренко, Г.Г. Аминова, 2003).
Известно об энергозависимости большей части внутриклеточных процессов. В связи с этим митохондрия (МТ) является одной из наиболее интересующих исследователей органелл клеток, что подтверждается рядом монографий (В.С. Гайцхоки, 1972; В.Ф. Машанский с соавт., 1972; LeBrasseur N., 2006). В основном изучение МТ имеет биохимическую направленность, либо работы посвящаются морфологическим преобразованиям МТ вследствие адаптивных перестроек организма при различных эндо- и экзогенных воздействиях, в том числе при определённых заболеваниях (Arumugam R. et al., 1999; К.Т. Алматов с соавт., 2004; Е.Л. Баженов, В.Я. Глумов, 2005; Ю.В. Григорьева с соавт., 2005; В.Ф. Сыч с соавт., 2005). МТ, являясь системой накопления и преобразования макроэргических соединений клеток, одной из первых реагирует на любые изменения АТФ в организме (М.Н. Кондрашова с соавт., 1987). МТ, определяя функциональное состояние клеток, служит критерием начинающихся в них патологических процессов (И.Н. Колесникова, 2000; О.Я. Николаева, 2004; А.В. Трофимов с соавт., 2005).
Однако лишь немногие исследования с описанием МТ клеток проведены на кишечнике (К.Г. Газарян с соавт., 1967; Ouali F.F. et al., 1998; Arumugam R. et al., 1999). При всей кажущейся изученности ультраструктуры клеток некоторые вопросы, касающиеся морфофункциональных перестроек МТ призматических эпителиоцитов тонкой кишки в возрастной динамике нормально развивающегося организма, до настоящего времени остаются открытыми. Так данные литературы не раскрывают степень функционально-возрастной подготовленности МТ клеток к обеспечению последними самостоятельного всасывания нутриентов в пренатальном онтогенезе в разных отделах тонкой кишки и по направлению крипта–ворсинка в каждом из них.
Кроме того, большой интерес представляет подтверждение взаимосвязи МТ призматических эпителиоцитов ворсинок с их белоксинтезирующими структурами в возрастном аспекте, что важно для обеспечения нормального становления пищеварительно-транспортного конвейера. Механизм внутриклеточного биосинтеза интересовал исследователей с момента открытия и описания ультраструктур клеток (Институт морфологии животных, М., 1959; Goldberg M.W., 1995; Д.Е. Агафонов, 2001; Sievers A. et al., 2004; В.В. Алёшин, 2005). Подробное описание молекулярного механизма биосинтеза белка животной и растительной клетками при нормальных, патологических и экспериментальных условиях представлено в работах: Kim D.F., Green R. (1999); Е.Н. Железняковой (2001); Н.Л. Клячко, М.А. Ерохиной (2001); Schmeing T.M. et al. (2002); Schlunzen F. et al. (2004); И.Л. Ивачкиной (2005).
Однако полного анализа количественных и морфологических изменений белоксинтезирующего аппарата эпителиоцитов тонкой кишки не проведено. Отсутствуют сведения о связи МТ со становлением всасывающего аппарата кишки и внутриутробной возрастной динамикой пластических структур клеток, что непосредственно связано с началом органоспецифического проявления органа. Необходимо отметить и отсутствие сравнительного анализа развития и становления митохондриального и белоксинтезирующего аппарата клеток кишки у человека и животных. Это важно для выявления общих и специфических характеристик ультраструктур у разных представителей животного мира. Их изучение в органах и клетках интактных животных может послужить своеобразным морфологическим эталоном для сравнительного анализа каких-либо патологических изменений клеточных органелл.
1.2. Цель исследования: сопоставление динамики и сроков становления морфологических и функциональных параметров митохондрий и белоксинтезирующих органелл эпителиоцитов тощей и подвздошной кишки человека и крысы в пренатальном онтогенезе.
Задачи исследования: 1. Изучить морфофункциональные особенности митохондриального и белоксинтезирующего аппаратов призматических эпителиоцитов кишки человека в кранио-каудальном направлении в разные сроки пренатального онтогенеза.
2. Проследить возрастные морфологические изменения митохондрий и структурных компонентов пластического обмена эпителиоцитов тощей и подвздошной кишки крысы в период внутриутробного развития.
3. Провести сравнительный анализ морфологического становления митохондрий и белоксинтезирующего аппарата клеток функционально активных зон ворсинок кишки человека и крысы в возрастном и криптально-ворсинковом направлении с целью выявления готовности эпителиоцитов к самостоятельному всасыванию питательных веществ.
1.3. Научная новизна и реализация результатов работы. Работа относится к фундаментальным исследованиям. В ней впервые проведён комплексный сравнительный подход к изучению морфофункциональных изменений митохондриального и белоксинтезирующего аппаратов призматических эпителиоцитов тощей и подвздошной кишки человека и крысы в пренатальном онтогенезе; представлены преобразования органелл по возрастному, кранио-каудальному и криптально-ворсинковому направлениям. Выявлена взаимосвязь этих органелл в процессе общих функциональных перестроек эпителиоцитов, а также их всасывающего аппарата.
Работа дала возможность установить сроки пренатального гистогенеза тонкой кишки, идентичного дефинитивному состоянию. Результаты работы внесут вклад в теорию разработки методик по определению критериев жизнеспособности плода. Выявление кранио-каудальной закономерности изменений митохондриального и белоксинтезирующего аппаратов кишки и соотношение их с развитием аппарата всасывания позволяет детализировать некоторые вопросы в трансплантологии.
Сравнительный анализ строения МТ и белоксинтезирующих структур у разных представителей класса млекопитающих (человека и животных) позволил найти у них возраст максимально схожей гистологической картины, что в дальнейшем связано с возможностью использования кишечника животного как модели для научных исследований с экстраполяцией их результатов на человека.
Результаты работы могут использоваться в качестве дополнительного материала в учебном процессе по разделу «Пищеварительная система» на кафедрах учебных заведений медицинского и биологического профиля. Они расширяют круг исследований по специфике функционирования кишки, а также позволяют рассматривать вопрос о взаимосвязи преобразований митохондриального и белоксинтезирующего аппаратов клеток других органов. Данные знания могут быть интересны гастроэнтерологам, хирургам, педиатрам при разработке новых методов лечения и профилактики заболеваний ЖКТ, так как могут найти применение в экспериментальной медицине.
В целом, исследование позволило выявить ряд закономерностей функциональной дифференцировки тонкой кишки на исследуемых уровнях, так как получена картина качественных и количественных преобразований МТ и белоксинтезирующих органелл эпителиоцитов кишечных ворсинок человека и крысы в пренатальном онтогенезе, что необходимо для понимания общего развития не только пищеварительной системы, но и всего организма.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Динамика морфофункционального гистогенеза эпителиального слоя тонкой кишки у зародышей человека и крысы позволила выявить 4 типа митохондрий – у первых и 3 типа – у вторых.
2. Анализ морфологических преобразований эпителиоцитов тощей и подвздошной кишки человека и крысы показал видовые различия. Это выражается в том, что морфологическая картина активности функционального проявления эпителиоцитов у зародыша крысы в последний день внутриутробного развития аналогична таковой у зародышей человека в предплодном возрасте, то есть с момента образования ворсинок у человека гистогенез протекает с большей скоростью, нежели у крысы.
3. Возрастная динамика ультраструктурных изменений митохондрий и белоксинтезирующего аппарата призматических эпителиоцитов у человека и крысы в кранио-каудальном направлении выражается различием морфологической картины на ранних этапах гистогенеза. Во второй половине пренатального онтогенеза эти отличия сглаживаются.
4. Стабилизация ультраструктурной организации митохондрий призматических эпителиоцитов в кранио-каудальном направлении и соответствие её дефинитивному состоянию у крысы формируется в эмбриональном возрасте. У человека подобное соответствие достигается к концу предплодного периода на уровне тощей кишки и началу плодного – на уровне подвздошной.
1.4. Объём и структура работы. Диссертация содержит: введение, обзор литературы, материал и методы исследования, собственные результаты, их обсуждение, заключение и список литературы. Она изложена на 210 страницах печатного текста, из них текста с фоторисунками – 50 страниц, приложений с рисунками (графики, диаграммы) и таблицами – 18 страниц, список литературы – 35 страниц. Список литературы включает 345 работ (244 – отечественных и 101 – иностранных авторов). Диссертация содержит 10 таблиц, 16 рисунков в графиках и диаграммах, 60 рисунков микрофотографий.
1.5. Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных конференциях «Проблемы морфологических основ гистогенеза и регенерации» (С.-Петербург, 2001) и «Современные проблемы абдоминальной антропологии» (Красноярск, 2001); заседании Ижевского отделения Всероссийского научного общества анатомов, гистологов и эмбриологов (2001); I конгрессе международной ассоциации морфологов (Ереван, 1998); VII конгрессе международной ассоциации морфологов (Казань, 2004); V общероссийском съезде научно-медицинского общества АГЭ (Казань, 2004); II международной научной конференции «Актуальные проблемы спортивной морфологии и интегративной антропологии» (Москва, 2006); научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы эволюционной, возрастной и экологической морфологии» (Белгород, 2006); VIII конгрессе международной ассоциации морфологов (Орёл, 2006). По теме диссертации опубликовано 9 работ.
