Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. Типы пищеварения II
1.2. Пищеварительно-транспортные процессы в тонкой кишке ............ 15
1.2.1. Транспорт мономеров 16
1.2.2. Шщеварительно-транспортный конвейер 17
1.3. Функциональная топография ферментативных и транспортных процессов в тонкой кишке и её адаптивные перестройки .19
1.4. Характеристика гисто- и ультраструктуры слизистой тонкой кишки . 25
1.5. Гомеостаз и гомеоморфоз в тонкой кишке 32
1.5.1. Краткая характеристика гомеостатирования структуры слизистой тонкой кишки . . 34
1.5.2. Роль негормональных факторов в регуляции структуры слизистой тонкой кишки . . 37
1.5.3. Роль эндогенных фокторов в регуляции структуры слизистой тонкой кишки .... 39
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ....... 43
2.1. Техника операций 50
2.2. Техника перфузии изолированного участка кишки в хронических экспериментах ... 53
2.3. Техника субстратной нагрузки в полуост-. рых опытах 53
2.4. Техника инкубации участков тонкой кишки в растворах,содержащих различные субст-
. . раты 53
3.5. Определение всасывания глюкозы в изолированной петле тонкой кишки крыс .... 55
2.5. Определение скоростей гидролиза мальтозы и всасывания образующейся глюкозы в изолированной петле тонкой кишки крыс . .56
2.6. Методы исследования структур слизистой тонкой кишки 60
2.7.1. Морфометрические методы 61
2.7.2. Гистограммный метод анализа гомеоста-тирования высоты ворсинок тонкой кишки 62
2.7.3. Электронномикроскопические методы исследования 64
2.8. Методы исследования распределения митохондрий в энтероцитах 66
2.8.1. Техника изоляции энтероцитов ..... 67
2.8.2. Техника окрашивания изолированных энтероцитовянусом зеленым 67
2.8.3. Выявление сукцинатдегидрогеназной ак^ .
тивности в митохондриях энтероцитов .67
Глава 3. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОПЕРАТИВНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ. (ШУНТИРОВАНИЕ, И30ЛЯЦИЯ,РЕЗЕКЦИЯ) НА СТРУКТУРУ СЛИЗИСТОЙ ТОНКОЙ КИШКИ 69
3.1. Высота ворсинок 71
3.2. Количество ворсинок 78
3.3. Глубина крипт ............. 80
3.4. Количество крипт 82
3.5. Количество энтероцитов . 84
3.6. Количество бокаловидных клеток . . . . 86
3.7. Митотическая активность 87
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ГОЛОДАНИЯ НА СТРУКТУРНЫЕ И ФЕРМЕНТАТИВНО-ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛИЗИСТОЙ ТОНКОЙ КИШКИ ИНТАКТНЫХ ШВОТНЫХ, ЖИВОТНЫХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ПЕТЛЕЙ ТОНКОЙ КИШКИ И КАСТРИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ
4.1. Влияние голодания на структурные характеристики слизистой тонкой кишки.интактных . животных . . 89
4.1.1. Высота ворсинок 90
4.1.2. Количество ворсинок 95
4.1.3. Глубина крипт 96
4Л.4* Количество крипт ........... 96
4.1.5. Количество энтероцитов 98
4.1.6. Количество бокаловидных клеток .... 100
4.1.7. Митотическая активность ....... .102
4.2. Влияние голодания на структурные характеристики слизистой изолированной петли тонкой. кишки крыс 103
4.3. Влияние голодания на структурные характеристики слизистой тонкой кишки кастрированных животных ... ... ... 108
4.3.1. Высота ворсинок 108
4.3.2. Количество ворсинок НО
4.3.3* Глубина крипт . ... ...... ... . .. ИЗ
4.3.4. Количество крипт ИЗ
4.3.5. Количество энтероцитов 116
4.3.6. Количество бокаловидных клеток 119
4.3.7. Митотическая активность .......... 120
4.4. Влияние голодания на гидролитическо-транспортнуго функцию тонкой кишки . 121
4.4.1. Влияние голодания на скорость всасывания . глюкозы в изолированной петле тонкой кишки . 121
4.4.2. Скорости гидролиза мальтозы и всасывания образующейся глюкозы в изолированной петле тонкой кишки при голодании 123
4.4.3. Сопряженность гидролиза и транспорта образующейся при этом глюкозы в тонкой кишке крыс при голодании 125
Глава 5..ГОМЕОМОРФОЗ В ТОНКОЙ КИШКЕ (гистограммный анализ) 127
5.1. Гомеостатирование высоты ворсинок различных сегментов тонкой кишки после различных операций 128
5.2. Гомеостатирование высоты ворсинок различных сегментов тонкой кишки интактных животных .при голодании 139
5.3. Гомеостатирование высоты ворсинок различных сегментов тонкой кишки кастрированных животных при голодании 146
5.4. Гомеостатирование высоты ворсинок различных сегментов тонкой кишки интактных животных при различных диетах 152
Глава 6. УЛЬТРАСТРУКТУРШЙ АНАЖЗ ПРОЦЕССОВ ВСАСЫВАНИЯ . РАЗЛИЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ В ТОНКОЙ КИШКЕ . . . .161
6.1. Электронномикроскопический анализ структур ных изменений сопровождающих процессы гидролиза и транспорта различных пищевых веществ в тонкой кишке 162
6.2. Ультраструктура энтероцитов контрольного участка тонкой кишки крыс ..... 163
6.1.2. Ультраструктура интероцитов тонкой кишки после нагрузки раствором Рингера 173
6.1.3. Ультраструктура энтероцитов тонкой кишки крыс после нагрузки раствором глюкозы ..... 185
6.1.4. Ультраструктура энтероцитов после нагрузки . раствором глищ/- _ 191
6.1.5. Ультраструктура энтероцитов тонкой.кишки-'после нагрузки триолеином 197
6.2. Характеристика распределения митохондрий в энтероците при гидролизе и всасывании различных пищевых веществ ............ 204
6.2.1. Распределение митохондрий в энтероците у интактных животных ("покой") . 205
6.2.2. Распределение митохондрий в энтероците после инкубации в неоксигенируемом растворе
. , Рингера 208
6.2.3. Распределение митохондрий в энтероците при инкубации в оксигенируемом растворе . Рингера 208
6.2.4. Распределение митохондрий в энтероците при инкубации в растворе, содержащем. . . . глюкозу 208
6.2.5. Распределение митохондрий в энтероците . . при инкубации в растворе, содержащем глицин 210
6.2.6. Распределение митохондрий в энтероците при инкубации в растворе,.содержащем . мальтозу 210
6.2.7. Распределение митохондрий в энтероците при инкубации в растворе, содержащем .
триолеин 214
ОБСУЖДЕНИЕ . . . 217
ЗАКЛКНЕНИЕ 239
ВЫВОда 243
ЛИТЕРАТУРА 246
- Типы пищеварения
- Техника операций
- Высота ворсинок
- Влияние голодания на структурные характеристики слизистой тонкой кишки.интактных . животных .
- Гомеостатирование высоты ворсинок различных сегментов тонкой кишки после различных операций
Типы пищеварения
Процесс пищеварения в наиболее общем виде можно охарактеризовать, как способность организма к деполимеризации сложных пищевых веществ до форм,пригодных к всасыванию и ассимиляции.Такой способностью обладают все животные организмы, начиная с простейших и кончая высшими формами. По мере усложнения форм жизни в ходе эволюции,усложнялись и процессы пищеварения,которые достигли своего совершенства у человека и высших животных. Для процесса пищеварения у человека и высших животных характерна одной стороны, глубокая дифференциация функций различных частей и органов желудочно-кишечного тракта, а с другой стороны, не менее глубокая взаимосвязь и взаимное влияние этих частей и органов на состояние и деятельность друг друга.
У человека и высших животных пищеварение наиболее интенсивно протекает в тонкой кишке, где пищевые полимеры последовательно подвергаются гидролизу благодаря различным ферментам. Начальные этапы гидролиза биополимеров происходят главным образом в полости тонкой кишки преимущественно за счет ферментов,поступающих туда с поджелудочным соком. Дальнейший гидролиз пищевых компонентов осуществляется ферментами,связанными со структурами апикальной мембраны энтероцитов. Образующиеся после гидролиза на поверхности мембран мономеры благодаря транспортным системам энтероцитов поступают во внутреннюю среду организма.
Структура слизистой оболочки тонкой кишки и механизмы,осуществляющие на ее поверхности гидролиз и транспорт пищевых веществ, регулируются различными экзо- и эндогенными факторами.
В этой главе нами в краткой форме будут охарактеризованы типы пищеварения и изложены принципы этого процесса в тонкой кишке, топография распределения ферментативных активностей и транспорта веществ вдоль тонкой кишки,современные представления о регуляции функционального состояния слизистой тонкой кишки,а также о гис-то-,ультраструктуре слизистой тонкой кишки и её адаптационных перестройках,
Техника операций
За 18-20 ч до операции экспериментальных животных лишали пи- » щи. Перед операцией крысам вводили нембутал из расчета 3 мг на 100 г массы тела, спустя 15-20 мин животных фиксировали на специальном столике для мелких лабораторных животных, затем на операционном поле тщательно выстригали волосяной покров, после чего кожу обрабатывали спиртом.
Техника шунтирования различных отделов тонкой кишки. Схематическое изображение этой и последующих операций представлено на рис.ІБ. Первоначально срединным разрезом длиной 3,0-3,5 см вскрывали брюшную полость. Рассеченную часть брюшной стенки изолировали стерильными марлевыми салфетками, затем извлекали тонкую кишку, делили ее условно на пять отделов и накладывали лигатуры на сосуды, снабжающие кровью 2, 3 и 4-й отделы кишки (рис.ІБ). После наложения лигатур этот отрезок кишки отсекали, а проходимость тонкой кишки восстанавливали энтероанастомозом «конец в конец". Проксимальный конец изолированного участка зашивали наглухо, а дистальный пришивали к кишке ниже анастомоза «конец в бок". Затем область анастомозов перитонизировали сальником и брюшную стенку зашивали послойно наглухо.
Техника изоляции 2. 3 и 4-го отделов тонкой кишки по Тири--Велла. Изоляция 2, 3 и 4-го отделов тонкой кишки, как показано на рис.IB осуществляется так же, как и шунтирование, с той лишь разницей, что дистальный конец изолированного участка выводится наружу и подшивается к коже («розетка"). Изоляция дистального отдела тощей кишки (2 отдел из четырех условных длиной 15-17 см) осуществляется таким же образом (рис.2В).
Техника формирования изолированной петли тонкой кишки по Ти-ри-Велла в модификации Уголева и Зарипова (1978). В хронических экспериментах по изучению влияния голодания на всасывание глюкозы, а также гидролиза и транспорта мальтозы нами использовались крысы с изолированной петлей в модификации Уголева и Зарипова, Отличительной чертой операции этого типа по сравнению с изоляцией по Тири-Велла являлось то, что оба конца изолированного участка, со вставленными в них фистулами, выводились наружу (рис.2Б).
Техника резекции 2. 3 и 4-го отделов тонкой кишки. При этой операции после разреза брюшной полости тонкую кишку извлекали на марлевую салфетку и условно делили на 5 отделов (см.рисі). Затем на сосуды, идущие ко 2, 3 и 4-м отделам, накладывали лигатуры, после чего данный участок кишки удаляли. Проходимость кишечника восстанавливали энтероанастомозом «конец в конец". Область анастомоза перитонизировали сальником и брюшную стенку зашивали послойно наглухо.
Техника лапаротомии. При всех указанных выше видах операций контрольная группа животных подвергалась лапаротомии. Для этого срединным разрезом вскрывали брюшную полость, зону разреза изолировали марлевой салфеткой. Тонкую кишку извлекали и затем вновь помещали в брюшную полость. Затем стенку живота зашивали послойно наглухо.
Техника удаления половых желез. Удаление половых желез проводили под эфирным наркозом. После начала действия наркоза продольным срединным разрезом кожи в области семенников обнажали последние и после наложения лигатуры у их оснований отсекали железы. Затем разрез наглухо зашивали непрерывным швом.
Высота ворсинок
Как было отмечено в «Обзоре литературы", имеется много свидетельств в пользу того, что определенное состояние структуры и функции тонкой кишки обеспечивает оптимальные условия для осуществления пищеварительных и транспортных функций этого органа при различных физиологических состояниях. Другими словами, состояние структуры, а также распределение ферментативных активностей способно изменяться под воздействием различных экзо- и эндогенных факторов. Эти данные получены на разных животных с помощью различных методических подходов, которые не позволяют провести сравнительного анализа степени изменений состояния структуры и функции слизистой тонкой кишки к воздействиям этих факторов. Поэтому одной из основных задач нашей работы была попытка проанализировать факторы (гипер- и гипосубстратные нагрузки), контролирующие состояние структуры слизистой тонкой кишки, с помощью различных оперативных вмешательств на одних и тех же животных при одинаковых экспериментальных условиях.
В наших исследованиях были осуществлены шунтирование, изоляция и резекция 2, 3 и 4-го сегментов тонкой кишки из пяти, на которые она была условно разделена. В этом случае возрастает функциональная пищеварительная нагрузка на дистальний по отношению к анастомозу отдел тонкой кишки, тогда как шунтированные и изолированные ее сегменты в пищеварении не участвуют. Если структурные перестройки функционирующих сегментов тонкой кишки после этих операций связаны с гиперфункцией, то структурные перестройки слизистой сегментов, выключенных из пищеварения, связаны с гипофункцией, а также с отсутствием эндогенных факторов химуса.
Аналогичные исследования проводились многочисленными группами исследователей, которые рассматривали перестройки функциональных и структурных параметров слизистой гипер- и гипофункционирую-щих отделов тонкой кишки при отдельных типах операции: шунтировании (Solhaug, 1976; Уголев, 1978; Maxwell, McGouran, 1982), изоляции (Лесогор, 1973; Dowling, 1974; Уголев и др., 19776) и резекции (Зуфаров, 1970; Dowling, Glesson, 1973; Зуфаров и др., 1974; Dowling, 1974; 1982; Nygaard, 1974; Taylor et al#, 1979; Williamson, 1982).
Сравнение функциональных и структурных перестроек слизистой тонкой кишки после изоляции, резекции и шунтирования различных ее отделов было проведено А.М.Уголевым и сотр. (Уголев и др., 1977; Уголев, 1978).
Ими рассматривалось изменение ферментативных активностей (щелочной фосфатазы, моноглицеридлипазы и др.)., транспорта глюкозы, а также массы слизистой различных сегментов тонкой кишки после шунтирования, изоляции и резекции. Однако эти данные не позволяют достаточно полно охарактеризовать структурные перестройки слизистой тонкой кишки, так как масса слизистой является общим морфологическим показателем и не позволяет рассматривать изменения отдельных структурных параметров, совокупность которых характеризуют ее состояние в целом.
Влияние голодания на структурные характеристики слизистой тонкой кишки.интактных . животных
Высота ворсинок тонкой кишки интактных крыс измерялась на 10 поперечных и 50 продольных срезах ворсинок. В связи с тем, что в следующей главе для характеристики гомеостатирования высоты ворсинок будут использованы измерения, проведенные на 50 ворсинках, мы сочли целесообразным в настоящем разделе привести результаты обоих измерений (табл.5).
Измерение высоты ворсинок тонкой кишки контрольных животных показало, что при расчете на 50 ворсинок этот параметр варьирует в довольно широких пределах, снижаясь в дистальном направлении. Так, высота ворсинок 1-го сегмента тонкой кишки контрольных животных равна 495І4 мкм, 2, 3 и 4-го сегментов - 423І7, 355І4 и 295І6 мкм, соответственно (табл.5).
Голодание вызывает значительные изменения высоты ворсинок в тонкой кишке (рис.14, 15, 16, 17). Через 24 ч после начала голодания наблюдается достоверное снижение высоты ворсинок 1-го сегмента (до 4І5ІІ2 мкм, Р 0,05), что составляет примерно 17$ по сравнению с сытыми животными. Через 48 ч высота ворсинок этого сегмента уменьшается до 355 мкм. Снижение этого показателя сохраняется и через 72 ч (344І9 мкм) (рис.18).
Во 2-м сегменте наблюдается аналогичная картина. Так, через 24 ч после начала голодания высота ворсинок в этом отделе тонкой кишки снижается на 17% по сравнению с контролем и составляет 353ІІ0 мкм. Через 48 ч высота ворсинок падает до ЗІ9І6 мкм и сохраняется примерно на том же самом уровне спустя 72 ч (ЗІ2ІІ0 мкм).
Гомеостатирование высоты ворсинок различных сегментов тонкой кишки после различных операций
На рис.33 показано распределение ворсинок первого сегмента тонкой кишки интактных животных. Максимум распределения ворсинок у этой группы животных относится к классу 501-550 мкм. В нижележащих классах, т.е. в классах 451-500 и 401-450 мкм, число ворсинок составляет 22% и 13#, соответственно. В классе 551-600 мкм количество ворсинок составляет Ibt, Эти данные свидетельствуют, что диапазон распределения ворсинок в интактной тонкой кишке невелик.
После неполной изоляции (шунтирования) ворсинки 1-го функционирующего сегмента значительно увеличиваются по высоте, однако это увеличение было неравномерным (рис.33). Максимум распределения ворсинок в 1-м функционирующем сегменте приходится после шунтирования на класс 701-750 мкм и составляет 47$ от общего числа ворсинок. В классе 751-800 мкм насчитывается 34 ворсинок, а в классе 801-850 мкм - 2% ворсинок. В классах 651-700 и 601-650 мкм насчитывается 121 и Ъ% ворсинок, соответственно.
После полной изоляции части тонкой кишки также происходит некоторое увеличение высоты ворсинок 1-го сегмента этого органа. На рис.33 показано распределение ворсинок этого участка после изоляции 2, 3 и 4-го сегментов. Максимум распределения ворсинок в этом случае перемещается в класс 751-800 мкм. Большое количество ворсинок отмечается также в классах 701-750, 651-700 и 601-650 мкм (30 , 5% и 10 ;, соответственно).
Такое распределение показывает, что ворсинки 1-го сегмента тонкой кишки после изоляции средней части тонкой кишки претерпевают гипертрофические изменения и при этом, по-видимому, идет равномерное увеличение их высоты.
Следует отметить, что при измерении высоты ворсинок 1-го сегмента тонкой кишки после шунтирования и изоляции и выражении их величины в виде среднеарифметического мы не смогли выявить различий между ними. После шунтирования высота ворсинок была равна 733-6 мкм, после изоляции - 747-11 мкм (табл.4).
Однако, как показано на рис.33, при гистограммном анализе выявляются различия в распределении их по классам, где максимум распределения после шунтирования находится в классе 701-750 мкм, а после изоляции - в классе 751-800 мкм.
После резекции 2, 3 и 4-го отделов тонкой кишки происходит увеличение высоты ворсинок в ее оставшихся отделах, что характе-ризуется на гистограмме перемещением максимума распределения ворсинок в более высокие классы. Максимум распределения ворсинок отмечается в классе 751-800 мкм и составляет 51%\ Следует подчеркнуть, что ворсинки как в более высоких, так и в более низких классах по отношению к классу 751-800 мкм распределены довольно равномерно. В более высоких классах - 801-850 и 851-900 мкм -насчитывается 20% и 7% ворсинок, а в классах 651-700 и 601-650 мкм - 10 и 9% ворсинок, соответственно.
Таким образом, гистограммный анализ показывает, что высота ворсинок проксимальных функционирующих участков тонкой кишки с увеличением нагрузки возрастает. Однако в этом сегменте тонкой кишки диапазон распределения ворсинок по классам различен при разных операциях. (При резекции максимум распределения приходится на более высокие классы, чем при шунтировании и изоляции).
