Феномен меторизиса и эмбриональные органогенезы

Полный текст

Феномен меторизиса (М), как один из механизмов эволюционирования тканей, был предложен российским академиком В.М. Шимкевичем [1]. Однако автор не обозначил механизма формирования феномена М. Значение меторизиса проявляется при анализе трансформации тканевого состава ряда органов за счет перемещения и расширения границ отдельной ткани в составе органа: врастание волокон миокарда в устье полых и легочных вен у человека [2], формирование «резервных» клеток мезонефробластического дифферона в эпителии шейки матки и влагалища [3], «оккупация» сформированной тканью новых пространств в развивающемся органе [4]. Несомненно, что действующим началом в инициации М, как и других механизмов органогенеза, являются регуляторные факторы сигнальных путей [5, 6, 7, 8]. Локация подобных факторов и феномена М выявляется при гистологическом исследовании изучаемых объектов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Выявить источник и механизм меторизиса при формировании анизоморфных эпителиев глоточной кишки и ее производных у эмбриона человека.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Эмбрионов человека (всего 127, не менее 4 на каждой СК) получали при проведении медицинских абортов по социальным показаниям у анамнестически здоровых женщин с их информированного согласия в ЛПУ г. Тюмени. Возраст зародыша определяли с учетом сведений акушерского анамнеза, ультразвукового исследования, морфометрии, визуального осмотра. Материал фиксировали в 10%-м нейтральном формалине, заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином Майера и эозином, ШИК-методом по Мак-Манусу. Для электронно-микроскопического исследования материал фиксировали в 5%-м растворе параформальдегид-глутаральдегидной смести, дофиксировали в 1%-м растворе OsO₄ при температуре +4 °С, заливали в аралдит. Срезы контрастировали уранил-ацетатом. Электроннограммы готовили на электронном микроскопе JEM-1011 (JEOL, Япония) в Сибирском отделении РАН г. Тюмени.

Стадии эмбриогенеза обозначали по Карнеги [9]. Материал был подвергнут статистической обработке с использование методов описательной статистики и параметрического анализа. Использовали t-критерий Стьюдента. Проведение исследования согласовано с ЛЭК и не противоречило действующему законодательству РФ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

У зародыша 12 СК проявляется сегментарное строение тела, особенно выраженное в хвостовом отделе. Между метамерными кольцами выявляются щелевидные углубления. В туловищном отделе сформирован сердечно-пупочный выступ, зачатки рук, структуры жаберного аппарата: висцеральные дуги, жаберные щели. Четко определяются контуры челюстной (первой), гиоидной (второй) и глоссо-фарингеальной (третьей) дуг. Жаберная щель между третьей и четвертой (фарингеальной) дугами выражена слабо. Сформирован дорзальный комплекс осевых органов. Процессы нейруляции не завершены. Передний нейропор начинает нивелировать на 12а СК, задний – на 12б СК. В зоне переднего нейропора отмечаются контакты стенок ствола мозга (рис. 1).

 

Рис. 1. Эмбрион человека. Биологический возраст 28–29 суток. Передний нейропор. Фиксация: 10%-й нейтральный формалин. Окраска: ШИК-метод по Мак-Манусу. 10 × 40

 

Компоненты жаберного аппарата участвуют в построении глоточной кишки и ее производных. Диссоциация хорды на уровне орофарингеальной мембраны позволило сформироваться стомодеальному карману и карману Ратке – источнику развития аденогипофиза (рис. 2).

 

Рис. 2. Эмбрион человека. Биологический возраст 30–32 суток: 1 – устье кармана Ратке; 2 – карман Сесселя; 3 – глоточная кишка; 4 – стенка промежуточного мозгового пузыря. Фиксация: 10%-й нейтральный формалин. Окраска: ШИК-метод по Мак-Манусу. 7 × 40

 

Первичный стомодеальный инвагинат преобразуется в расширяющийся карман и углубляется. Мозговые пузыри устанавливают анатомические контакты с прилежащими эмбриональными зачатками, участвуют в формировании хрусталиковых плакод, зрительных нервов, глазных яблок, сенсорного отдела обонятельного анализатора нейрогипофиза.

Зоны контактов обеспечивают органопексию ствола головного мозга в «подвешенном» состоянии, участвуют в формировании изгибов, регулируют расстояние между глазными яблоками. Особенностью развития КР является механизм установления анатомической связи эпителия стомодеума со стенкой промежуточного мозгового пузыря и последующего перемещения этого межтканевого тандема в ростовых процессах головного мозга.

На заключительной стадии сомитного периода (14СК) КР представлен инвагинатом эпителия из полости стомодеума в зоне контакта со стенкой промежуточного мозга. Формирование КР сопровождается трансформацией эпителия из однослойного изоморфного в псевдомногорядный, многорядный мерцательный, многослойный плоский неороговевающий. В этой зоне инициируется процесс М. Наиболее демонстративно М проявляется в области перехода задней стенки КР в эпителий дорзальной стенки глоточной кишки. Дно КР приобретает бокаловидные контуры и обрастает воронку мозга (рис. 3).

 

Рис. 3. Эмбрион человека (14-я стадия Карнеги). Топографо-анатомические показатели кармана Ратке (1) и воронки мозга (2). Тканевый тандем (3) в зоне контакта двух источников образования гипофиза. Фиксация: 10%-й нейтральный формалин, ШИК-реакция по МакМанусу. 10 × 40

 

Карман Сесселя в гистологическом препарате ограничивает нарастающий пласт многослойного эпителия, который смещается с задней стенки КР на дорзальную стенку глоточной кишки. Перемещение многорядного эпителия по градиенту роста КР сопровождается активизацией апоптоза, пролиферацией клеток в составе пласта и мезенхиме, а также формированием эпителиоцитов качественно новой генерации, потерявших связь с базальной пластинкой эпителия и участвующих в восполнении дефектов в нишах апоптоза (рис. 4).

 

Рис. 4. Эмбрион человека. Биологический возраст 44–46 суток. Зона перехода стомодеального эпителия в карман Ратке. Стрелки – участок с апоптозом эпителия, МК – мезенхимальные клетки, ЭК – эпителиальные клетки стомодеума. Электроннограмма, ув. ×4000. Шкала – 10 мкм

 

Эпителий кармана Ратке становится зоной формирования анизоморфных эпителиев глоточной кишки и ее производных. Дискутабельность о судьбе кармана Сесселя [10] сохраняется и по настоящее время, так как анализ гистологического строения эпителия и подлежащей мезенхимы кармана показывает наличие оригинального мезенхимного тяжа, назначение которого не раскрыто. Не исключено его участие в формировании хрящевой основы турецкого седла, в построении прехордальной пластинки либо выполнение роли проводника при возможном разрастании кармана.

Начиная с 15 СК в эпителии КР выявляются мерцательные клетки и макрофаги моноцитарного генеза. Эпителий преобразуется в полидифферонную структуру. В составе выстилки передней, а затем дна и задней стенки КР, начиная с 19 СК, выявляются дифференцирующиеся аденоциты и аденотропоциты (рис. 5).

 

Рис. 5. Аденотропоциты в составе эпителия кармана Ратке. Тиреотропоцит (слева), гонадотропоцит (справа). Электроннограмма, ув. ×8000

 

После 20 СК полость КР изолируется от глоточной кишки. На заключительных стадиях эмбрионального периода (21–23 СК) КР вступает в фазу дефинитивного органогенеза, в нем формируются дочерние инвагинаты – источник эпителиальных тяжей аденогипофиза. По всей вероятности, продуцентом сигнальных молекул, обеспечивающих органотипическую дифференцировку эпителия КР, следует обозначить промежуточный мозговой пузырь – участник основных процессов органогенеза в зонах контаминации ствола головного мозга с прилежащими эмбриональными зачатками экто-, энто- и мезенхимального генеза.

Динамика показателей морфометрии была представлена в виде репрезентативной выборки из полного набора эмбрионов на 12–14, 15–18, 19–23 СК. Усредненные показатели позволили выявить вектор органогенезов и органотипической дифференцировки тканей (эпителия и мезенхимы) эмбриональных зачатков в головном отделе зародыша человека (табл. 1–3).

 

Таблица 1

Результаты морфометрии показателей эпителия и мезенхимы вентральной стенки стомодеума на сомитных и постсомитных стадиях эмбриогенеза (M ± m)

Структуры и параметры	Стадии Карнеги
	12–14	15–18	19–23
Площадь клеток эпителия, мкм²	48,1 ± 0,5	38,1 ± 0,4	35,1 ± 0,3
Площадь ядер клеток эпителия, мкм²	27,5 ± 0,5	26,3 ± 0,4	23,2 ± 0,3
Высота эпителиального пласта, мкм	13,4 ± 0,4	17,4 ± 0,5	19,7 ± 0,5
Число клеток эпителия на ١٠٠٠ мкм²	18,2 ± 0,5	17,1 ± 0,5	15,2 ± 0,2
Площадь клеток мезенхимы, мкм²	32,5 ± 0,4	29,6 ± 0,4	29,1 ± 0,6
Площадь ядер клеток мезенхимы, мкм²	28,6 ± 0,2	24,6 ± 0,2	16,3 ± 0,5
Число клеток мезенхимы на ١٠٠٠ мкм²	13,1 ± 0,4	20,2 ± 0,5	26,4 ± 0,4

 

Таблица 2

Результаты морфометрии показателей эпителия и мезенхимы дорзальной стенки стомодеума на сомитных и постсомитных стадиях эмбриогенеза (M ± m)

Структуры и параметры	Стадии Карнеги
	12–14	15–18	19–23
Площадь клеток эпителия, мкм²	28,2 ± 0,7	26,8 ± 0,5	26,1 ± 0,3
Площадь ядер клеток эпителия, мкм²	21,5 ± 0,3	20,3 ± 0,2	21,5 ± 0,4
Высота эпителиального пласта, мкм	12,9 ± 0,6	16,1 ± 0,4	25,7 ± 0,2
Число клеток эпителия на 1000 мкм²	24,2 ± 0,3	21,3 ± 0,5	19,5 ± 0,3
Площадь клеток мезенхимы, мкм²	25,4 ± 0,2	19,3 ± 0,2	20,1 ± 0,5
Площадь ядер клеток мезенхимы, мкм²	21,2 ± 0,4	17,6 ± 0,4	15,3 ± 0,3
Число клеток мезенхимы на 1000 мкм²	7,3 ± 0,6	12,5 ± 0,5	18,4 ± 0,2

 

Таблица 3

Результаты морфометрии показателей эпителия и мезенхимы глоточной кишки на сомитных и постсомитных стадиях эмбриогенеза (M ± m)

Структуры и параметры	Стадии Карнеги
	12–14	15–18	19–23
Площадь клеток эпителия, мкм²	28,4 ± 0,6	27,4 ± 1,3	28,5 ± 2,4
Площадь ядер клеток эпителия, мкм²	22,6 ± 0,8	18,5 ± 0,8	16,9 ± 0,6
Высота эпителиального пласта, мкм	14,9 ± 0,7	54,3 ± 6,2	38,5 ± 2,2
Число клеток эпителия на 1000 мкм²	26,2 ± 0,5	27,5 ± 0,5	28,7 ± 0,7
Площадь клеток мезенхимы, мкм²	23,2 ± 0,6	20,3 ± 0,6	18,4 ± 0,6
Площадь ядер клеток мезенхимы, мкм²	7,8 ± 0,9	12,5 ± 3,3	15,3 ± 2,5

 

Результаты морфометрии послужили основанием для обозначения КР как источника анизоморфных эпителиев в полостях головного отделах эмбрионов и объективного существования меторизиса, механизма эволюционирования гисто- и органогенезов. Динамика структурной характеристики эпителия и подлежащей мезенхимы КР и компонентов глоточной кишки легла в основу расшифровки меторизиса и позволила рассматривать М как механизм эволюционирования эмбриональных органогенезов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В головном отделе эмбриона человека инициация меторизиса локализуется в зоне формирования КР, характеризуется параллельной дифференцировкой эпителиального и мезенхимального компонентов развивающихся органов – стомодеума, КР, глоточной кишки, гипофиза. Меторизис, наряду с эволюционированием эмбриональных тканей, обеспечивает механизмы эволюционирования эмбриональных органогенезов.

 

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Об авторах

Александр Владимирович Ахматов

Тюменский государственный медицинский университет

Email: ska-87@inbox.ru

соискатель кафедры гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Юлия Сергеевна Спирина

Тюменский государственный медицинский университет

Email: matusevichsl@tyumsmu.ru

соискатель кафедры гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Дарья Сергеевна Леднева

Тюменский государственный медицинский университет

Email: lednyova2011@mail.ru

ассистент кафедры гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Игорь Александрович Аптекарь

Тюменский государственный медицинский университет

Email: aptekar72@mail.ru

кандидат медицинских наук, соискатель кафедры гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Александр Анатольевич Марков

Тюменский государственный медицинский университет

Email: markova@tyumsmu.ru

кандидат медицинских наук, директор научно-исследовательского института медицинских биотехнологий и биомедицины

Россия, Тюмень

Александр Николаевич Стеблюк

Микрохирургия глаза имени академика С.Н. Фёдорова

Email: steblyuk@bk.ru

кандидат медицинских наук, врач-офтальмолог

Россия, Краснодар

Владимир Александрович Шидин

Тюменский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vshidin@mail.ru

доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Георгий Сергеевич Соловьев

Тюменский государственный медицинский университет

Email: solovyev@tyumsmu.ru

доктор медицинских наук профессор, исполняющий обязанности заведующего кафедрой гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Алия Рамазановна Нургалиева

Мужевская центральная районная больница

Email: aar-0402@mail.ru

заместитель главного врача по медицинской части

Россия, Мужи

Ольга Георгиевна Соловьева

Тюменский государственный медицинский университет

Email: solog.fedor@mail.ru

доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры гистологии с эмбриологией

Россия, Тюмень

Список литературы

Дополнительные файлы