Дифференциация стволовых клеток тонкой кишки - эмбриогенез, морфогенез
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 21.12.2024
Формирование толстой кишки у плода - эмбриогенез, морфогенез
При иммуногистохимическом исследовании специфический для гладкомышечных клеток а-актин экспрессируется в мышечном слое кишки с 8 нед гестации и с 15 нед — в подслизистом слое. Столбчатые клетки эпителия толстой кишки, или столбчатые колоноциты, характеризуются наличием на апикальной поверхности микроворсин, сходных с таковыми на поверхности клеток тонкой кишки, а также большими запасами гликогена. Количество внутриклеточного гликогена, так же как и число гликогенсодержащих клеток, оцениваемое с помощью специальной PAS-окраски (окраска с использованием слабой кислоты и реактива Шиффа), прогрессивно снижается с 13 нед гестации.
В период с 30 до 36 нед гестации в толстой кишке плода обнаруживают единичные клетки, содержащие гликоген.
При возникновении злокачественной трансформации эпителия вновь происходит внутриклеточное накопление гликогена, которое является весьма характерным признаком клеточных популяций, полученных из аденокарцином толстой кишки человека.
Гистология толстой кишки
Arsenault и Menard изучали кинетику и топографию клеточной пролиферации в толстой кишке плода в период с 8 до 18 нед гестации. Клетки активно пролиферировали в многослойном эпителии.
При формировании ворсин меченые клетки присутствовали преимущественно в межворсинчатой зоне. На более поздних стадиях развития процесс пролиферации был ограничен только криптами. В эксперименте in vitro эпидермальный фактор роста, но не гидрокортизон нарушал процесс пролиферации клеток толстой кишки.
В период формирования ворсин эпителиальные клетки толстой кишки продуцируют маркеры дифференцировки, аналогичные обнаруживаемым в каемчатых энтероцитах тонкой кишки. Так, например, Lacroix и соавт. продемонстрировали, что в кишке плода в 8 нед гестации присутствует комплекс ферментов сахароза/изомальтаза.
В дальнейшем при становлении архитектоники ворсин в 11-12 нед содержание этого комплекса увеличивается 10-кратно и достигает максимума в 20-28 нед с последующим быстрым снижением к сроку родов, когда данные ферменты идентифицируются с большим трудом.
Стволовые клетки толстой кишки
Зрелые эпителиальные клетки толстой кишки постоянно замещаются за счет стволовых клеток, расположенных вблизи основания крипт толстой кишки. С этими и другими предполагаемыми стволовыми клетками ЖКТ связаны две основные проблемы — идентификация данных клеток и необходимость подтверждения, что выделенные клетки действительно являются стволовыми. В последнее время Whitehead и соавт. сообщили об определенных успехах в данном направлении: удалось разработать методику выделения и культивирования стволовых клеток толстой кишки человека.
Исследователи обнаружили, что клетки в нижних отделах крипты толстой кишки экспрессируют большое количество интегрина-b1, и впоследствии использовали данный признак с целью выделения потенциальных стволовых клеток с помощью метода проточной цитометрии.
При культивировании выделенных клеток с соблюдением ранее установленных условий данная популяция формировала большее количество колоний в сравнении с несортированным клеточным материалом. Однако выделение потенциальных стволовых клеток толстой кишки не было в дальнейшем изучено. Огромное количество регулирующих генов и растворимых факторов, контролирующих функцию стволовых клеток тонкой кишки, вероятно, оказывают подобное же влияние на стволовые клетки толстой кишки.
Например, исследование экспрессии мРНК in situ позволило установить наличие многочисленных идентичных компонентов сигнального пути WNT как в тонкой, так и в толстой кишке. Так же, как и для тонкой кишки, фактор Musashi может быть маркером стволовой клетки или клетки-предшественника в толстой кишке.
Учебное видео по развитию желудочно-кишечного тракта (эмбриогенезу)
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Дифференциация стволовых клеток тонкой кишки - эмбриогенез, морфогенез
Формирование тонкой кишки у плода - эмбриогенез, морфогенез
Онтогенез тонкой кишки можно рассматривать как три последовательные фазы:
(1) морфогенез и пролиферация клеток;
(2) дифференцировка клеток;
(3) клеточное и функциональное созревание.
К 13 нед гестации органогенез кишки у плода человека уже завершен.
На основании морфологических и биохимических критериев точно установлено, что кишка у доношенного плода человека более зрелая в сравнении с наиболее часто исследуемыми лабораторными млекопитающими. В отличие от грызунов, развитие кишки у плода человека в основном полностью завершается задолго до рождения (приблизительно к окончанию I триместра), а к 22 нед гестации основные эпителиальные клетки — столбчатые или каемчатые энтероциты, играющие главную роль в процессе пищеварения, — сопоставимы с таковыми у взрослых.
Столбчатые энтероциты у плода человека в середине гестации напоминают таковые у крыс в возрасте 5-15 дней. Проксимальные столбчатые энтероциты у человека к 22 нед гестации сопоставимы с аналогичными клетками кишки крыс, переходящих на твердый корм.
Процесс морфогенеза эмбриональной кишки у плода человека сопоставим с таковым у крыс. Образование слизистой оболочки и формирование ворсин происходит в краниокаудальном направлении начиная с 9-10 нед гестации. Наиболее раннее проявление процесса морфогенеза — образование скоплений мезенхимных клеток в субэпителиальном слое кишки, сопровождающееся формированием выступа в просвет многослойного эпителия.
Исследования на мышах с выключенной продукцией фактора роста, вырабатываемого тромбоцитами, и блокированными рецепторами к этому фактору роста, нокаут соответствующих генов позволяют предположить наличие в мезодерме зародышевой ворсины своеобразного центра организации, который может регулировать процесс морфогенеза. В период формирования ворсин между клетками глубоких слоев многослойного эпителия появляются характерные соединительные комплексы.
Клетки крипты тонкой кишки
В дальнейшем в процессе развития в зоне мезенхимной инвагинации появляются гладкомышечные клетки и кровеносные сосуды. Белковые маркеры гладкомышечных клеток были обнаружены в тощей кишке эмбрионов человека начиная с 8 нед гестации. Количество сведений относительно развития мышечной ткани невелико. Обзор доступной информации по развитию мышечной оболочки кишки выполнен McHugh. Описаны аномалии процесса морфогенеза мышечной ткани у детей. Столбчатый эпителий сначала покрывает только верхушку развивающихся ворсин, но по мере их созревания постепенно распространяется на боковые поверхности.
После 10 нед гестации многослойный эпителий сохраняется исключительно в пространстве между ворсинами. На уровне многослойного эпителия отмечается выраженная митотическая активность. Случайные митозы могут встречаться на поверхности ворсин до 16 нед гестации, однако уже к 10-12 нед максимальное количество митозов встречается только в пространстве между ворсинами и в формирующихся криптах. Крипты изначально появляются в виде компактных тяжей из эпителиальных клеток, но уже к 12 нед образуется небольшая полость, поверхность которой покрыта недифференцированными, простыми призматическими клетками.
В период с 17 до 20 нед появляются первые признаки, указывающие на формирование мышечных волокон вблизи основания крипт. Очень мало информации относительно механизмов васкуляризации. При исследовании мышей с выключенной экспрессией генов продемонстрировано, что для нормальной васкуляризации ЖКТ необходимо наличие цитокиновых рецепторов. Перед формированием ворсин, в 9-10 нед гестации, многослойный эпителий содержит недифференцированные столбчатые энтероциты, бокаловидные и энтероэндокринные клетки. Клетки Панета, или ацидофильные энтероциты, обнаруживаются в основании развивающихся крипт в 11-12 нед гестации. Данные клетки обеспечивают врожденный иммунный ответ в кишечнике. Продукты секреции ацидофильных энтероцитов имеют большое значение в защите организма от микробных агентов.
Недостаточная секреторная активность клеток Панета может играть роль в развитии болезни Крона.
Все остальные типы эпителиальных клеток в кишечнике у взрослых появляются в начале II триместра. К 12 нед гестации в кишечнике присутствуют 13 морфологически различных типов энтероэндокринных клеток. В дополнение к четырем основным клеточным популяциям к 17 нед появляются так называемые М-клетки — уникальные клетки, расположенные в области эпителиальных куполов, покрывающих лимфоидные фолликулы созревающих пейеровых бляшек. Имеющиеся данные указывают, что М-клетки возникают из тех же стволовых клеток, что и остальные клеточные популяции тонкой кишки. Характерные для эпителия тонкой кишки дифференцированные каемчатые энтероциты выявляют к 16 нед гестации.
С момента публикации в 1974 г. фундаментального исследования, выполненного Cheng и Leblond, существует общепризнанное мнение, что крипты тонкой кишки содержат стволовые клетки, дающие начало четырем клеточным популяциям, присутствующим в эпителии тонкой кишки. Локализация пролиферирующих клеток ограничена криптами уже на ранних стадиях развития кишки.
Предполагается, что субпопуляция данных клеток образует локальное скопление, или компартмент стволовых клеток. В то же время крайне мало научных данных о ранних этапах формирования этих стволовых клеток. В исследованиях на грызунах использовали ионизирующее излучение с целью оценить регенеративные способности кишки. В результате было установлено, что стволовые клетки находятся на четыре клетки выше основания кишечной крипты, а их количество составляет от 3 до 5 в каждой из крипт.
Стволовые клетки формируют популяцию промежуточных клеток, которые, в свою очередь, после серии делений генерируют все остальные клеточные линии тонкой кишки. В исследовании Bjerknes и Cheng продемонстрировано, что кишечные крипты у мышей содержат популяцию короткоживущих клеток-предшественников (существующих в течение нескольких дней) и популяцию долгоживущих клеток-предшественников (существующих в течение нескольких месяцев), а также полипотентных стволовых клеток. В какой период эмбрионального развития возникают стволовые клетки тонкой кишки, точно не установлено.
У мышей, как и у человека, изначально поликлональные крипты становятся моноклональными. Таким образом, все образующиеся внутри крипты клетки происходят от одной стволовой клетки, причем механизмы данного феномена до настоящего времени полностью не установлены. По мере того как кишка увеличивается в размерах в процессе дальнейшего развития, возрастает количество крипт за счет их сегментации.
По-видимому, это происходит вследствие достижения криптой определенных критических размеров, причем данный процесс имеет место и во взрослом организме, но протекает гораздо медленнее.
В течение последних лет значительный прогресс достигнут в понимании процессов регуляции функций стволовых клеток тонкой кишки и механизмов клеточной гибели. В ряде исследований предполагается, что полипотентные клетки из других тканей, в частности стромальные клетки костного мозга, могут участвовать в развитии эпителия тонкой кишки, однако при тщательном изучении установлена крайне редкая распространенность данного феномена.
Тем не менее действительно происходит ассимиляция клеток пересаженного костного мозга с популяцией фибробластов, расположенных по периферии крипт. Таким образом, существует вероятность, что трансплантированные клетки оказывают определенное влияние на клетки-предшественники или стволовые клетки кишки посредством эпителиально-мезенхимного взаимодействия.
Гистология тонкой кишки
Формирование желудочно-кишечного тракта у плода - эмбриология, морфогенез
Жизнеспособность новорожденного определяется благополучным переходом от периода внутриутробного развития к неонатальному периоду жизни. Основной определяющий фактор в данном процессе — функциональная зрелость желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), способная обеспечить адекватное питание. После рождения ребенка его ЖКТ адаптирован к всасыванию грудного молока и содержащихся в нем компонентов, обеспечивает выведение из организма чужеродных антигенов, патогенных микроорганизмов, а также некоторых ксенобиотиков, колонизацию кишечной микрофлорой и вместе с почками поддерживает необходимый водный баланс.
У доношенных новорожденных данные механизмы полностью сформированы и обеспечивают нормальный рост и развитие ребенка.
Большинство адаптивных механизмов к моменту рождения хорошо функционируют, однако окончательное становление некоторых (например, связывание и выведение билирубина и метаболизм лекарственных средств в печени) завершается лишь в начале неонатального периода. После рождения взаимодействие изначально стерильного ЖКТ с колонизирующими его микроорганизмами является основным этапом постнатального развития пищеварительной системы.
Сравнительно поздно после родов формируется структура и устанавливается функция пищеводного сфинктера, секреторная функция желудка — продукция кислоты и желудочная перистальтика, а также эндокринные факторы, всасывание в кишечнике глюкозы, витамина В12 и солей желчных кислот, образование и накопление желчных кислот, секреторная реакция в ответ на действия бактериальных токсинов. Экзокринная функция поджелудочной железы устанавливается ориентировочно через 6 мес после рождения. Эндокринная функция, выражающаяся в продукции инсулина, — в течение сравнительно длительного временного интервала.
Подробно морфогенез желудочно-кишечного тракта человека описан в фундаментальных руководствах, а развитие ЖКТ детально обсуждается в нескольких обзорах. В данной главе представлено подробное описание морфогенеза с акцентом на современных представлениях о молекулярных механизмах развития ЖКТ. Основные этапы структурного и функционального развития ЖКТ обобщены в таблице.
Этапы развития желудочно-кишечного тракта у плода
В процессе деления клеток из оплодотворенной яйцеклетки формируется бластоциста. Собственно эмбрион развивается из внутренней клеточной массы (компактного скопления клеток на одной из стенок бластоцисты). Впоследствии происходит разделение внутренней клеточной массы на два слоя — эпибласт и гипобласт, образующие двухслойный зародышевый диск, из которого развивается эмбрион. В начале 3-й недели беременности формируется первичная полоска, представляющая собой срединное углубление на поверхности эпибласта вблизи каудального отдела зародышевого диска. В процессе гаструляции клетки, расположенные вдоль первичной полоски, обособляются и мигрируют вглубь — в пространство между двумя зародышевыми листками.
Процесс гаструляции приводит к образованию клеток энтодермы, из которых в дальнейшем происходит формирование внутренней выстилки всего ЖКТ. Часть клеток, мигрируя из области первичной полоски, оттесняют нижний зародышевый листок (гипобласт) и формируют энтодерму. Именно в процессе гаструляции устанавливается двусторонняя симметрия эмбриона, а также образуются вентральная/дорсальная (передняя/задняя) и краниокаудальная оси эмбриона. Образование трех зародышевых листков сопровождается формированием скоплений однотипных клеток, из которых впоследствии, после каскада индукционных взаимодействий, происходит развитие органов эмбриона.
В настоящее время изучены молекулярные механизмы большинства перечисленных процессов.
Формирование кишечной трубки происходит в результате двух процессов — роста эмбриона и отделения зародышевой части от внезародышевой. Тканевые листки, сформировавшиеся в течение 3-й недели беременности, продолжают дифференцироваться, в результате образуются зачатки большинства систем органов. Формирование туловищных складок, разделяющих зародышевую и внезародышевую части, и поворот эмбриона — весьма сложные процессы, которые обусловлены разной скоростью роста различных участков эмбриона.
В результате этих процессов плоский зародышевый диск преобразуется в трехмерную структуру и головной, боковые и каудальный края зародышевого диска располагаются определенным образом относительно срединной вентральной линии. В дальнейшем слои энтодермы, мезодермы и эктодермы с противоположных сторон соединяются друг с другом, в результате образуется кишечная трубка.
Процесс формирования туловищных складок сначала приводит к закрытию кишечной трубки в области головного и каудального концов эмбриона. В переднем и заднем отделах развивающейся кишечной трубки образуются передние и задние кишечные ворота. Первоначально кишка состоит из слепо заканчивающихся краниальной и каудальной трубок, передней кишки и задней кишки, которые впоследствии будут разделены средней кишкой. Средняя кишка остается связанной с желточным мешком. По мере соединения боковых туловищных складок эмбриона вдоль срединной вентральной линии средняя кишка стремительно превращается в трубку.
Шейка желточного мешка подвергается обратному развитию, превращаясь в желточный канал. Иногда части данного канала не подвергаются обратному развитию и образуется дивертикул Меккеля.
Ниже диафрагмы формируются три пары крупных кровеносных сосудов, которые должны обеспечить кровоснабжение развивающегося брюшного отдела кишечной трубки. Зоны кровоснабжения данных артериальных стволов составляют анатомическую основу разделения брюшного отдела ЖКТ на переднюю, среднюю и заднюю кишку. Первая артерия — чревная артерия, или чревный ствол. В результате развития указанного сосуда формируются артериальные ветви, кровоснабжающие переднюю кишку на протяжении от брюшного отдела пищевода до нисходящего сегмента двенадцатиперстной кишки, а также печень, желчный пузырь и поджелудочную железу.
Развитие печени, желчного пузыря и поджелудочной железы также происходит из передней кишки. За счет верхней брыжеечной артерии осуществляется кровоснабжение развивающейся средней кишки — от нисходящего отдела двенадцатиперстной кишки до поперечной ободочной кишки. Нижняя брыжеечная артерия участвует в кровоснабжении задней кишки — конечного отдела поперечной ободочной кишки, нисходящей, сигмовидной и прямой кишки. Отдельно формирующийся нижний отдел аноректального канала кровоснабжается за счет ветвей подвздошных артерий.
В результате образуются своеобразная левая сторона вентральной поверхности и правая сторона дорсальной поверхности желудка. Передняя поверхность желудка у взрослых иннервируется левым, а задняя — правым блуждающим нервом. Впоследствии дополнительный поворот желудка вдоль переднезадней оси приводит к тому, что большая кривизна желудка слегка смещается в каудальном направлении, а малая кривизна обращена в сторону головы эмбриона.
Около 3-й недели гестации кишка представляет собой относительно прямую трубку, разделенную на три части: переднюю кишку, из которой впоследствии развиваются глотка, пищевод, желудок и начальные отделы двенадцатиперстной кишки; среднюю кишку, сообщающуюся по передней поверхности с желточным мешком, впоследствии дающую начало оставшейся части двенадцатиперстной, тонкой и начальным отделам толстой кишки; заднюю кишку в дальнейшем преобразующуюся в дистальные отделы толстой и прямую кишку. Зачатки печени и поджелудочной железы формируются на границе передней и средней кишки.
Быстрый рост средней кишки приводит к ее удлинению и повороту. К 5 нед гестации кишка вытягивается и начинает образовывать петлю, которая выпячивается вместе с пупочным канатиком. Вскоре после этого вентральный зачаток поджелудочной железы поворачивается и сливается с дорсальным зачатком. В 7 нед образовавшаяся тонкая кишка начинает свой поворот вокруг оси, образованной верхней брыжеечной артерией. Поворот осуществляется против часовой стрелки (если взглянуть на эмбрион со стороны передней поверхности) примерно на 90°. Начиная с 9 нед дальнейший рост кишечной трубки приводит к грыжевому выпячиванию в области пупочного кольца.
Средняя кишка продолжает свой поворот и удлинение, вследствие чего вновь погружается в брюшную полость. Примерно к 10 нед гестации угол поворота кишки достигает 180°. Примерно к 11 нед процесс поворота продолжается еще на 90°, достигая в целом величины 270°, после чего и происходит погружение кишки в брюшную полость. Данный феномен обусловлен не только процессами роста кишки, но и регрессией первичной почки и замедлением темпов роста печени. Механизм процесса обратного погружения тонкой кишки в брюшную полость окончательно не изучен, однако он происходит весьма быстро. Первой погружается тощая кишка и занимает левую половину брюшной полости.
Подвздошная кишка при погружении располагается в правой половине брюшной полости. В последнюю очередь происходит погружение начальных отделов толстой кишки. Слепая кишка фиксируется вблизи гребня подвздошной кости, а восходящая и поперечная ободочная кишки располагаются в брюшной полости косо — в направлении селезеночного угла. Дальнейшее развитие толстой кишки приводит к ее удлинению и образованию печеночного угла и собственно поперечной ободочной кишки. Упорядочение органов в брюшной полости завершается после фиксации восходящей ободочной кишки в области правого бокового кармана. Этот феномен представляет собой основу для формирования сложной иннервации и кровоснабжения органов ЖКТ у взрослых. Основные этапы данного процесса завершаются к 12 нед гестации.
Клоака служит основой для формирования прямой кишки и мочеполового синуса. На ранних стадиях эмбриогенеза происходит выпячивание конечного отдела задней кишки, приводящее к образованию клоаки. В период между 4-й и 6-й неделями гестации за счет развития уроректальной перегородки клоака разделяется на задний отдел (прямую кишку) и передний отдел (первичный мочеполовой синус). Соответственно, верхний и нижний отделы аноректального канала имеют различное эмбриональное происхождение. Первичная мембрана клоаки за счет уроректальной перегородки разделяется на переднюю (мочеполовую мембрану) и заднюю (заднепроходную мембрану). Заднепроходная мембрана разделяет отделы аноректального канала, формирующиеся из энтодермы и эктодермы.
Сегмент, расположенный ниже гребешковой линии, кровоснабжается за счет ветвей внутренних подвздошных артерий и вен. Иннервация аноректального канала также отражает различное эмбриональное происхождение его верхнего и нижнего отделов: верхний отдел иннервируется нижним брыжеечным ганглием и тазовыми чревными нервами, нижний отдел — ветвями нижнего прямокишечного нерва.
Печеночный дивертикул изначально появляется в виде небольшой почки каудального отдела передней кишки. В процессе эмбриогенеза спецификация печени, желчных протоков и поджелудочной железы происходит по упорядоченной схеме. Печень, желчный пузырь, поджелудочная железа и система протоков развиваются из энтодермальных дивертикулов, отпочковывающихся от двенадцатиперстной кишки в период с 4-й по 6-ю неделю гестации.
Примерно на 30-й день эмбрионального развития поджелудочная железа представлена двумя закладками — дорсальной (задней) и вентральной (передней), происходящими из энтодермы с противоположных сторон двенадцатиперстной кишки. Дорсальная закладка растет быстрее. При этом вентральная закладка растет в направлении от двенадцатиперстной кишки вдоль развивающегося общего желчного протока. Вследствие того что рост двенадцатиперстной кишки в различных отделах неодинаков, происходит вращение кишки, в результате которого передняя закладка поджелудочной железы перемещается кзади и прилегает к задней закладке в области дорсальной брыжейки двенадцатиперстной кишки.
Объединение двух закладок происходит на сроке гестации около 7 нед. Головка и крючковидный отросток дефинитивной поджелудочной железы развиваются из передней закладки, в то время как оставшаяся часть тела и хвост берут начало из задней закладки. Впоследствии выносящие протоки обеих закладок сливаются вместе и образуют вирсунгов проток. Впрочем, проксимальный отдел протока задней поджелудочной железы обычно сохраняется в виде добавочного санториниева протока. Такие структурные аномалии, как кольцевидная поджелудочная железа, возникают вследствие нарушений процесса формирования поджелудочной железы.
Превертебральные симпатические ганглии развиваются возле мест отхождения основных ветвей нисходящей аорты. Постганглионарные симпатические аксоны ганглиев растут в периферическом направлении вдоль артериальных стволов и иннервируют те же ткани, которые кровоснабжаются данными сосудами. Постганглионарные волокна чревного ганглия иннервируют отделы ЖКТ, развивающиеся из дис-тального сегмента передней кишки — от брюшного отдела пищевода до уровня устья желчного протока в двенадцатиперстной кишке. Волокна верхнего брыжеечного ганглия участвуют в иннервации производных средней кишки (оставшегося сегмента двенадцатиперстной кишки), тощей кишки, подвздошной кишки, отделов толстой кишки (восходящей ободочной кишки) и проксимальных 2/3 поперечной ободочной кишки. За счет нижнего брыжеечного ганглия иннервируются отделы, развивающиеся из задней кишки: дистальная треть поперечной ободочной кишки, нисходящая ободочная кишка, сигмовидная кишка и верхние 2/3 аноректального канала.
Блуждающий нерв и тазовые чревные нервы обеспечивают преганглионарную парасимпатическую иннервацию для ганглиев, расположенных непосредственно в стенках внутренних органов. В отличие от симпатических, парасимпатические ганглии закладываются в непосредственной близости от иннервируемых органов и характеризуются наличием только коротких постганглионарных волокон. Центральные нейроны парасимпатической нервной системы расположены в головном либо спинном мозге.
Преганглионарные парасимпатические нервные окончания, ассоциированные с X парой черепно-мозговых нервов, формируют блуждающий нерв, который участвует в иннервации органов брюшной полости: в ней нервные окончания парасимпатических ганглиев переключаются на органы-мишени, включая печень и отделы ЖКТ проксимальнее толстой кишки. Преганглионарные парасимпатические нервные окончания, берущие свое начало в спинном мозге, формируют тазовые чревные нервы, взаимодействующие с ганглиями, расположенными в стенках нисходящей ободочной, сигмовидной и прямой кишки. Клетки нервного гребня, которые с 7-й недели гестации мигрируют в развивающиеся отделы ЖКТ, образуют основную часть энтеральной нервной системы. Генетически обусловленные нарушения данного процесса приводят к развитию болезни Гиршпрунга.
Особенности дифференцировки клеток эпителиального слоя слизистой оболочки тонкой кишки
Дифференцировка клеток животного организма представляет собой определенный этап индивидуального и исторического развития. В провизорных органах клеточная дифференцировка протекает ускоренно, синхронно и исключительно по мономорфному типу, поскольку она завершается однородной идентичной специализацией всех клеток данной ткани. В дефинитивных тканях клеточная дифференцировка протекает чаще по полиморфному типу и приводит клетки к различной специализации. Мономорфный характер дифференцировки клеток тканей обычно наблюдается тогда, когда они не имеют прямого контакта с внешними факторами. К таким структурам относятся мезотелий, некоторые разновидности тканей внутренней среды и др. Клеточная дифференцировка служит проявлением гистогенеза. Свойства клеток по ходу гистогенеза значительно изменяются от тотипотентных на начальном этапе до клеток с весьма ограниченной потенцией на тканево этапе, при этом у разных тканей потенция не идентична [1].
Клетки кишечного эпителия в процессе пищеварения выполняют всасывательную, выделительную и защитную функции [2]. Вопросы дифференцировки кишечного эпителия крупного рогатого скота изучены недостаточно. Поэтому наши исследования посвящены вопросам закладки, дифференцировки и становления функций клеток эпителиального слоя слизистой оболочки тонкой кишки в эмбриогенезе.
Исследования проведены на 48 плодах коров черно-пестрой породы. Возраст плодов от 2 месяцев до рождения. Материалом исследования служили двенадцатиперстная, тощая и подвздошная кишки. Отобранный материал фиксировали для гистологических и цитохимических исследований.
Проведенными исследованиями установлено, что на раннеплодной стадии развития (от 2 до 5 мес.) эпителиальный слой слизистой оболочки представлен многорядным эпителием, а после формирования ворсинок, однорядным. До формирования ворсинок и крипт у 70–90-суточных плодов среди эпителиальных клеток основания ворсинок и формирующихся крипт выявляются бокаловидные клетки. Развиваются они из молодых «несозревших» призматических каемчатых клеток. Дифференциация бокаловидных клеток происходит в определенном порядке: вначале округло-овальные ядра призматических клеток сдвигаются к базальному краю и становятся круглыми. Одновременно в цитоплазме накапливаются мелкие зерна секрета, которые располагаются апикально. В ходе дальнейшего развития молодые бокаловидные клетки созревают, количество секрета увеличивается и ядра смещаются базально, принимая вогнутую форму. У плодов 4–5 месяцев бокаловидные клетки крипт и основания ворсинок лежат группами в 6–10 клеток, а на вершине и боковых поверхностях ворсинки они располагаются разрозненно среди призматических клеток каемчатого эпителия. Около внедрения протоков печени и поджелудочной железы бокаловидных клеток на ворсинках значительно больше, чем в других участках. Это свидетельствует о защитной функции бокаловидных клеток уже в эмбриогенезе. Бокаловидные клетки, секретируя слизь, участвуют в нейтрализации кислой среды содержимого желудка, печени и поджелудочной железы, в инактивации пепсина и в слизисто-бикарбонатном барьере кишечника.
У плодов 80–100-суточного возраста в кишечных криптах и у основания ворсинки между призматическими клетками появляются пирамидальные или клиновидные клетки. Расширенное основание их обращено к базальной мембране. В протоплазме этих клеток обнаруживаются мелкие гранулы, поэтому они называются базально-зернистыми клетками. Эти клетки развиваются из малодифференцированных призматических клеток крипт и начинают продвигаются на поверхность ворсинки. Вначале в цитоплазме этих призматических клеток образуются мелкие немногочисленные зернышки, плохо окрашивающиеся эозином. С дифференциацией таких клеток количество зернышек в цитоплазме увеличивается, и они интенсивно окрашиваются эозином. Ядра базально-зернистых клеток первоначально похожи на ядра соседних призматических клеток и лежат на одном уровне с ними. Позднее они продвигаются к центру клетки или даже ближе к ее апикальному полюсу и становятся более светлыми, чем ядра призматических клеток. У большинства клеток зерна заполняют только базальную часть и чуть касаются ядра. В остальных клетках зерна поднимаются до середины ядра и выше и, в редких случаях, зернышки заполняют всю цитоплазму и достигают ее вершины. Базально-зернистые или энтероэндокринные клетки вырабатывают гормоны гастрин, холецистокинин, желудочный ингибирующий пептид и другие, участвуют в формировании локальной эндокринной функции кишечника, оказывают стимулирующее действие на функцию поджелудочной железы и печени.
В возрасте 5–5,5 месяцев среди эпителиальных клеток дна крипт выявляются апикально-зернистые или панетовские клетки. Панетовские клетки или экзокриноциты с ацидофильными гранулами располагаются группами. Гранулы окрашиваются эозином в ярко-красный цвет. При цитохимическом исследовании в них обнаруживаются белково-полисахаридный комплекс и ферменты. Исследованиями установлено, что панетовские клетки выделяют дипептидазы (эрипсин), которые расщепляют дипептиды до аминокислот и участвуют в эмбриональном пищеварении [3].
При исследовании митотической активности и дегенеративных процессов установлено, что на разных участках ворсинок и крипт наблюдается снижение в эмбриогенезе митотического индекса эпителиоцитов. Снижение наблюдается в эпителиоцитах вершины ворсинки у плодов на 4, 5, 6 мес. Митотически делящиеся клетки на вершине ворсинок у плодов на 8–9 мес. не выявляются. В эпителиоцитах боковых поверхностей ворсинок отмечается уменьшение — до 4,1 ± 0,2 %о (Р < 0,05). В области крипт и основания ворсинки митотического индекса эпителиоцитов снижается до 15,8 ± 0,6 и до 11,5 + 0,5 %о. Участки области крипт и основания ворсинок остаются камбиальными для эпителия тонкой кишки до рождения. Закладка и формирование камбиальности эпителия тонкой кишки у плода коровы наблюдается на 4–5 месяце, а на 6–7 месяце она четко ограничивается.
Таким образом, дифференцированные эпителиальные клетки отличаются не только по форме, но и по цитохимическому составу, что указывает на их специфическую функцию.
1. Щелкунов, С. И. Основные принципы клеточной дифференцировки / С. И. Щелкунов. -М.: Медицина, 1977. — 256 с.
2. Уголев, А. М. Эволюция пищеварения и принципы эволюции функций /А. М. Уголев // Элементы современного функционализма. — М.: Наука, 1985. — 544 с.
3. Тельцов, Л. П. Полисахариды эпителия тонкого кишечника в эмбриогенезе /Л. П. Тельцов // Морфология и физиология сельскохозяйственных животных: науч. труды ОВИ. — Омск, 1971. — Т. 28. — Вып. 1. — С. 81–86.
Основные термины (генерируются автоматически): клетка, тонкая кишка, основание ворсинок, клеточная дифференцировка, поджелудочная железа, защитная функция, кишечный эпителий, слизистая оболочка, специфическая функция, цитоплазменно-ядерное отношение.
Читайте также: