Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ПРЕНАТАЛЬНЫЙ И РАННИЙ ПОСТНАТАЛЬНЫЙ МОРФОГЕНЕЗ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ЧЕЛОВЕКА

Ульяновская С.А. 1
1 ГБОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» Минздрава России
Основные органо-генетические процессы, связанные с закладкой органов и дифференцировкой тканей, происходят в первом триместре внутриутробного развития. Некоторые исследователи считают, что поджелудочная железа развивается из трех зачатков: одного дорсального и двух вентральных. Другие авторы отмечают, что этот орган образуется из двух зачатков: дорсального и вентрального. На 3 неделе развития из энтодермы дорсальной стенки двенадцатиперстной кишки развивается дорсальный зачаток. Вентральный зачаток формируется на 4 неделе и растет в каудальном направлении. Эндокринные клетки в поджелудочной железе появляются в 5–6 недель развития, первые ацинусы появляются на 8–9 неделе развития. Островки обособляются на 10–12 неделе эмбрионального развития. У плодов 13 недель наблюдается процесс образования выводных протоков, формируются дольки. В 20 недель экзокринный отдел железы представляет собой развитую часть органа, в которой есть все условия для выполнения специфической секреторной функции. У новорожденных основные морфологические структуры поджелудочной железы сформированы. Эндокринный аппарат поджелудочной железы новорожденного хорошо развит. Особенностями развития поджелудочной железы в раннем постнатальном онтогенезе является относительная незрелость экзокринной части после рождения и мощное раннее развитие функционирующего эндокринного аппарата.
поджелудочная железа
анатомия человека
1. Афферентная иннервация стромы поджелудочной железы плодов человека и новорождённых / С.А. Лапутьев // Функциональная морфология человека и животных. – Симферополь, 1979. – С. 73–74.
2. Балаболкин М.И. Диабетология. – М.: Медицина, 2000. – 672 с.
3. Бархина Т.Г. Ультраскопические аспекты становления клеток пищеварительной системы в эмбриогенезе человека: докл. Конгр. Ассоц. морфологов, Тюмень, 1994 // Морфология. – 1993. – 105, № 9–10. – 46 с.
4. Башкин А.Д. Сенситивные периоды развития поджелудочной железы человека в пренатальном и раннем постнатальном онтогенезе // Влияние антропог. факторов на морфогенез и структур, преобраз. органов: материалы Всерос. конференции. Всерос. науч. общ-во анатомов, гистологов, эмбриологов. – Астрахань, 1991. – С. 11–12.
5. Бобрик И.И., Шевченко Е.А., Черкасов В.Г.. Закономерности дифференцировки и специализации эндотелия микрососудов функционально различных органов человека в пренатальном периоде онтогенеза // Морфология. – 1992. – Т. 102, В.2. – С. 107–115.
6. Бойко Ю.Г., Прокопчик Н.И. Возрастная морфометрическая характеристика поджелудочной железы человека // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. – 1987. – Т. ХСIII, № 12. – С. 79–81.
7. Волкова О.В., Пекарский М.И. Эмбриогенез и возрастная гистология внутренних органов человека. – М.: Медицина, 1976. – С. 166–192.
8. Гвоздухин А.П. Морфологические и цитохимические особенности дифференцировки соединительнотканной стромы поджелудочной железы человека в эмбриогенезе // Функциональная анатомия человека и животных. – 1979. – Т.78. – С. 63–65.
9. Герловин Е.Ш. Гистогенез и дифференцировка пищеварительных желез. – М.: Медицина, 1978. – 263 с.
10. Глущенко Илья Леонидович. Морфометрическая характеристика поджелудочной железы человека в эмбриогенезе: автореф. дис. ... канд. мед. наук. – Тюмень, 2004. – С. 3–17.
11. Гречко O.A. Морфология сосудистого русла инкреторного отдела поджелудочной железы плода человека // Закономерности морфогенеза и регенерации в норме, патологии и индивидуальном развитии. – Свердловск, 1978. – С. 150.
12. Грищенко В.И., Яковцева А.Ф. Крупный плод / В.И. Грищенко, А.Ф. Яковцева. – Киев: Здоровья, 1991. – С. 3–124.
13. Давиденко Л.М. Морфогенез поджелудочной железы человека в пренатальном периоде // Морфология. – 1993. – Т. 105, Вып. 9–10. – С. 69–70.
14. Давиденко Л.М. Последовательность дифференцировки эндокриноцитов поджелудочной железы человека в пренатальном периоде развития // Морфология. – 1996. – 109, № 2. – 47 с.
15. Каган И.И., Железнов Л.М. Поджелудочная железа: микрохирургическая и компьютерно-томографическая анатомия. – М.: Медицина, 2004. – 152 с.
16. Калигин М.С. Клетки-мишени фактора стволовых клеток во внутренних органах человека в ходе онтогенеза: автореф. дис. … канд мед. наук. – Казань, 2009.
17. Кнорре А.Г. Эмбриональный гистогенез: монография. – Л., 1971. – 432 с.
18. Козырь Н.Н. Количественное распределение инсулярной ткани в поджелудочной железе плодов человека // Материалы 9-й научной конференции по возрастной морфологии, физиологии и биохимии. – М., 1969. – Т.1. – С. 214–215.
19. Молдавская А.А., Савищев А.В. Современные тенденции в изучении морфологии поджелудочной железы в эмбриогенезе // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 5. – С. 211–217.
20. Пузырев А.А., Иванова В.Ф., Костюкевич С.В. Эндокринная гастроэнтеропанкреатическая система человека при патологии // Морфология. – 1996. – Т. 109, Вып. 2. – С. 82.
21. Савищев А.В. Морфогенез и функциональная анатомия поджелудочной железы в пренатальном онтогенезе человека и при экспериментальном моделировании: автореф. дис. … д-ра мед. наук. – М., 2009. – 26 с.
22. Сайфулин М.Х. Васкуляризация поджелудочной железы: варианты строения ангиоархитектоники в плодном периоде гестации // Биомедицинские и биосоциальные проблемы интегративной антропологии. – СПб.: СПбГМУ, 1998. – Вып. 2. – С. 201–204.
23. Ставрова Н.П. развитие нервных и паренхиматозных компонентов поджелудочной железы человека в эмбриогенезе: автореф. дис. … канд. мед. наук. – Ставрополь, 1972. – 20 с.
24. Фалин Л.И. Эмбриология человека. – М.: Медицина, 1976. – С. 185–186.
25. Цитологические аспекты морфофункциональных взаимодействий экзокринных клеток поджелудочной железы в процессе постнатального роста / Б.А. Хидоятов, Н.Ш. Шарафитдинходжаев, З.В. Маликов, Д.Х. Рахманова; под ред. Д.Х. Хамидова. – Ташкент: ФАН, 1983. – С. 188–190.
26. Шадрина Н.С. К анатомии артериального русла поджелудочной железы: автореф. дис. ... канд. мед. наук. – Горький, 1961. – 15 с.
27. Шевчук И.А., Мардарь А.И. Развитие поджелудочной железы человека в эмбриональном периоде // Функциональная морфология эмбрионального развития человека и млекопитающих: Труды П МГМИ. Серия – гистология. – М., 1981. – CXIV, № 2. – С. 157–159.
28. Шмидт Г.А. Некоторые новые вопросы периодизации индивидуального развития человека // Материалы VI науч. конф. по вопросам возрастной морфологии, физиологии, биохимии. – М., 1963. – С. 241–243.
29. Beta cell proliferation and growth factors / J.H. Nielsen, C. Svensson, E.D. Galsgaard et all. // J. Molecular Medicine. – 1999. – 77, № 1. – Р. 62–66.
30. Bocian-Sobkowska J., Zabel M., Wozniak W. Polygormonal aspect of the endocrine cells of the human fetal pancreas // Histochem-Cell-Biol. – 1999. – Aug. 112 (2). – Р. 147–153.
31. Bock P. Development of pancreas / P. Bock, M. Abdel-Moneim, M. Egerbacher // Microsc. Res. and Techn. – 1997. – 37, № 5–6. – pp. 374–383.
32. Detection of proinsulin, C-peptide, insulin-A-chain, and Glicentin in pancreatic islet cells of early human fetogenesis / H.H. Dorsche, K. Fait, O. Mad- sen, et al. //Acta histochem. – 1991. – № 91, no. 1. – Р. 39–42.
33. Developmental gene expression and immunogistochemikal study of the human endocrine pancreas during fetal life / D.Sanches, C.Moriscot, S.Marchand // Horm-Res. – 1998. – 50 (5). – Р. 258–263.
34. Endocrine cells in intraductal papillaiy-mucinous neoplasms of the pancreas. A histochemical and immunohistohemical study / T. Terada, T. Ohta, Y. Kitamura, et al. // J. Virchows Archiv. – 1997. – 431, № 1. – Р. 31–36.
35. Herrera P.L., Huarte J., Zufferey R. Ablation of islet endocrine cells by targeted expression of hormone-promoter-driven toxigenes // Proc. Natl. Acad. Sci. – USA, 1994. – v. 91. – Р. 12999–13003.
36. Larsson L.I. On the development of the islets of Langergans // Microsc-Res-Tech. – 1998. – Nov. 15, 43 (4). – Р. 284–291.
37. Miralles F., Czernichow P., Scharfmann R. Follistatin regulates the relative proportions of endocrine ver¬sus exocrine tissue during pancreatic development //J. Development. – 1998. – 125, № 6. – Р. 52–59.
38. Nishimori I., Kamakura M., Fujikawa-Adachi K. Cholecystokinin A and B receptor m RNA expression in human pancreas // Pancreas. – 1999. – Aug. 19(2). – Р. 109–113.
39. Pancreatic development and maturation of the islet P-cell studies of pluri potent islet cultures / Ole D. Madsen, J. Jensen, N. Blum, et al. //Eur. J. Bio- chem. – 1996. – 242, № 3. – Р. 435–445.
40. Sander M., German S. The cell transcription factors and development of the pancreas // J. Molecular Medicine. – 1997. – 75, № 5. – Р. 327–340.
41. Watanabe T., Yaegashi H., Koizumi M. Chanding distribution of islets in the developing human pancreas: a computer-assisted three-dimensional reconstruction study // Pancreas. – 1999. – May. 18(4). – Р. 349–354.

Основные органо-генетические процессы, связанные с закладкой органов и дифференцировкой тканей, происходят в первом триместре внутриутробного развития [8, 24, 28]. Этот период считается определяющим для последующего формирования и дифференцировки органов и систем человеческого организма не только во внутриутробном развитии, но и в постнатальном онтогенезе. Относительно закладки поджелудочной железы у человека нет единой точки зрения. Одни исследователи считают, что она развивается из трех зачатков: одного дорсального и двух вентральных [7, 17]. Другие отмечают, что этот орган образуется из двух зачатков: дорсального и вентрального [39, 40].

На 3-й неделе развития из энтодермы дорсальной стенки двенадцатиперстной кишки в гепатопанкреатической зоне развивается дорсальный зачаток. Вентральный зачаток формируется на 4-й неделе, в углу, образованном стенкой кишки и зачатком печени, и растет в каудальном направлении. При появлении двух вентральных зачатков возможно формирование кольцевидной поджелудочной железы [7].

В результате вращения первичной кишки и неравномерности роста кишечной стенки зачатки поджелудочной железы у эмбриона длиной 8 мм сближаются. Слияние зачатков и образование единого органа происходит у эмбриона длиной 12–16 мм [7, 24]. Проток поджелудочной железы (Вирсунгов) формируется в результате анастомоза дистальной части дорсального протока с протоком вентральной закладки, образование добавочного протока поджелудочной железы происходит из вентрального зачатка. После слияния закладок железы происходит обособление ее капсулы. Передняя часть головки, тело и хвост дефинитивной поджелудочной железы формируются из дорсального отдела, а задняя часть головки и крючковидный отросток из вентрального отдела закладки железы.

Интерес представляет развитие сложной гистологической структуры поджелудочной железы. На ранних этапах развития экзокринная часть поджелудочной железы формируется в тесном единстве с элементами мезенхимы [15, 37]. Основные процессы дифференцировки морфологических структур поджелудочной железы происходят в период от 5,5 до 12 недель внутриутробного развития. В 5,5 недель – образование зачатков железистых альвеол, в 6 недель – появление зачатков островков, в 6,5 недель – начало слияния вентрального и дорсального отделов железы, в 9 недель – формирование долек железы, в 10,5 недель – формирование крючковидного отростка железы [10]. В 7–8 недель характерной особенностью тканей фетальной железы являются секреторные гранулы, появляющиеся по периферии скопления эпителиальных клеток, что свидетельствует о начале дифференцировки поджелудочной железы на экзокринный и эндокринный отделы [21].

Как известно, эндокринные клетки в поджелудочной железе появляются в 5–6 недель развития задолго до образования панкреатических островков, первые ацинусы появляются на 8-9 неделе развития. По мнению ряда авторов, в этот период происходит дифференцировка отдельных островковых клеток. Клетками-предшественниками эндокринной части поджелудочной железы человека являются C-kit-позитивные клетки эпителия протоков. Некоторые исследователи указывают на то, что развитие популяций А- и В-клеток происходит независимо друг от друга [35], другие [16] говорят о существовании одной общей мультигормональной клетки-предшественника А- и В-клеток поджелудочной железы. Часть клеток-предшественников может оставаться в составе эпителия протоков, но их основная часть находится в островках и сохраняется там после рождения. Островки обособляются лишь на 10–12 неделях эмбриогенеза. Первыми в 7–8 недель дифференцируются А-эндокриноциты, в 9–10 недель В-клетки, в 11–12 – Д-клетки, а к 13–14 неделям эндокринная часть поджелудочной железы представлена клетками четырех типов [6]. Появление дифференцированных эндокринных клеток совпадает с быстрым нарастанием секреции инсулина и глюкагона. Развитие панкреатических островков опережает развитие элементов экзокринной паренхимы органа [12]. В мезенхимальной ткани имеется фактор, осуществляющий контроль над пролиферацией и дифференцировкой панкреатического эпителия в ацинозную ткань и В-клетки. Созревание В-клеток происходит и при отсутствии мезенхимы, тогда как для нормального развития экзокринного аппарата она необходима. В эмбриональный период эндокринные и экзокринные клетки образуются из стволовых клеток, локализованных в протоках поджелудочной железы. Не исключено, что в постнатальный период возможно образование эндокринных клеток из клеток панкреатических протоков [2]. У человека формирование новых В-клеток происходит как путем деления уже дифференцированных, так и путем их новообразования из клеток-предшественников островков [29]. Клетки островков Лангерганса проходят стадии дифференцировки от полигормональной (9–10 недель) к полиморфной (к 30-й неделе), что подтверждает концепцию о наличии в поджелудочной железе плода человека исходной клетки-предшественника эндокринных клеток [30]. Считается доказанным положение о том, что процесс дифференцировки клеточных островков и паренхиматозной ткани объясняется местными паракринными взаимодействиями островковых клеток [36]. Установлена зависимость дифференцировки клеток, вырабатывающих инсулин, глюкагон и соматостатин, в вентральной и дорсальной частях поджелудочной железы от сроков беременности. Фактор роста фибробластов и рецепторы к нему выступают в качестве медиаторов мезенхимально-эпителиальных взаимодействий в поджелудочной железе. Для нормального морфогенеза поджелудочной железы на ранних стадиях развития необходимы также гастрин и холецистокинин [38].

В начале 7 недели в закладку железы врастают нервные волокна [1, 4, 13, 14, 23], в 12 недель она богато снабжена нервами [23, 27]. В начале 3 месяца развития в междольковой соединительной ткани и между закладками железы волокна образуют довольно выраженные пучки, формируется каркас органа [8]. В начале четвертого месяца внутриутробного развития происходит коллагенизация волокнистых структур соединительной ткани, а в междольковой соединительной ткани и по ходу кровеносных сосудов образование коллагеновых волокон не происходит.

У плодов 13 недель наблюдается процесс массового образования выводных протоков, а в отдельных участках железистые структуры образуют дольки. Увеличивается количество островков Лангерганса, которые имеют различную величину: часть из них локализована обособленно, а часть еще полностью не отделена от стенки выводных протоков. Между эндокринными клетками внутри островков располагаются синусоидные кровеносные капилляры. В островковых клетках поджелудочной железы плодов человека 10–14 недель В-клетки выполняют свою биологическую функцию. В течение плодного периода у человека определяются две совокупности эндокринных клеток, одна из которых составляет островки Лангерганса, а другая – свободно рассредоточенные клетки, расположенные в стенках протоков железы. Свободные клетки полигормональны и содержат инсулин, глюкагон, соматостатин и панкреатический полипептид [32]. Некоторые авторы в своих исследованиях указывают на асинхронность появления гормонов и ферментов в развивающейся поджелудочной железе плода человека [31, 34]. В развитии островков было выявлено несколько стадий:

1) выборочная полигормональная в 9–10 недель;

2) повсеместная полигормональная в 11–15 недель;

3) моногормональная по инсулину очаговую стадию в островках 16–29 недель с зонулярными или плащевидной формы островками;

4) полиморфная островковая стадия после 30 недель, характеризующаяся наличием клеток, образующих глюкагон или соматостатин. В последнюю стадию в ткани железы обнаруживаются так называемые биполярные островки [30].

С пяти месяцев внутриутробного развития происходит активизация процессов морфофункционального становления внешнесекреторной паренхимы органа. Параллельно этому происходит оформление внутриорганных выводных протоков, дифференцировка их эпителия. В этот период наблюдается большое количество островков. В середине пятого месяца экзокринный отдел железы представляет собой развитую часть органа, в которой есть все условия для выполнения специфической секреторной функции [8]. При компьютерной трехмерной реконструкции срезов поджелудочной железы у плодов 24 недель гестации установлено наличие контактов клеток формирующихся островков с протоками железы [41].

В 24–25 недель отмечается довольно четкая дифференцировка на дольки, увеличивается количество ацинусов, возрастает число концевых отделов. Наряду со зрелыми ацинусами в составе долек железы встречаются малодифференцированные концевые элементы. Возникновение и становление ацинусов в поджелудочной железе происходит не одновременно и продолжается весь внутриутробный период [9, 12]. В период с 22 до 28 недель в дольках железы преобладают зрелые ацинусы, в которых имеются все признаки секреторного процесса. Вокруг ацинусов сформирована околоацинозная соединительная ткань. В капсуле, междолевых, междольковых прослойках происходит коллагенизация аргирофильных волокон, появляется значительное количество фиброцитов. Сосудистая система фетальной железы считается сформированной к 7 месяцу развития [11, 22, 25, 26]. В этот период в поджелудочной железе плодов содержится наибольшее количество инсулярной ткани на 1 мм2 [18]. Наиболее многочисленными у плода человека до 7 месяцев развития являются А-клетки, которые образуют глюкагон и выводят его. В период эмбриогенеза глюкагон является специфическим стимулятором секреции инсулина и выступает как местный индуктор цитодифференцировки В-клеток. Дифференцировка А- и В-эндокриноцитов характеризуется асинхронностью [5, 6].

В конце позднефетального периода на экспериментальном материале выявлены ацинарно-островковые клетки, расположенные между экзокринным и эндокринным отделами железы [3,9]. Большинство морфологов придерживаются мнения о том, что эти клетки образуются в процессе трансформации, которой обладает паренхима поджелудочной железы [21]. В возрасте 33–40 недель гестации поджелудочная железа имеет выраженное дольчатое строение. В дольках преобладают зрелые ацинусы, вокруг которых сформирована околоацинозная соединительная ткань.

Становление паренхимы железы продолжается и после рождения, что связано с изменениями условий функционирования железы, совершенствованием нейрогуморальных механизмов регуляции. Поджелудочная железа новорожденного отличается хорошо развитой междольковой соединительной тканью, богатой лимфогистиоцитарными элементами и фибробластами [1, 19, 20, 25]. На периферии долек, особенно в субкапсулярной зоне, продолжается активное новообразование островков Лангерганса, постепенно вытесняющих вместе с ацинусами нежноволокнистую соединительную ткань. Они отличаются различной величиной и формой, часть из них локализована обособленно, а некоторые из них еще полностью не отделены от стенки выводных протоков. Между эндокриноцитами внутри островков располагаются синусоидные кровеносные капилляры. Паренхима островков представлена дифференцированными В-клетками, цитоплазма которых заполнена секреторными гранулами, а также дифференцирующимися клетками, не содержащими секреторных гранул. В этот период большинство островков теряют непосредственный контакт с протоковой частью и распределяются дисперсно [21]. В поджелудочной железе новорожденного Д-клеток в 20 раз больше, чем у взрослых [2]. Механизмы высвобождения инсулина поджелудочной железой плода становятся полноценными в конце беременности или сразу после родов. Содержание инсулина в сыворотке крови плода человека повышено, но очень быстро падает после перевязки пуповины и поступления к плоду пищевых веществ. Полный ответ А-клеток на воздействие стимуляторов секреции глюкагона или угнетение его секреции инсулином и глюкозой наблюдается в конце беременности либо после рождения ребенка. Считается, что эти эндокринные изменения обусловлены активацией А-адренэргической системы новорожденного с одновременным снижением чувствительности В-клеток к инсулиногенным стимулам, а также повышение чувствительности А-клеток к аминокислотам или стимуляцией А-клеток глюкозой [2]. Только к 2 годам гистологическое строение поджелудочной железы начинает приближаться к таковому у взрослых. В-клеточная популяция и соотношение с другими типами клеток панкреатических островков устанавливается до 5 лет возраста [33]. Таким образом особенностью развития поджелудочной железы в раннем постнатальном онтогенезе является относительная незрелость экзокринной части и мощное раннее развитие функционирующего эндокринного аппарата.

Рецензенты:

Мартынова Н.А., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой оперативной хирургии и топографической анатомии, ГБОУ ВПО СГМУ Минздрава России, г. Архангельск;

Болдуев В.А., д.м.н., доцент кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ГБОУ ВПО СГМУ Минздрава России, г. Архангельск.

Работа поступила в редакцию 23.08.2013.


Библиографическая ссылка

Ульяновская С.А. ПРЕНАТАЛЬНЫЙ И РАННИЙ ПОСТНАТАЛЬНЫЙ МОРФОГЕНЕЗ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ЧЕЛОВЕКА // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-3. – С. 530-534;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32387 (дата обращения: 26.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252