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.