МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. О. О. Богомольця

ШАПОВАЛОВА ОЛЕНА ЮРІЇВНА

УДК 611 – 018 + 611.37 + 611.24 + 611.31

ОРГАННІ ОСОБЛИВОСТІ РАННЬОГО ГІСТОГЕНЕЗУ ПОХІДНИХ РІЗНИХ ЗАРОДКОВИХ ЛИСТКІВ У ЛЮДИНИ

14.03.09 – гістологія, цитологія, ембріологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Кримському державному медичному університеті ім. С. І. Георгієвського МОЗ України (м. Сімферополь).

Наукові консультанти: доктор медичних наук, професор Луцик Олександр Дмитрович, Львівський державний медичний університет ім. Д. Галицького МОЗ України, завідувач кафедри гістології, цитології та ембріології

доктор біологічних наук, професор Єфетов Костянтин Олександрович, Кримський державний медичний університет ім. С. І. Георгієвського, МОЗ України, завідувач кафедри біохімії.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, доцент Шевченко Олена Олександрівна, Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця МОЗ України, професор кафедри нормальної анатомії

доктор медичних наук, професор, академік Академії наук вищої школи України Баринов Едуард Федорович, Донецький державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри гістології, цитології та ембріології

доктор медичних наук, професор Сирцов Вадим Кирилович, Запорізький державний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри гістології, цитології та ембріології

Провідна установа: Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України.

Захист дисертації відбудеться "___15_" _____05_______2003р. о __13.30_______ годины на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.003.06, Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, пр. Перемоги, 34

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного медичного університету ім. О. О. Богомольця (м. Київ, вул. Зоологічна, 1).

Автореферат розісланий_________4.04_______________ 2003 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Грабовой А. Н.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сучасному етапі прогресу науки, коли повністю розшифровано геном людини і постає питання визначення, на становлення яких конкретних клітин і тканин в нормі впливає той або інший ген, з'ясування закономірностей розвитку тканин, органів і систем в ембріогенезі in vivo є однією з основних задач медичної ембріології, спрямованої на профілактику пренатальних вад. Розширення фундаментальних досліджень з ембріології людини є назрілою необхідністю, оскільки багато хвороб дітей і дорослих етіологічно пов'язані з внутрішньоутробним періодом розвитку (Круцяк В. Н. та співавт., 1992; Селюк Л. И., 1975; Johnson M., Pratt R., 1975).

Дослідниками накопичено значний матеріал про будову і розвиток дихальної системи (Шабутин С.В. 1983; Сырцов В.К. 1990; Cardoso W.V., 1995). Однак до цього часу немає повного уявлення відносно екто- або ентодермального походження епітелію трахеї і легень (Бажанов А. Н., 1978; Борисов И. Н., Дунаев П. В., 1986; Cardoso W. V., 1995; Ross M.R, Romrell L. J., 1998). Між тим з'ясування біологічних властивостей і морфогенетичних особливостей цього епітелію має важливе теоретичне і практичне значення в плані оцінки характеру і спрямованості вікових змін, розпізнавання і лікування патологічних процесів, що часто виникають в органі (Хлыстова З. С. та співавт., 1971;Hooper S. B. , Harding R., 1995). Виходя з літературних відомостей, нам представляється важливим провести диференціальний аналіз раннього ембріонального гістогенезу і морфогенезу структур різного походження в перші три місяці розвитку з метою з'ясування схожих і відмінних потенцій до морфогенетичних процесів, закладених в їх різноманітній гістогенетичній суті (Lawson K. A., 1974; Urase K., 1996; Kazuma I., Yohki H., 1998).

З'ясування міжтканинних взаємовідносин у ранньому ембріогенезі людини, як складової частини ембріонального гістогенезу, важливо і в теоретичних аспектах, оскільки переважну більшість дослідницьких робіт проведено в культурі тканин лабораторних тварин (Герловин Е. Ш., 1978; Nexo S., 1988; Schuger L., 1996; Hilfer S.R. , 1996; Krajewska M, 1998), що не дозволяє повністю екстраполірувати результати на процеси, що протікають in vivo у людини.

З точки зору практичної доцільності нами вивчено ранній ембріональний гістогенез і міжтканинні взаємодії на прикладі тих органів, гістогенез яких вивчено недостатньо і результати могли б мати прикладне значення. Такими органами, окрім дихальної системи, є підшлункова залоза, яка однозначно розвивається із ентодерми (Волкова О. В. та співавт, 1996; Кокощук В. М., Круцяк В. Н., 1997; Montgomery R. K., Mulberg В. С, 1999), і передні відділи ротової порожнини з її похідними, що розвиваються із ектодерми (Быков В. Л., 1997; Череп О. Е., Гемонов В. В., 1998; Чайковский Ю. Б., 1999; Price W. H, 1999). Недавнє зняття заборони в ряді високорозвинутих країн на дослідження в області точкового клонування органів людини з метою трансплантації вимагає серйозних теоретичних обгрунтувань оптимальних термінів такої трансплантації, як у відношенні реципієнта, так і у відношенні трансплантата (Давиденко Л. М., 1992).

Доведено, що в розвитку багатьох органів існують так звані "критичні періоди", коли вплив пошкоджуючих чинників зовнішнього і внутрішнього середовища максимальний через особливу ранимість в силу недосконалості системи внутрішнього захисту ембріону (Светлов П. Г., 1972; Шаповалов Ю. Н., Троценко Б. В., Брусиловский А. И., 1973; Morikawa Y, Fujii K., 1999). Ймовірно також існування періодів часу, які найменш підходять для трансплантації клонованого органа. Такі моменти розвитку привертають увагу і в зв'язку з погіршенням екологічної обстановки в світі, взагалі, і в Україні, зокрема, (вплив радіонуклідів і ксенобіотиків) (Holemans K., Aerts L., 1998). Про важливість і необхідність біометричних і математичних підходів до цієї проблеми вказується в ряді робіт (Автандилов Г. Г., 1977; Яценко В.П. та співавт., 1990).

Проблема міжклітинних і міжтканинних взаємодій на різних етапах онтогенезу розглядалась в роботах вітчизняних і зарубіжних вчених, але вона далека від завершення (Барсуков Н. П., 1997; Степаненко А. Ю., Ма-словский С. Ю., 1998; Чайковский Ю. Б., 1999; Баринов Э. Ф., 2000; Боб-рик И. И., Черкасов В. Г., 2002; Ахтемийчук Ю. П., 2002).

На послідовних етапах гісто- і морфогенезу в складі клітин і тканин різних видів тварин і людини відбувається постійна перебудова лектин-рецепторних систем (Волкова О. В. та співавт., 1987; Луцик А. Д., 1987, 1989; Яцковский А. Н., Луцик А. Д., 1991; Eggens J., Fenderson B., 1989). Лектин-рецепторні системи високо видо- і тканниноспецифічні, є тонкими тестами на нормальність розвитку (Quondamatteo F., Zieger J., 2000). Відомості про зміни гістотопографії рецепторів лектинів в легенях, підшлунковій залозі і ротовій порожнині з її похідними людських зародків нечисленні і короткі (Chisholm D., Adi M., 1995; Adi M., Chisholm D., 1995). Спільністю властивостей ембріональних і ракових клітин, основаній на дерепресії ембріональних генів в останніх (Дейчман. Г. И., 1979), пояснюється кореляція вмісту канцероембріонального антигену та ембріональних рецепторів лектинів в тканинах пухлин (Дейчман Г. И., 1979; Луцик А. Д. та співавт., 1989; Волошин Н. А., Пащенко С. Н., 2001; Carpenter G. H., Proctor G. B., 1998; Katsetov C. D., Kontogeorgos G., 2000).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно загального плану наукових досліджень Кримського державного медичного університету ім. С. І. Георгієвського по проблемі 07.03. та є фрагментом комплексної планової теми "Закономірності пренатального гісто- і органогенезу людини". Шифр теми 13.156. Номер державної реєстрації 01.91.0000714. Дисертант з комплексної теми виконувала окремі фрагменти.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження було вивчення на основі комплексного порівняльного аналізу ранніх етапів ембріонального гістогенезу органних особливостей і термінів просторово-часового становлення міжтканинних взаємвідносин і перерозподілу глікополімерів підшлункової залози, як похідної ентодерми, передніх відділів ротової по-рожнини з її похідними, як дериватів ектодерми, і дихальної системи та установлення походження епітелію дихальної системи.

Для реалізації поставленої мети визначені наступні задачі:

1. Прослідкувати динаміку міжтканинних взаємовідносин епітелію, похідного ентодерми, і мезенхіми або ембріональної сполучної тканини в гістогенезі підшлункової залози в першому триместрі пренатального розвитку людини.

2. Вивчити специфічні особливості міжтканинних взаємовідносин епітелію, похідного ектодерми, і мезенхіми або ембріональної сполучної тканини в процесі гістогенезу передніх відділів ротової порожнини та її похідних у першому триместрі внутрішньоутробного розвитку людини.

3. Вивчити специфічність міжтканинних взаємодій епітелію і мезенхіми в закладках дихальної системи людини в перші 12 тижнів ембріогенезу.

4. Зіставити локалізацію і перерозподіл глікополімерів - рецепторів лектинів, в епітеліальних і мезенхімних закладках дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними на етапах становлення структурних компонентів цих органів у ранньому ембріогенезі.

5. На підставі гістоморфологічних, цито-, гісто-, лектиногістохімічних і каріометричних досліджень з адекватною статистичною обробкою проаналізувати загальні та органоспецифічні закономірності міжтканинних взаємовідносин у структурах дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними на етапах їх становлення в ранньому пренатальному онтогенезі людини.

6. Установити вікову динаміку і терміни максимальних темпів гістогенезу закладок дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними в першому триместрі розвитку людини.

Об'єкт дослідження: ембріони людини, які розвиваються в матці за відсутності явно виражених пошкоджуючих чинників зовнішнього і внутрішнього середовища, перших 12 тижнів розвитку.

Предмет дослідження: дихальна система, підшлункова залоза, ротова порожнина та її похідні.

Методи дослідження: загальногістологічні, цито-, гісто- і лектиногі-стохімічні для вивчення розвитку органів, цитоспектрофотометричні, біометричні, математичні для оцінки темпів розвитку, статистичні для оцінки ступеня достовірності отриманих результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в роботі застосовано порівняльний комплексний підхід до проблеми походження епітелію дихальної системи з використанням сучасних методів гістоморфологічних досліджень, цито-, гісто- і лектиногістохімії, біометрії з різними видами статистичного аналізу, що дозволило визначити тканинну природу епітелію дихальної системи як ектодермальну. В роботі весь пакет досліджень було також реалізовано стосовно до органогенезу в першому триместрі вагітності органів, що розвиваються із енто- і ектодерми: підшлункової залози і передніх відділів ротової порожнини з її похідними. При цьому проаналізовано взаємовідносини, які розвертаються між мезенхімою та епітелієм, що відбувається із різних зародкових листків. Вперше представлено порівняльну характеристику їх послідовних гетерохронних гістогенетичних перетворень в ранні терміни пренатального розвитку.

Вперше на значному ембріональному матеріалі описано розташуван-ня і доведено ефект послідовного перерозподілу глікополімерів - рецепторів лектинів в клітинах, на їх поверхні і в позаклітинних тканинних структурах у процесі органоспецифічного диференціювання епітеліальних і мезенхімних закладок вивчених органів та участь цих молекул в епітеліо-мезенхімних взаємодіях, що залежать від гетерогенного походження закладок. Доведено, що становлення фібрилогенезу в ембріональній сполучній тканині пов'язано з експресією і редукцією рецепторів різних лектинів. Органоспецифічне диференціювання клітин мезенхіми в фібробласти також супроводжується перерозподілом лектин-реактивних глікокон'югатів.

На достатньо обширному матеріалі вивчено послідовність біосинтезу та активність комплексів полісахаридної природи і підтверджено їх роль в темпах диференціювання і структурних перетворюваннях дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними в перші 12 тижнів внутрішньоутробного життя.

Каріометричний аналіз з багатоплановою статистичною обробкою, який раніше до аналізу ембріонального гістогенезу вивчених органів не застосовувався, підтвердив специфіку характеру корелятивних епітеліо-мезенхімних взаємовідносин на етапах раннього розвитку структур різного походження. При співвіднесенні даних каріометричного і гістохімічного аналізу вперше установлено чіткі періоди прискореного диференціювання закладок і періоди зменшення темпів диференціювання.

Виявлено загальні закономірності ембріонального гістогенезу, які виражаються в наявності у диференційованих тканин клітин з найменшими розмірами ядер. Дано нове трактування регіональної близькості взаємодіючих тканин на етапах раннього ембріогенезу.

Практичне значення одержаних результатів. В роботі вивчено нормальний ембріогістогенез людських зародків, що розвиваються в матці за відсутності пошкоджуючих чинників зовнішнього середовища, ось чому в практичному відношенні одержані результати можуть стати основою для розробки параметрів контролю нормальності розвитку, зокрема, дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними, прогнозування наслідків порушення ембріогенезу, попередження аномалій внутрішньоутробного розвитку і можливості їх корекції при атиповій імплантації і при впливу несприятливих екологічних чинників.

Картування розташування глікополімерів, які є рецепторами лектинів, на оболонках клітин, в їх цитоплазмі і на неклітинних тканинних структурах вивчених органів в процесі нормального пренатального розвитку людини необхідно для ранньої діагностики потенціальної злоякісності пухлинних клітин в постнатальному онтогенезі, що дозволить створити доступні лектинохімічні діагностикуми для онкології і патологічної анатомії.

Уточнення походження епітелію дихальної системи із ектодерми важливо для адекватної оцінки вікових морфофункціональних пристосованих механізмів на змінені умови зовнішнього і внутрішнього середовища, спрямованості патологічних процесів, локалізації і шляхів метастазування пухлин.

На підставі одержаних даних визначено конкретні терміни максимальних перебудов тканин кожого із вивчених органів, що виключає можливість їх трансплантації у вказані терміни. Це тим більше актуально в зв'язку із зняттям в ряді країн заборони на точкове клонування органів людини з метою трансплантації, внаслідок чого важливе практичне значення набувають обгрунтування оптимальних термінів трансплантації.

Одержані результати дослідження можуть бути враховані та використані в подальшій розробці теоретичних положень відносно ролі міжтканинних взаємовідносин в ембріогенезі людини і, зокрема, в розвитку органів екто- і ентодермального походження. Результати роботи використані в навчальному процесі.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є особистою роботою ав-тора, в якій дисертант самостійно зібрала та проаналізувала наукову літературу і патентну інформацію, сформулювала мету і задачі дослідження. Здобувач особисто провела збір і ретельний відбір нормального ембріонального матеріалу, його фіксацію з наступним ущільненням і виготовленням гістологічних зрізів, їх забарвлення з використанням гістологічних, гістохімічних і лектиногістохімічних методів, гістоморфологічні, цитоспектрофотометричні і каріометричні дослідження, статистичну обробку, аналіз та узагальнення цифрових даних. Автор апробувала результати дослідження і підготувала праці до друку. В наукових публікаціях результатів дослідження за участю співавторів дисертанту належить основна частина внеску.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, включені в дисертацію, були повідомлені на III Національному конгресі АГЕТ України (Київ, 2002); на Всесвітньому конгресі ринологів (Мюнхен, 2002); Х з'їзді онкологів України (Ялта, 2001); науковій конференції "Морфологические основы гистогенеза и регенерации тканей" (Санкт-Петербург, 2001); підсумковій науково-практичній конференції, присвяченій 70-річчю КДМУ (Сімферополь, 2001); 3-й міжнародній Парнаській конференції (Львів, 2000); науковій конференції "Біологія і патологія опорно-рухової системи" (Харків, 2000); науковій конференції ЦНДЛ КДМУ (Сімферополь, 2000); науковій конференції Кримського відділення товариства АГЕТ України, присвяченій 70-річчю з дня народженян професора Ю.М. Шаповалова (Сімферополь, 1999); 2-му Національному конгресі АГЕТ (Луганськ, 1998); ювілейних читаннях, присвячених 130-річчю кафедри гістології, цитології та ембріології Харківського медичного університету (Харків, 1997); 1-у Національному конгресі АГЕТ (Івано-Франківськ, 1994); III з'їзді АГЕТ Української РСР (Чернівці, 1990).

Публікації. Основні матеріали дисертації викладені в 33 наукових публікаціях (17 – особисто опубліковані здобувачем), в тому числі 22 наукових статті надруковані в фахових рекомендованих ВАК України виданнях, 2 – в провідних журналах РФ, 1 – в збірнику статей, що має міжнародний шифр реєстрації, 8 - в матеріалах наукових конференцій і з'їздів.

Об'єм і структура дисертації. Дисертація викладена на 553 сторінках машинописного тексту (основного тексту – 290 сторінок) і складається зі списку умовних скорочень, вступу, чотирьох розділів власних досліджень, висновків, списку літератури і додатків. Список літератури включає 628 джерела, із них 211 праць вчених країн СНД і 417 праць іноземних авторів. Робота ілюстрована 168 мікрофотографіями, 53 таблицями, 2 схемами і 41 графіком.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. Вивчено 212 зародків людини, що розвинулися в матці за відсутності явно виражених пошкоджуючих чинників зовнішнього і внутрішнього середовища, одержаних при медичних абортах в 1-у пологовому і в гінекологічному відділенні 6-ї міської лікарні м. Сімферополя. Одночасно були використані серійні зрізи із колекції "Крим" Кримського державного медичного університету ім. С. І. Георгієвського. У якості довжини ЗР наводится їх тім'яно-куприкова (т.-к.) довжина, що, на погляд більшості дослідників, краще (Boyden E. A., 1977; El Ahmer O. R., Essery S. D., 1999; Sherman T. S., Chen Z., 1999). Зародки (ЗР) фіксували 10% нейтральним формаліном або спирт-формолом. ЗР заливали в парафін та із них виготовляли серійні зрізи товщиною 6-7 мкм. Оглядові препарати забарвлювали гематоксиліном та еозином. Колагенові волокна визначали методом забарвлення пікрофуксином за Ван-Гізоном. Аргірофільні волокна визначали імпрегнацією сріблом за методом Гоморі.

Лектиногістохімічні методи дослідження. Серійні зрізи після депарафінізації занурювали в 96 градусний етанол, а потім для інактивації ендогенної пероксидази інкубували 20 хвилин в метанолі, що містить 0,3% перекису водню. Препарати оброблювали із застосуванням стандартних наборів НПК "Лектинотест" м. Львів в розведенні лектину (Л) 1:50 за рекомендованою методикою (Луцик А. Д., Детюк Е. С., Луцик М. Д., 1989). Візуалізацію місць зв'язування Л проводили в системі діамінобензидин-перекис водню. Контроль специфічності реакції здійснювали шляхом виключення із схеми обробки препаратів діамінобензидину. Використовували: Л бузини чорної (SNA), специфічний до кінцевих нередукованих залишків N-ацетилнейрамінової (сіалової) кислоти глікополімерів; Л арахісу (PNA), специфічний до ?-D-галактози: Л рицини (RCA), специфічний до ?-D-галактози, екранованої сіаловою кислотою; Л сочевиці харчової (LCA), специфічний до ?-D-маннози; Л сої (SBA) і Л виноградного cлимака (HPA), специфічні до N-ацетил-D-галактозаміну; Л клубнів картоплі (STA), специфічний до N-ацетил-D-глюкозаміну; Л зародків пшениці (WGA), специфічний до N-ацетилнейрамінової кислоти і в меншій мірі – до N-ацетил-D-глюкозаміну і Л бобчука анагиролистного (LABA), специфічний до ?-L-фукози. Інтенсивність забарвлювання зрізів різними Л оцінювалась в балах методом напівкількісної оцінки. Незалежні варіаційні ряди інтенсивності забарвлювання клітин епітеліальних і мезенхімних закладок (ЕЗ і МЗ) піддана статистичному аналізу за допомогою непараметричного статистичного парного T-критерію Уілкоксона.

Гістохімічні методи дослідження. Глікоген (Г) і глікопротеїни (ГП) виявляли ШІК-реакцією з ферментативним контролем (А. Хэм, Д. Кормак, 1983). Кількість ШІК-позитивних речовин в зрізах вимірювали за допомогою цитоспектрофотометра, сконструйованого на базі ультрафіолетового мікроскопу МУФ-3М та спектрофотометра СФ-4А при довжині хвилі 575 нм. Цифрові дані піддавали статистичній обробці з обчисленням перших параметрів розподілу. Глікозаміноглікани (ГАГ) визначали за допомогою забарвлення толуїдиновим синім при різних значеннях рН (від 2,0 до 8,0) буфера Михаеліса з контролем тестикулярної і стрептококової гіалуронідазою.

Способи отримання морфометричної інформації. Каріометричні дослідження клітин епітелію (Е), мезенхіми (М) та ембріональної сполучної тканини (ЕСТ) трахеї, легень, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними виконані за допомогою рисувального апарата типу АББЕ РА-5. При збільшенні мікроскопа об. 90 х ок. 15 замалювали по 50 ядер (Я) клітин кожного об'єкта. Достатність виборки установлена статистично. Визначали форму клітин по відношенню великого діаметра Я до меншого.

На основі каріометричних вимірів визначали форму Я клітин або показник витянутості як результат ділення розміру великого діаметру Я на розмір меншого. При наближенні результату до одиниці Я вважали округлим. За таблицями (Брусиловский А. И., Поюровский М. В., 1976) установлювали в умовних одиницях об'єми Я клітин в залежності від форми Я.

Методи математичної обробки. Обчислювали числові характеристики каріометричних варіаційних рядів: середню арифметичну величину і стандартну помилку середньої. Ці ж ряди перевірені на нормальність розподілу шляхом підрахунку коефіцієнта асиметрії та ексцесу. Для перевірки статистичних гіпотез використовували критерії Колмогорова-Смірнова і Ст'юдента. Застосовувався факторний аналіз. Однофакторний дисперсійний аналіз виявляв вплив фактора часу на розміри Я клітин. При двофакторному дисперсійному аналізі першим фактором був вплив на розміри Я клітин збільшення віку ЗР, а другим – вплив на ті ж параметри диференціювання Е і М в різні їх похідні. Ієрархічну класифікацію, яка є модифікацією двофакторного дисперсійного аналізу, використовували для оцінки епітеліо-мезенхімних відносин. Устанавлювалась сталість математичного очікування і дисперсії (критерії АББЕ і Кокса-Стюарта). Для визначення кореляції між збільшенням віку ЗР та змінами розмірів Я ЕЗ і МЗ трахеї, легень, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними, що диференціюються, було використано регресійний аналіз.

Результати роботи та їх обговорення. В даній роботі прослідковано процес становлення тканин дихальної системи, підшлункової залози і передніх відділів ротової порожнини з її похідними в перші 12 тижнів ембріогенезу у людини, виявлені і співвіднесені міжтканинні кореляційні взаємовідносини в мікроскопічних аспектах із застосуванням загальногістологічних, цитохімічних, біометричних і лектиногістохімічних досліджень.

Як показали наші дослідження, на самих ранніх стадіях розвитку епітеліальний покрив головної частини зародка, ротової бухти, передньої і середньої кишки представлено одношаровим низьким кубічним Е. М даної області зародка складається із недиференційованих зірчастих клітин. У чотиритижневих зародків ми знайшли, що епітеліоцити проліферують, ростуть, стають призматичними і на кінець тижня епітеліальний покрив, утвореної трахеопульмональної закладки, протоків підшлункової залози і первинної ротової порожнини ускладнює свою структуру і набуває дворядну будову, зовнішньо дуже схожу з двошаровим в це час шкірним Е. Показано, що у зародків 5-6 тижневого віку дані закладки побудовані за єдиним планом. За багаторядним Е, який налічує 3-4 ряди клітин в трахеї і бронхах 1-го порядку та 1-2 ряди клітин в термінальних бронхах, 2-3 ряди в протоках підшлункової залози, язика і щелепних відростках, 2 шари в шкірі розташований відносно широкий шар М. Базальна мембрана стає видимою на світлоооптичному рівні тільки на 6-й тиждень. Підлеглі клітини М утворюють прямі контакти з епітеліоцитами за допомогою своїх тонких цитоплазматичних відростків. Починаючи з 7-го тижня пренатального розвитку морфологічні відмінності в будові Е дихальної системи, підшлункової залози, язика, щелепних відростків, які закладаються первісно у вигляді епітеліального тяжу великих слинних залоз, дещо наростають, залишаючись, все ж, помітно схожими. В епітелії трахеї, бронхів і протоках підшлункової залози визначається багаторядна будова поляризованих клітин. В епідермісі і похідних ротової порожнини прослідковуються 2-3 шари менше поляризованих клітин. Подальше морфологічне диференціювання Е призводить до того, що на кінець вивченого періоду – до 12-ти тижнів розвитку, принципове галуження підшлункової залози закінчується. В дихальній системі і великих слинних залозах воно не завершується, однак є всі основні деревовидні закладки. Е підшлункової залози стають однорядним, в той час як Е ротової порожнини і слинних залоз – багатошаровий. В дихальній системі зберігається багаторядність і різька поляризація епітеліальної вистилки. Диференціація Е цих органів протікає гетерохронно. В кожний момент часу епітеліальний пласт проксимальних відділів закладок, що галузяться, має велику кількість шарів або рядів клітин в порівнянні з дистальними.

Клітини епітеліальних зародків майбутніх підшлункової залози, дихальної системи, ротової порожнини, великих слинних залоз і шкіри першим із полісахаридів, починаючи з 21 доби розвитку (ЗР 1,4 мм довжини), синтезують гомоглікан Г. Кількість вуглеводу у всіх клітинах приблизно однакова. Метаболічна активність ембріональних клітин визначається синтезом Г. З біосинтезом цього гомоглікану на ранніх етапах ембріогенезу пов'язано становлення імунохімічних і захисних реакцій (Шаповалов Ю. Н., Барсуков Н. П., 1980; Сырцов В. К. , 1990; Di Fiore J. W., Wilson M., 1994). В епітеліоцитах ротової порожнини, епідермісу і дихальної системи біосинтез ГП починається з 32-34 доби розвитку (ЗР 5,5 мм довжини). В епітеліоцитах підшлункової залози ускладнення біосинтезу полісахаридів відбувається тільки у ЗР у віці 40 доби (11 мм довжини). В клітинах периепітеліальної мезенхіми дихальної системи, щелепних відростків та язика пізніше, ніж в Е, з 35 доби ембріогенезу (ЗР 6,5 мм довжини) одночасно починається біосинтез Г і в значно меншій кількості ГП. В цьому ж віці фіксується початок продукції Г в клітинах периерітеліальної М (ПМ) підшлункової залози. Ускладнення ж біосинтезу ПС в залозі починається тільки у віці 41 доби (ЗР 12 мм довжини). Ускдаднення Г і ГП в клітинах Е, М і ЕСТ вивчених органів відбувається нерівномірно: в проксимальних відділах закладок, що деревовидно галузяться, ПС з'являються раніше і в великій кількості в порівнянні з дистальними відділами. Закономірності ускладнення вуглеводного обміну аналогічні у всіх вивчених органах. Біосинтез Г, який є енергетичним і пластичним матеріалом, із збільшенням віку зародків наростає, а потім змінюється біосинтезом більш складних поєднань – ГП. Сумарна кількість ШІК-позитивних речовин, отримана методом цитоспектрофотометрії з адекватною статистичною обробкою, в підшлунковій залозі до 47 доби (ЗР 18 мм довжини) більше в епітеліоцитах, потім переважають в клітинах ЕСТ, а після 10 тижнів (ЗР 33–45 мм довжини) знову зменшується в клітинах ЕСТ за рахунок прогресивного зниження біосинтезу Г і ГП. В закладках дихальної системи кількість Г поступово збільшується і досягає максимуму в епітеліоцитах до 43 доби (ЗР 13 мм довжини), а в клітинах ЕСТ бронхів – до 47 доби (ЗР 18 мм довжини). Після цих термінів концентрація Г знижується, замінюючись накопиченням ГП, кількість яких в епітеліоцитах неухильно повільно зростає, а в клітинах ЕСТ накопичується до відносно високих цифр у віці від 47 доби до 62 доби (ЗР 18–32 мм довжини), випереджаючи епітеліоцити, а потім знову змен-шується, відстаючи від клітин ЕЗ. У віці від 47 доби до 62 доби (ЗР 18–32 мм довжини) загальний вміст ШІК-позитивних речовин також вище в клітинах ЕСТ. Загальна кількість ШІК-позитивних речовин у ротовій порожнині та її похідних більше в клітинах ЕЗ, ніж МЗ за рахунок підсиленого біосинтезу гомоглікану Г. Після цього віку кількість ШІК-позитивних поєднань зростає в клітинах М або ЕСТ, переважаючи над епітелоцитами, за рахунок більш активного біосинтезу ГП і зниження продукції гомоглікану, хоча кількість останнього в клітинах ЕСТ більше, ніж в епітеліоцитах.

Нами отримано, що кількість синтезованого Г (рис. 1) і ГП (рис. 2) і динаміка їх перерозподілу по мірі доріслішання зародків людини в заклад-ках дихальної системи зіставлена з аналогічними параметрами закладок ротової порожнини та епідермісу, що однозначно розвиваються із ектодерми, і достовірно відрізняється від закладок підшлункової залози, що розвивається із ентодерми.

Рис. 1. Глікоген в епітелиоцитах підшлункової залози, ротової порожнини та її похідних, дихальної системи та епідермісу.

Паралельно з ЕЗ відбувається розвиток М та її похідних дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними. У вивченого нами зародка людини 21 доби (1,4 мм довжини) М зябрових дуг і тулуба складається із недиференційованих клітин. Здатність клітин М підшлункової залози, дихальної системи, щелепних відростків, язика і великих слинних залоз ускладнювати біосинтетичні процеси та активно секретувати компоненти основної речовини сполучної тканини – ГАГ знаменує трансформацію їх в молоді фібробласти і поява ЕСТ. Спочатку синтезується гіалуронова кислота, потім більш складні біополімери – хондроітинсульфати А і С, а потім волокнистий компонент ЕСТ.

Очевидно збільшення вмісту енергетичного і пластичного матеріалу, якими є на ранніх етапах ембріогенезу Г і ГП, в МЗ дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними, що розвивається, призводить до прискорення темпу їх диференціювання. Аналізуючи динаміку цито- і гістохімічних змін, ми відмічаємо, що у всіх вивчених органах цей процес прослідковується з другої половини другого місяця розвитку. Перша поява гіалуронової кислоти в ЕСТ капсули підшлункової залози і нижньощелепних відростках фіксується у віці 43 доби (ЗР 14 мм довжини), а в ЕСТ трахеї, верхньощелепних відростків і головної вивідної протоки підшлункової залози - у віці 45 доби (ЗР 16 мм довжини). Кількість синтезованих ГАГ та аргірофільних волокон поступово наростає згідно з дистальним градієнтом закладок, що галузяться, утворюючи своєрідний каркас в стромі органів. Мережа більш виражена в підепітеліальній зоні, де також в більш значній кількості виявляються ГП і ГАГ. На 12-му тижні ембріогенезу вміст ГАГ знижується по мірі колагенізації аргірофільних волокон.

У розвитку всіх вивчених органів яскраво проявляється загальнобіологічний закон асинхронності розвитку ЕСТ. Ми знайшли, що в безпосередньо прилеглій до Е М і ЕСТ в порівнянні з віддаленою від нього зоною більш активно здійснюються обмінні і біосинтетичні процеси. Раніше і більш інтенсивно диференціюються ПМ і ЕСТ, причому ущільнення клітин і накопичення в них біологічно активних поєднань Г і ГП, а також синтез ГАГ передує появі морфологічних компонентів закладок.

Асинхронність розвитку М і ЕСТ прослідковується і у відношенні топографії закладок дихальної системи, підшлункової залози і великих слинних залоз, що галузяться. Раніше і більш інтенсивно диференціюється М і ЕСТ навколо проксимальних ЕЗ в порівнянні з дистальними. Ми виявили також органну специфіку асинхронного розвитку ЕСТ: в підшлунковій залозі раніше всього колагенові волокна з'являються в капсулі, потім в міждольовій сполучній тканині, а потім – навколо головної вивідної протоки; в дихальній системі рано паралельно з трахеєю і бронхами 1-го порядку диференціюється периваскулярна М; в ротовій порожнині раніше всього диференціюється ПМ щелеп, язика, а потім слинних залоз. Одонтогенна М виділяється рано, але її диференціювання йде відмінним від М інших ділянок шляхом.

Рис. 2. Глікопротеїни в епітеліоцитах підшлункової залози, ротової порожнини та її похідних, дихальної системи та епідермісу.

Оцінюючи за допомогою гістохімічних та загальногістологічних ме-тодів епітеліо-мезенхімні відносини, які складаються в органах, в яких саме вони забезпечують гістогенетичні і формоутворюючі процеси, слід відмітити переважне диференціювання ЕЗ вивчених органів до семитижневого віку, що розвивається, можливо, під індукованим впливом М. З другої половини другого місяця ембріогенезу прискорений розвиток відмічається в МЗ, що, ймовірно, відбувається під впливом Е.

Закладка і становлення дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними у людини представляє собою дивергентне диференціювання первинно одношарового призматичного Е передньої і середньої кишки і дво-трирядного призматичного Е ротової бухти та однородної М тулуба і зябрових дуг в різні їх похідні, в основі якої лежить зменшення середніх діаметрів та об'ємів Я, що складають їх клітин (рис. 3 і рис. 4). Застосування при аналізі варіаційних рядів середніх діаметрів ядер клітин із популяцій клітин кожного із відділів і видів Е та його похідних і М та її похідних у віковому аспекті критеріїв АББЕ і Кокса-Стюарта виявило характер змін розмірів Я та їх дисперсій. Виявлена лінейна залежність у зменшенні розмірів Я. Зменшення середніх розмірів ядер клітин у Е завжди значимо більше, ніж у М. Разом з тим нами виявлено, що при порівнянні розмірів Я клітин між однойменними закладками сусіднього віку, що відстоють один від одного на порівняно малий відрізок часу, не завжди виявляється зменшення їх абсолютних середніх значень. Очевидно, це пов'язано з коливанням об'ємів Я в залежності від того, в якій стадії знаходиться інтерфазне Я. Необхідна оцінка всієї динаміки в цілому на достатньому періоді часу пренатального розвитку.

Ми установили, що більш диференційовані ЕЗ і МЗ проксимальних відділів закладок, що галузяться, містять клітини з Я найменших розмірів, що дозволяє відтінити гістогенетичні особливості, отримані нами при вивченні цих відділів за допомогою гістохімічних та загальногістологічних методів.

Усвітлі сучасних даних цитології таке зменшення розмірів Я клітин на ранніх стадіях ембріогенезу отримало відповідне підтвердження. Альбертс Б. та співавт., 1986; Волкова О. В., Елецкий Ю. К., 1996 описали два класи хроматину: конденсований хроматин або гетерохроматин і менш компактний – еухроматин. Гетерохроматин не бере участь в транскрипції. Деякі ділянки хромосом конденсуються в гетерохроматин у всіх клітинах організму. Це конституїтивний гетерохроматин. ДНК його ні в одній клітині даного організму не трансблокується. Інші ділянки хромосом формують гетерохроматин лише в певних клітинах. Це факультативний гетерохроматин. Загальна кількість його варіює в різних клітинах: в ембріональних клітинах його небагато, тоді як високоспеціалізовані клітини відрізняються надзвичайно високим його вмістом. По мірі розвитку клітини все більше і більше генів стає неактивними завдяки тому, що відповідна ДНК набуває специфічну конформацію, яка не дозволяє генам взаємодіяти з регуляторними білками активаторами. Таке переупакування ядерного вмісту в процесі ембріонального розвитку і веде до статистично достовірного зменшення розмірів ядер, незважаючи на деяке коливання ядерних об'ємів в зв'язку зі змінами кількості ДНК при підготовці ядер до мітозу.

Нами також виявлено, що в кожній тканині завжди присутні клітини з Я різних розмірів: великими, середніми і малими. Диференціювання Е і М досліджуваних органів йде схоже. З'являються клітини, які містять не тільки Я, за розмірами відповідні даній тканині, але і клітини з Я, що займають проміжне положення. Однак переважають перші клітини. Закономірно з'являються клітинні диференціювання, при яких домінуючий розвиток отримують форми, що визначають основні властивості зрілої структури та її функції.

Ми знайшли, що за розмірами Я клітин Е і динамікою їх зменшення в даний період ембріогенезу, оцінені на основі каріометричних даних із статистичною обробкою, можна віднести Е дихальної системи до похідних ектодерми.

Об'єктивна двостороння залежність між ознаками, що змінюються та корелюють – збільшенням тім'яно-куприкових розмірів тіла ЕР зі збільшенням віку та зменшенням розмірів Я клітин ЕЗ і МЗ проаналізована нами за допомогою регресійного аналізу. Цей спосіб статистичної обробки показує, що епітеліальні клітини похідних ектодерми, трахеї і легень зменшують розміри своїх Я швидше, ніж епітеліальні клітини похідних ентодерми. Клітини М і ЕСТ, що контактують з ектодермальни за своїм походженням Е ротової порожнини та Е трахеї і легень, зменшують розміри Я інтенсивніше, ніж М, що контактує з ентодермальним Е підшлункової залози. Однак у всіх вивчених органах ЗР повинен вирости на більшу тім'яно-куприкову довжину, щоб розміри Я клітин ПМ зменшились так, як Я клітин ЕЗ.

Оскільки зміни розмірів Я клітин в ембріогенезі доведено і дифе-ренціювання може характеризуватися такими ознаками, що не складають її суті, але супутні їй і полегшують загальну характеристику в якості її критерію або симптому (Кнорре А. Г., 1971; Клишов А. А., 1984), як зміна розміру Я клітин зі збільшенням віку зародків, зокрема, зменшення розмірів Я на прикладі дихальної системи, підшлункової залози і ротової порожнини з її похідними, то на його основі можна визначити темп диференціювання вказаних закладок.

Темп диференціювання оцінено при порівнянні каріометричних виборок із популяцій клітин Е і М та її похідних попарно у зародків сусідньогго віку в межах однієї і тієї ж закладки за допомогою статистичних критеріїев Колмогорова-Смірнова і Ст'юдента.

Темп диференціювання епітеліальних і мезенхімних похідних всіх вивчених органів, оцінений на основі каріометричних методів, не однако-вий і протікає асинхронно. Існують періоди часу більш і менш інтенсивного диференціювання. До віку 43 доби (ЗР 14 мм довжини ) в підшлунковій залозі, 62 доби (ЗР 32 мм довжини) в ротовій порожнини з її похідними і до 47 доби (ЗР 18 мм довжини) темп диференціювання ЕЗ випереджати аналогічні МЗ. Після 46 доби (ЗР 17 мм довжини) в підшлунковій залозі, 62 доби (ЗР 32 мм довжини) в ротовій порожнині з її похідними, 57 доби (ЗР 27 мм довжини) в дихальній системі темп диференціювання МЗ переважає над епітеліальними. Темп диференціювання М, що лежить віддалено від ЕЗ, не високий, що підтверджує асинхронність розвитку сполучної тканини органів. Ми вважаємо, що, наряду з гістоморфологічними та гістохімічними перетворюваннями, динаміка розмірів Я в певній мірі також відображає закономірності ембріонального гістогенезу, підтверджуючи результати описаних вище наших досліджень. Динаміка диференціювання ЕЗ дихальної системи зіставлена з динамікою диференціювання ЕЗ ротової порожнини з її похідними та епідермісом шкіри зародків і значно відрізняється від кривих динаміки диференціювання ЕЗ підшлункової залози, що має ентодермальне походження.

Оцінка каріометричних даних за допомогою двофакторного дис-персійного аналізу підтвердила існування періодів найбільш інтенсивного диференціювання в Е і в М та її похідних разом всіх закладок окремо в дихальній системі, в підшлунковій залозі і в ротовій порожнині з її похідними. Вік 50-57 доби і 10-11 тижнів для розвитку підшлункової за-лози, 43-45 доби і 11-12 тижнів для розвитку дихальної системи, 57-62 доби і 11-12 тижнів для розвитку ротової порожнини та її похідних - критичнй за результатами двофакторного дисперсійного аналізу, оскільки в ці відрізки часу відмінності істотні за обома факторами. В цей же час різко зменшуються розміри Я клітин. Таким чином, наведені терміни є дуже важливими в розвитку вивчених органів, які супроводжуються найбільш істотними перебудовами ядерної маси складових їх клітин.

Застосований метод статистичного аналізу каріометричних даних - ієрархічна класифікація, свідчить, що диференціювання ЕЗ і МЗ пов'язана з більш глибокими внутрішніми перебудовами Я клітин в порівнянні з їх віковими змінами.

Рис. 3. Зміни розмірів ядер клітин епітелію всіх наявних в кожному віці зародків закладок трахеї і легень (ЕЛ), підшлункової залози (ЕПЗ), ротової порожнини та її похідних (ЕРП) та майбутнього шкірного покриву голови (ЕШ).

Нами проаналізовані епітеліо-мезенхімні взаємовідносини в обраний відрізок ембріогенезу на основі порівнянні виборок середніх діаметрів Я із популяцій клітин базального ряду або шару Е та підлеглої М