DEVELOPMENT OF FETI AND NEWBORNS PANCREAS’ STROMAL COMPONENT IN HEALTH AND DISEASE

Full Text

В последние десятилетия отмечена тенденция к увеличению числа врожденных заболеваний, детерминированных морфофункциональными нарушениями в фетоплацентарной системе, прежде всего у матерей с отягощенным акушерско-гинекологическим и соматическим анамнезом, а также осложненным течением беременности [2-4, 6, 7, 11, 12, 14]. Неинфекционные фетопатии развиваются в результате плацентарной недостаточности и обменных нарушений у плода при патологии беременности и экстрагенитальных заболеваниях. Выявленная нами ранее гипоплазия фетальной поджелудочной железы также является проявлением неинфекционной фетопатии и дисхронии в развитии. Соотношение компонентов гипоплазированной поджелудочной железы характеризуется преобладанием стромы, недоразвитием экзокринной паренхимы и развитой эндокринной частью [6, 7, 13]. Разрастанию соединительной ткани способствует избыточное производство коллагена, несбалансированный протеолиз компонентов внутриклеточного матрикса, что впоследствии ведет к нарушению функции органа [2, 6, 8, 10]. В доступной литературе отсутствуют количественные данные, характеризующие содержание коллагеновых волокон в строме поджелудочной железы в антенатальном и раннем постнатальном периодах развития в норме и патологии, в связи с чем изучение морфогенеза поджелудочной железы является актуальным. Цель работы - выявить особенности развития стромы поджелудочной железы человека в плодном и неонатальном периодах онтогенеза. Методы Работа выполнена на секционном материале, собранном в течение 2002-2011 годов в патологоанатомических отделениях ГБУЗ Архангельской области «Архангельская областная клиническая больница» и «Северодвинская городская больница № 1». Нами проведено поперечное проспективное исследование 208 поджелудочных желез плодов (16-40 недель) и умерших новорожденных. Возраст умерших, сезон зачатия и риск развития перинатальной патологии определялись по медицинской документации (истории родов, истории развития новорожденных и протоколы вскрытий). Секционный материал был разделен по возрасту на группы: 16-19 недель (n = 19), 20-23 недели (n = 21), 24-27 недель (n = 30), 28-31 неделя (n = 25), 3235 недель (n = 19), 36-40 недель (n = 25), новорожденные до 8 дня жизни (n = 38), новорожденные с 8 дня до 1 месяца постнатальной жизни (n = 31). Причинами смерти 139 плодов были отдельные состояния, возникающие в перинатальном периоде (n = 91; 65,5 %) и врождённые аномалии (n = 48; 34,5 %). Причинами смерти 38 новорождённых, 52 Экология человека 2013.11 Экология детства умерших на первой неделе жизни, были отдельные состояния, возникающие в перинатальном периоде (n = 26; 68,4 %) и врождённые аномалии (n = 12; 31,6 %). В каждом случае была определена степень риска развития перинатальной патологии в баллах. Использована схема, разработанная О.Г. Фроловой и Е. И. Николаевой [15]. Согласно этой схеме факторы, действующие в антенатальном и инфанатальном периодах, делятся на пять групп: социальнобиологические, акушерско-гинекологический анамнез, экстрагенитальные заболевания матери, осложнения беременности и оценка состояния плода. По сумме баллов всех групп факторов беременные относятся к группе риска: низкого - до 4 баллов, среднего - 5-9 баллов, высокого - 10 баллов и выше. Использование схемы позволяет максимально сжать информацию о «нормальном» или «патологическом» течении беременности и получить интегральный критерий, характеризующий особенности функционирования системы «мать - плацента - плод» в каждом конкретном случае. В качестве группы сравнения была выбрана группа плодов и умерших новорожденных (до 1 недели жизни) с низким риском развития перинатальной патологии. В пренатальном периоде 31 случай (25,6 %) составляла группа с низким риском развития перинатальной патологии, 40 случаев (33,1 %) - со средним и 50 случаев (41,3 %) - с высоким риском. В раннем постнатальном периоде в группе новорожденных до 1 недели постнатальной жизни распределение было следующим: 5 случаев (13,2 %) - низкий риск, 16 (42,1 %) - средний, 17 (44,7 %) - высокий. В группе новорожденных 8 дней - 1 месяц постнатальной жизни: 6 случаев (19,4 %) - низкий риск, 10 (29,0 %) - средний, 15 (48,4 %) - высокий. Аутопсийный материал забирали в течение суток после смерти, фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина. Парафиновые блоки готовили по общепринятой методике, гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофукси-ном по Ван-Гизону. Наряду с обзорной микроскопией с помощью окулярных тест-систем и с применением морфометрического оборудования на кафедре биотехнологии и биотехнических систем ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» Министерства образования и науки Российской Федерации определяли удельную плотность стромы, экзокринного и эндокринного компонентов поджелудочной железы и удельную плотность коллагеновых волокон в строме (Aai) [1]. Для определения типа распределения количественных данных использовался критерий Колмогорова -Смирнова. В связи с тем, что распределение данных не подчинялось закону нормального распределения, для описания использовались медиана (Ме), первый и третий (Q1- Q3) квартили. Для определения меры изменчивости признаков использовался однофакторный дисперсионный анализ. Выявление связи между переменными проводилось с помощью коэффициента корреляции Спирмена. Критический уровень значимости (р) принимался равным 0,05. Результаты мор-фометрии обрабатывали при помощи статистических программ SPSS 19,0, Epi info. Работа одобрена комитетом по этике ГБОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» Минздрава России (№ 03/02 от 12.02.2010 г.). Результаты При обзорной микроскопии поджелудочных желез плодов и умерших новорожденных были выявлены выраженные отличия в строении при диабетической фетопатии, врожденных пороках развития и некоторых отдельных состояниях. Морфологическая картина этих случаев совпадает с результатами аналогичных исследований отечественных и зарубежных ученых. При врожденных пороках развития во всех возрастных группах следует отметить большую плотность мезенхимы в формирующихся дольках. Структура долек представляется хаотичной с неравномерным распределением мезенхимы и очагов делящихся протоков. При наличии у плодов 24-27 недель врожденных пороков развития в сочетании с генерализованной внутриутробной инфекцией (токсоплазмоз и цитоме-галовирусная инфекция) наблюдалось неравномерное распределение соединительной ткани в органе. В случае генерализованной внутриутробной инфекции с поражением поджелудочной железы при врожденном сифилисе определялась картина, характерная для мезенхимоза. В 32-35 недель при диабетической фетопатии в паренхиме органа дольки сформированы и разделены умеренно выраженными прослойками соединительной ткани. Островки в полях зрения отличались четкими контурами, были крупные и многочисленные. В дольках вокруг островков, в септах и вокруг протоков соединительная ткань оказывалась с выраженной инфильтрацией эозинофильными лейкоцитами. В отдельных дольках ацинарная часть была значительно редуцирована, отчасти замещена скоплениями эозинофилов, расположенных в виде муфт вокруг островков. При генерализованных внутриутробных инфекциях в сочетании с аномалиями развития наблюдались сформированные дольки внешнесекреторной части железы, состоящие из плотно расположенных аци-нусов. Выявлены перидуктальные и периваскулярные скопления большого количества плотной грубоволокнистой соединительной ткани, что говорит о явлении мезенхимоза. Стромально-паренхиматозные соотношения развивающейся поджелудочной железы представлены в табл. 1. 53 Экология детства Экология человека 2013.11 Таблица 1 Возрастная динамика стереометрических показателей желез, % Параметр Менее 20 недель (1) 24-27 недель (2) 36-40 недель (3) Новорожденные до 1 недели жизни (4) Новорожденные 1 недели -1 месяца жизни (5) Строма 43,0+4,3 42,0+1,9 33,0+2,4* 32,0+2,1 28,0+3,8* Экзокрин-ная часть 46,0+2,7 46,0+2,4 49,0+4,2 55,0+1,5 55,0+2,8 Островко-вая ткань 11,0+2,6* 12,0+1,8 18,0+1,9* 13,0+2,1 17,0+3,6* Примечание. * - статистически значимые различия между группами 1 и 3; 3 и 5 (F > F st; р < 0,05). Вариационные ряды характеризовались различными значениями асимметрии и эксцесса. Установлено, что с увеличением возраста гестации удельная плотность Aai стромального компонента фетальной железы уменьшается на 10 %, у новорожденных -на 5 %. В каждой возрастной группе определяли удельную плотность стромы и коллагеновых волокон (табл. 2). Из данных табл. 2 следует, что изменение удельной плотности коллагена в строме поджелудочной железы на протяжении периода наблюдения носит волнообразный характер. С 24 до 36 недели развития происходит увеличение содержания коллагеновых волокон в строме органа на 33 %, максимальное содержание коллагена наблюдается в 36-40 недель развития, к концу неонатального периода наблюдается его снижение (на 38 %). Корреляционный анализ удельной плотности коллагеновых волокон в строме железы в различных возрастных группах показал наличие слабой отрицательной связи (rs = -0,184, p = 0,030). При однофакторном дисперсионном анализе выявлена значимая зависимость содержания коллагена в строме от возраста 0,518(7)0,001 (p = 0,022). Содержание коллагена в строме в зависимости от возраста подчинялось закону линейной регрессии Y = 0,27 - 0,004 x. Это свидетельствует о том, что с увеличением возраста на 1 месяц содержание коллагена уменьшится на 0,004 %. В нашем материале подавляющее большинство случаев составляли группы высокого и среднего риска. В результате дисперсионного анализа была выявлена значимая зависимость содержания коллагена в строме от группы риска развития перинатальной патологии 0,171(2)0,023 (p = 0,001). Регрессионное моделирование выявило линейную зависимость содержания коллагена в строме от риска Y = 0,084 + 0,33 x, то есть при увеличении риска содержание коллагена возрастет на 0,33 %, что подтверждает возможность развития фиброза поджелудочной железы при патологическом течении беременности с высоким риском развития перинатальной патологии. Градации факторов риска для секционного материала представлены в табл. 3. Таблица 3 Градации факторов риска для секционного материала, % Градации факторов риска [15] Секционный материал 2002-2011 гг. Низкий риск Средний риск Высокий риск I. Социально-биологические 22,5 11,0 7,3 II. Акушерско-гинекологический анамнез 5,95 19,2 13,6 III. Экстрагенитальные заболевания матери 37,8 26,1 26,8 IV Осложнения беременности 27,55 38,8 38,7 V Оценка состояния плода 6,2 4,9 13,6 В группе низкого риска наибольший вклад вносили экстрагенитальные заболевания матери, в группах среднего и высокого риска - осложнения беременности. Исследование удельной плотности коллагеновых волокон в зависимости от причины смерти (пороки развития, отдельные состояния) показало, что у плодов и новорожденных с врожденными пороками развития относительная площадь, занимаемая компонентом на срезе равна 0,110 ± 0,120, в группе, в которой причиной смерти являлись отдельные состояния, - 0,170 + 0,158, при межгрупповом сравнении выявлены статистически значимые различия в группах 0,144(1)0,026 (p = 0,024). Содержание коллагена в железах детей различных сезонов зачатия статистически значимо не различалось 0,025(3)0,782. Корреляционный анализ Спирмена показал наличие слабой корреляционной связи в группах: «коллаген - возраст» (-0,184**), «коллаген - риск» (0,145*) и «возраст - причина смерти» (-0,194**) (^корреляция значима на уровне 0,01; *корреляция значима на уровне 0,05). Обсуждение результатов Эпителий и соединительная ткань поджелудочной железы представляют единый функциональный комплекс, что является специфической чертой ги- Таблица 2 Содержание коллагеновых волокон в строме поджелудочной железы плодов и новорожденных, % Параметр До 20 недель 20-23 недели 24-27 недель 28-31 неделя 32-35 недель 36-40 недель Новорожденные до 1 недели Новорожденные с 8 дней до 1 месяца Aai коллагеновых волокон (%) в железе Ме (Q-Q,) 9 (7-17) 10 (5-15) 10 (5-15) 10 (5-19) 12 (10-18) 17 (10-23) 10 (5-17) 5 (2-10) Aai коллагеновых волокон в строме (%) 33 29 26 43 47 59 34 21 54 Экология человека 2013.11 Экология детства стогенеза соединительной ткани. Соединительная ткань и ее производные обладают бесконечными возможностями адаптивных изменений, в эмбриогенезе проявляя уникальность и неповторимость ее состояний и темпов дифференцировки в различных органах. В постнатальном периоде, по данным О. В. Волковой с соавторами [6], соединительная ткань железы подвергается определенной перестройке. Для детей первых дней жизни до одного года остается характерным обилие грубоволокнистой соединительной ткани, деление на дольки нечеткое. В строме уменьшается количество эластических и возрастает масса коллагеновых волокон. Согласно литературным данным, система соединительной ткани имеет несколько критических периодов функционирования и развития, среди которых выделяют пренатальный период и первые 2 года жизни ребенка. Патогенные воздействия в это время часто вызывают нарушения развития, способствующие формированию в постнатальный период жизни функциональной недостаточности систем организма, и пищеварительной системы в частности [9]. Нарушение синтеза соединительной ткани и неправильная работа соединительнотканных клеток ведет к потере соединительной тканью многих функций, что приводит к различным расстройствам (дистрофии, склерозирование и др.). Главную роль в развитии фиброза поджелудочной железы играет увеличение продукции компонентов экстрацеллюлярного матрикса, таких как коллаген и фибронектин, что вызывается увеличением содержания FGF, PDGF, TGF-b, TGF-a, некоторых провос-палительных цитокинов-интерлейкинов IL-1b, IL-6, а также окислительным стрессом [5, 16, 17]. Таким образом, при патологически протекающей беременности нарушается формирование всех компонентов поджелудочной железы, и в частности компонентов стромы. 1. Достаточно высокое содержание коллагеновых волокон в строме поджелудочной железы в пренатальном периоде отражает особенности строения гипоплазированной за счет экзокринной части поджелудочной железы. Происходит уменьшение удельной плотности стромы поджелудочной железы с возрастом (p = 0,018), одновременно наблюдается снижение в ней удельной плотности коллагеновых волокон (p = 0,030), и зависимость носит линейный характер. Статистически значимые различия выявлены в группах сравнения: «удельная плотность коллагена- причина смерти» 0,114(1)0,026, «удельная плотность коллагена - возраст» 0,518(7)0,001, «удельная плотность коллагена - риск» 0,171(2)0,023 (p < 0,05). 2. Наряду с этим выявлена статистически значимая слабая положительная корреляция между содержанием коллагена и риском развития перинатальной патологии (rs = 0,145, p = 0,001) и отрицательная слабая корреляция в группах «коллаген - возраст» и «коллаген - причина смерти» (rs = -0,184, p = 0,03; rs = -0,194, p = 0,005). Это свидетельствует о том, что с увеличением риска развития перинатальной патологии увеличивается содержание коллагена в строме, и подтверждает возможность развития фиброза поджелудочной железы при беременности, протекающей с высоким риском развития перинатальной патологии, и нарушения функции органа в будущем. 3. Содержание коллагена опосредовано такими факторами, как возраст и причина смерти. В группе случаев, причиной смерти которых были отдельные состояния, содержание коллагена статистически значимо выше (p = 0,024). На основании вышесказанного одним из основных факторов, влияющих на избыточное развитие коллагена стромы поджелудочной железы, следует считать риск развития перинатальной патологии, который является интегральным критерием, отражающим суммарные средовые воздействия в рамках единой фетоплацентарной системы. Все это является проявлением дисхронии в развитии гипоплазированной за счет внешнесекреторной части поджелудочной железы в пренатальном и неонатальном периодах онтогенеза.

About the authors

S A Ulyanovskaya

Northern State Medical University

Email: usarambler78@rambler.ru
Arkhangelsk, Russia

V A Bolduev

Northern State Medical University

Arkhangelsk, Russia

L A Basova

Northern State Medical University

Arkhangelsk, Russia

N V Stukov

Severodvinsk City Hospital N1

Severodvinsk

T G Tyukhtina

Arkhangelsk Regional Clinical Hospital

Arkhangelsk, Russia

D G Chukhchin

Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov

Arkhangelsk, Russia

References