Поджелудочная железа в эмбриогенезе
ПЖ в эмбриогенезе формируется из двух зачатков кишечной энтодермы — дорсального и вентрального — и из мезенхимы. Дорсальный зачаток развивается раньше вентрального: он появляется на 3-й неделе эмбриогенеза из печёночного дивертикула и первичной кишечной трубки, в то время как вентральный — только на 4—5-й неделе из развивающейся ДПК (из протокового отрезка средней кишки).
Иногда появляются сразу два вентральных панкреатических зачатка. Возможностью образования двойного вентрального зачатка и последующего его аномального развития объясняется механизм формирования кольцевидной ПЖ, что рядом авторов рассматривается как атавизм.
Основные процессы дифференпировки морфологических структур ПЖ происходят в период с середины 6-й до 12-й недели внутриутробного развития. В середине 5-й недели гестации ПЖ и ДПК входят в состав единого мезенхимального комплекса, отграниченного от полости тела. Этот тканевой комплекс соединен вентральной брыжейкой с желудком, а дорсальной — с задней стенкой полости тела. Формирующаяся ПЖ на этой стадии развития представлена системой ветвящихся трубочек, расположенных в толще мезенхимы. На 5-й неделе эмбрионального развития уже определяются два изолированных друг от друга отдела ПЖ, один из которых (вентральная часть) располагается в едином тканевом комплексе с ДПК, а другой (дорсальная часть) — лежит свободно в толще дорсальной брыжейки.
На 6-й неделе эмбрионального развития вентральная часть ПЖ по-прежнему плотно прилежит к ДПК, располагаясь с ней в едином тканевом комплексе. В середине 7-й недели эмбрионального развития начинается слияние вентрального и дорсального отделов ПЖ. Вентральный зачаток при этом вращается по часовой стрелке позади ДПК и срастается с дорсальным зачатком.
После слияния панкреатических зачатков происходят последовательные изменения формы органа. Так, в зависимости от гестационного возраста эмбриона, ПЖ по форме напоминает запятую, затем имеет форму вопросительного знака, приобретает булавовидную, а затем S-образную форму. Начиная с 8-й недели развития железа напоминает «лежащую» латинскую букву «S».
С середины 11-й-начала 12-й недели впервые можно говорить о формировании крючковидного отростка, который огибает формирующиеся верхние брыжеечные сосуды. Из вентрального зачатка формируются крючковидный отросток и нижние 2/3 головки ПЖ, затем из дорсального зачатка развиваются шейка, тело, хвост и верхняя часть головки органа.
Из протока вентрального зачатка, срастающегося с дорсальным зачатком, развивается главный панкреатический (вирсунгов) проток (ГПП), который служит основным дренажом ПЖ (см. рис. 1-1, CD). Проксимальный проток дорсального зачатка, известный как добавочный (санториниев) проток ПЖ, обычно сохраняется и открывается в ДПК через малый сосочек.
Во 2-й половине внутриутробного развития появляются дольки ПЖ и соединительнотканные междольковые перегородки. В этот период определяется топография синтеза белков: цитоплазматическая локализация, а также увеличение темпов синтеза. На 6-м месяце в ациноцитах видны секреторные гранулы, содержащие белки с амило- и липолитической активностью. Дифференцировка клеток ацинусов и протоков завершается к концу беременности.
Во время роста и вращения ДПК (см. рис. 1-1, показано стрелкой, CD) вентральный зачаток ПЖ перемещается к дорсальному, и впоследствии они срастаются. Первоначально общий жёлчный проток прикрепляется к вентральной части ДПК и сдвигается вокруг её дорсальной части, в то время как сама ДПК вращается. ГПП формируется в результате сращения дистальной части дорсального панкреатического протока и всего вентрального панкреатического протока.
Рис.1-1.Эмбриогенез поджелудочной железы: а–г — схематическое изображение последовательных этапов развития поджелудочной железы с 5-й по 8-ю неделю эмбрионального развития; д–ж — схематические изображения поперечных срезов через двенадцатиперстную кишку и развивающуюся поджелудочную железу
Таким образом, к 12-й неделе внутриутробного развития в ПЖ определяются основные структурные образования в зачатковой форме, или на той или иной стадии формирования. Их последующая дифференцировка обеспечивает весь диапазон функционирования не только в пренатальном, но и в постнатальном онтогенезе. Эндокринные участки железы (островки) развиваются как зачатки из начальных отрезков переднего и заднего протоков между 10-й и 14-й неделями гестации. После 16-й недели эндокринная часть ПЖ отделяется от протоков, приобретает собственное кровоснабжение и становится независимой от протоковой системы железы.
Нервная и сосудистая системы ПЖ начинают формироваться на 6—7-й неделе внутриутробного развития.
Формирование кровеносной системы заканчивается одновременно с дифференцировкой апинарных клеток к 7-му месяцу гестации. Формирование иннервации заканчивается в постнатальном и детском периоде. Морфофункциональное развитие ПЖ завершается только в возрасте 18—20 лет. После 40—50-летнего возраста намечаются гипотрофические изменения органа, связанные со склеротической трансформацией его кровеносных сосудов.
Аномалии при повороте или сращении зачатков развивающейся ПЖ могут приводить к специфическим врождённым аномалиям, таким как агенезия (аплазия) ПЖ, удвоение и как частный его случай — расщеплённая ПЖ (pancreas divisum), эктопическая ткань селезёнки в ПЖ, кольцевидная (pancreas annulare), добавочная ПЖ (pancreas aberrans), аномальное, панкреатобилпарное соустье, холедохоцеле и др.
Маев И.В., Кучерявый Ю.А.
Опубликовал Константин Моканов
Источник
Формирование поджелудочной железы у плода — эмбриогенез, морфогенез
Морфогенез поджелудочной железы человека начинается на 30-й день гестации. Формирование поджелудочной железы сначала сопровождается появлением на противоположных поверхностях головной кишки дорсальной и вентральной панкреатических почек. По мере увеличения эпителиальных почек происходит формирование древовидной системы протоков за счет их прогрессивного роста и ветвления.
Вследствие дальнейшего роста и вращения развивающейся кишечной трубки две панкреатические почки двигаются навстречу друг другу и сливаются на сроке гестации около 7 нед.
Сначала в железе определяются отдельные эндокринные клетки, а затем формируются островки поджелудочной железы. На сроке гестации около 20 нед в экзокринной части поджелудочной железы появляются признаки ферментативной активности. Собственно секреция начинается на 5-м месяце внутриутробного развития, причем продукция каждого из ферментов имеет индивидуальные особенности.
Развитие поджелудочной железы представляет собой один из классических примеров взаимодействия эпителия и мезенхимы. Было продемонстрировано, что для роста и дифференцировки поджелудочной железы необходимо присутствие мезенхимы, несмотря на то что как эндокринные, так и экзокринные клетки формируются из энтодермы головной кишки.
При изучении развития изолированных энтодермы и мезенхимы в различных условиях культивирования in vitro обнаружено, что «по умолчанию» идет дифференцировка поджелудочной железы, приводящая к образованию эндокринных клеток. В то же время для полноценного органогенеза железы необходимо совместное действие внеклеточного матрикса и мезенхимных факторов.
Дорсальная, или спинная, панкреатическая почка развивается в зоне, где экспрессия Shh подавляется факторами, продуцируемыми дорсальной областью хорды. Способность реагировать на регулирующие сигналы определяется изначальной экспрессией ряда энтодермальных факторов, таких как HNF1b, HNF3a иb (FoxAl и FoxA2), HNF4a, HNF6, GATA4, GATA5 и GATA6. Некоторые из указанных факторов контролируют экспрессию панкреатодуоденального гомеобокса 1 (Pdx-1).
Препанкреатическая энтодерма экспрессирует два уникальных гена — pdx-1 и blх-9. Одним из наиболее ранних признаков возникновения поджелудочной железы является экспрессия клетками панкреатической почки гена pdx-1. Клетки-предшественники, экспрессирующие ген pdx-1, дают начало всем клеткам поджелудочной железы.
Установлено, что различные факторы контролируют спецификацию дорсального и вентрального отделов поджелудочной железы, при этом экспрессия blx-9 в дорсальной препанкреатической энтодерме предшествует экспрессии pdx-1. У мышей при отсутствии Н1х-9 дорсальная препанкреатическая энтодерма не способна экспрессировать Pdx-1, вследствие чего не формируется дорсальная (спинная) панкреатическая почка.
Вентральная (брюшная) часть поджелудочной железы при этом характеризуется формированием всех четырех типов гормонпродуцирующих клеток островков Лангерганса, однако в существенно меньшем количестве.
Установлено, что белок PDX-1 вырабатывается в эпителии двенадцатиперстной кишки, расположенном в непосредственной близости к панкреатическим почкам, а также в эпителии самих панкреатических почек. У мышей с делецией гена pdx-1 при нормальном развитии всех отделов ЖКТ и всего тела в целом поджелудочная железа не формировалась.
Другая группа исследователей, независимо получивших мышей с нокаутом гена pdx-1, установила, что дорсальная почка поджелудочной железы формировалась, однако ее дальнейшее развитие прекращалось. Дефект развития, связанный с нокаутом гена pdx, ограничен эпителием, в то время как мезенхимные клетки в отсутствие pdx дифференцируются нормально.
Кроме того, у мышей с нокаутом гена pdx наиболее проксимальный отдел двенадцатиперстной кишки развивался аномально: в нем формировались везикулярные структуры, покрытые кубическим эпителием, а не ворсины с цилиндрическим эпителием. Это свидетельствует о том, что pdx-1 оказывает влияние на дифференцировку клеток на значительно большей площади, чем область, из которой развивается поджелудочная железа, что согласуется с ранее обозначенной зоной экспрессии указанного гена. Описана врожденная агенезия поджелудочной железы у человека, связанная с делецией единичного нуклеотида в гене pdx-1.
Сигнальный путь Notch определяет клетки, которые должны дифференцироваться в эндокринные. Предшественники эндокринных клеток временно экспрессируют нейрогенин (ngn) 3, который блокируется влиянием сигнального пути Notch. У мышей при отсутствии ngn3 исчезает способность к формированию любых эндокринных клеток.
С другой стороны, чрезмерная экспрессия ngn3 приводит к дифференцировке всей ткани поджелудочной железы в эндокринные клетки. Клетки, в которых экспрессия ngn3 блокируется сигнальным путем Notch, трансформируются в экзокринные. Для окончательной дифференцировки в экзокринные клетки необходимо присутствие дополнительного фактора — Р48.
У мышей с выключенной экспрессией Р48 отсутствует экзокринная часть поджелудочной железы, однако эндокринные островки полностью сформированы. Экспрессия ngn3 определяет экзокринную функцию клеток, однако период развития и характер взаимодействия с другими главными факторами, определяющими дифференцировку четырех основных типов эндокринных клеток, остаются неизученными. Более детальное описание современных представлений о молекулярных механизмах развития поджелудочной железы изложено в нескольких обзорах.
Учебное видео по развитию желудочно-кишечного тракта (эмбриогенезу)
— Также рекомендуем «Формирование тонкой кишки у плода — эмбриогенез, морфогенез»
Оглавление темы «Эмбриогенез желудочно-кишечного тракта»:
- Формирование желудочно-кишечного тракта у плода — эмбриология, морфогенез
- Регуляция специализации энтодермы при формировании желудочно-кишечного тракта у плода
- Генетическая регуляция формирования кишечной трубки
- Генетическая регуляция формирования органов желудочно-кишечного тракта
- Формирование пищевода у плода — эмбриогенез, морфогенез
- Формирование желудка у плода — эмбриогенез, морфогенез
- Формирование печени у плода — эмбриогенез, морфогенез
- Формирование поджелудочной железы у плода — эмбриогенез, морфогенез
- Формирование тонкой кишки у плода — эмбриогенез, морфогенез
- Дифференциация стволовых клеток тонкой кишки — эмбриогенез, морфогенез
Источник
Эмбриональное развитие поджелудочной железы
Поджелудочная железа развивается из отдельных зачатков — вентрального и дорсального, — образующихся из соединения эмбриональных передней кишки со средней. Дорсальный зачаток увеличивается влево и формирует основную массу зрелой железы.
Вентральный зачаток, тесно связанный с развивающимся общим желчным протоком, первоначально отходит от двенадцатиперстной кишки. Он соединяется с дорсальной системой только на седьмой неделе внутриутробного развития, после ротации позади эмбриональной двенадцатиперстной кишки, и расположен каудально от дорсального зачатка.
Обе части первичной поджелудочной железы содержат аксиальные протоки: дорсальный проток развивается из стенки двенадцатиперстной кишки, а вентральный — из общего желчного протока. При их слиянии вентральный проток (вирзунгов) продолжается дорсальным протоком (санториниев), образуя главный панкреатический проток.
Таким образом, общий желчный и панкреатический протоки открываются в двенадцатиперстную кишку на большом сосочке, тогда как часть дорсального протока внутри головки поджелудочной железы становится более или менее рудиментарной и открывается в двенадцатиперстную кишку проксимально от большого сосочка на небольшом добавочном или малом сосочке.
Полное отсутствие слияния систем двух протоков приводит к развитию разделенной поджелудочной железы. Такая аномалия встречается приблизительно у 5% людей и может быть предрасполагающим фактором панкреатита. Также возможно неполное слияние, при котором санториниев проток остается главным.
Недостаточный поворот тела вентрального зачатка по оси с устьем его протока может привести к развитию кольцевидной поджелудочной железы, окружающей вторую часть двенадцатиперстной кишки, что может вызвать обструкцию двенадцатиперстной кишки.
Схема, показывающая анатомию развивающейся поджелудочной железы:
1 — билиарный зачаток; 2 — вентральный;
3 — дорсальный; 4 — санториниев проток;
5 — вирзунгов проток; 6 — главный панкреатический проток.
Разделенная поджелудочная железа. Определяются протоки в вентральной части железы.
Видно их отсутствие справа от позвоночника.
Хорошо заметно близкое расположение к поджелудочной железе общего желчного протока.
Верхний отдел желудочно-кишечного тракта, кольцевидная поджелудочная железа.
Наблюдается очаговое циркулярное ровное сужение середины второй части двенадцатиперстной кишки.
Дуоденальные складки и слизистая оболочка в остальном нормальные. Рентгенограмма с двойным контрастированием.
— Также рекомендуем «Острый панкреатит — диагностика»
Оглавление темы «Заболевания желудочно-кишечного тракта»:
- Сифилис заднего прохода — диагностика
- Гонорея прямой кишки — диагностика
- Предраковые состояния анальной области — диагностика
- Злокачественные опухоли анального канала — диагностика
- Врожденные аноректальные аномалии — диагностика
- Поджелудочная железа в норме — анатомия, методы обследования
- Эмбриональное развитие поджелудочной железы
- Острый панкреатит — диагностика
- Хронический панкреатит — диагностика
- Наследственный панкреатит — диагностика
Источник
Развитие поджелудочной железы человека — эмбриогенез, морфогенез
Зрелая поджелудочная железа человека синтезирует и секретирует более 25 белков и ферментов, большинство из которых необходимы для процесса пищеварения. На ранних этапах развития поджелудочной железы при гистологическом исследовании выявляются преимущественно недифференцированные эпителиальные клетки, которые на сроке гестации 9-12 нед образуют лобулярно-тубулярную структуру, гранулы зимогена отсутствуют, но аппарат Гольджи уже есть.
Примитивные дольки, содержащие грубый эндоплазматический ретикулум и различимые гранулы зимогена, выявляются на сроке гестации 14-16 нед. На этом же сроке можно увидеть везикулы Гольджи и впервые проявляется активность секретируемых ферментов. На сроке гестации 16—20 нед уже присутствует большое количество гранул зимогена. По мере созревания поджелудочной железы просвет протока уменьшается, а количество ацинарных клеток увеличивается. На сроке гестации 20 нед эти клетки содержат созревающие гранулы зимогена, хорошо развитый эндоплазматический ретикулум и хорошо развитые базолатеральные мембраны.
По мере развития плода объем стромы продолжает сокращаться, ацинарные клетки выглядят зрелыми. После рождения объем той части поджелудочной железы, которая отвечает за экзокринную функцию, продолжает увеличиваться; за первый год жизни он практически утраивается (с 5,5 до 14,5 г). Масса поджелудочной железы взрослого человека составляет 85 г. В течение первых 4 мес жизни отношение объема ацинарных клеток к объему соединительной ткани увеличивается в 4 раза.
Центроацинарные и протоковые клетки, которые отвечают за секрецию воды, электролитов и бикарбонатов, выявляются начиная с 20 нед гестации. Система протоков занимает менее 5% общего объема экзокринной части поджелудочной железы. Фактический объем системы протоков составляет только 0,5% общего объема поджелудочной железы. В постнатальном периоде просвет протока увеличивается параллельно с увеличением объема ацинарных клеток.
Островки впервые определяются на сроке гестации 12-16 нед. В это же время в В-клетках появляется иммунореактивный инсулин. Также могут обнаруживаться смешанные клетки, имеющие характеристики как ацинарных, так и островковых клеток. Смешанные клетки очень редко выявляются у взрослых. Эндокринные клетки плода, в отличие от таковых у взрослого человека, могут содержать более одного гормона, и более одного гормона можно обнаружить внутри одной гранулы. Гистологическая картина поджелудочной железы у доношенного ребенка идентична таковой у взрослого человека.
По мере развития плода становятся более понятны сигналы, которые контролируют морфогенез и дифференцировку клеток — процесс, в результате которого клетки поджелудочной железы дифференцируются в различные структурные элементы.
Несмотря на то что многими исследователями было доказано наличие активности протеазы в двенадцатиперстной кишке и стуле, время первого появления пищеварительных ферментов в поджелудочной железе плода описывают по-разному. К сожалению, большинство из имеющихся на сегодняшний день данных были получены с помощью методов, которые в настоящее время нельзя назвать научными. Более того, их применение зачастую было противопоказано. В данной главе использованы только те сведения, которые были получены в результате применения современных разрешенных технологий.
В исследовании Lieberman была выявлена протеолитическая активность как в поджелудочной железе плода массой 500 г после активации энтерокиназой гомогената поджелудочной железы, так и в меконии плода такой же массы и того же срока гестации. Track и соавт. обнаружили, что трипсин, химотрипсин, фосфолипаза А и липаза присутствуют в низких концентрациях у плода длиной 14 см (14 нед гестации), причем их количество постепенно увеличивается по мере увеличения срока гестации. Амилаза не была выявлена.
Jodl и соавт. определили, что с увеличением гестационного возраста повышалась активность химотрипсина в стуле у 42 маловесных новорожденных, имевших при рождении массу 750-2570 г. Активность химотрипсина сразу после рождения была низкой, достигала своего пика в возрасте 3 дней, а затем медленно снижалась. Mullinger и Palasi также обнаружили трипсин и химотрипсин в стуле новорожденных, причем концентрация фермента имела широкую вариабельность.
Используя иммуногистохимические технологии, Carrere и соавт. показали, что трипсиноген и химотрипсиноген присутствуют во всех ацинарных клетках на 16-й неделе гестации и их концентрация прогрессивно увеличивается к моменту рождения. Содержащие липазу клетки, напротив, редко встречаются до 21-й недели гестации. Fukayama и соавт. обнаружили ингибитор панкреатической секреции трипсина у плодов со сроком гестации 10 нед.
Используя электрофорез и иммуногистохимический анализ с моноклональными антителами, Davis и соавт. продемонстрировали, что панкреатическая амилаза присутствует в амниотической жидкости на сроке гестации 14 нед. Иммунная активность определяется в поджелудочной железе с 16 нед гестации. Вместе с тем Mally и соавт. не удалось обнаружить мРНК амилазы в поджелудочной железе плода человека. Таким образом, амилаза, липаза, трипсиноген и химотрипсиноген появляются в поджелудочной железе плода на сроке гестации 16 нед, что совпадает со временем быстрого развития гранул зимогена.
Batra и соавт. провели анализ экспрессии гена муцина человека (MUC1) в поджелудочной железе плода, установив, что MUC1 мРНК — маркер дифференцировки панкреатических клеток — не обнаруживается до 18-19 нед гестации. У взрослых экспрессия MUC1 коррелирует с определенной стадией дифференцировки опухолей поджелудочной железы.
Учебное видео по развитию желудочно-кишечного тракта (эмбриогенезу)
— Также рекомендуем «Генетическая регуляция формирования поджелудочной железы человека»
Оглавление темы «Эмбриогенез поджелудочной железы»:
- Влияние глютамина на кишечник
- Влияние лактоферрина грудного молока на кишечник новорожденного ребенка
- Геномный импринтинг и метилирование ДНК в регуляции функции кишечника
- Развитие поджелудочной железы человека — эмбриогенез, морфогенез
- Генетическая регуляция формирования поджелудочной железы человека
- Регуляция дифференциации эндокринных клеток поджелудочной железы
- Регуляция дифференциации экзокринных клеток поджелудочной железы
- Функция поджелудочной железы у новорожденных детей
- Методы оценки экзокринной функции поджелудочной железы
- Врожденные пороки развития поджелудочной железы
Источник
