Введение к работе
Актуальность проблемы. Дуоденальный отдел кишечника занимает в пищеварительной системе особое место. Здесь начинается формирование характерного по составу кишечного химуса, инициируются процессы его гидролиза и всасывания нутриентов. Обладая мощными рефлексогенными зонами, хорошо развитым собственным эндокринным аппаратом, двенадцатиперстная (12-п) кишка играет существенную роль в регуляции деятельности всей пищеварительной системы (Губарь В.Л. 1970; Коротько Г.Ф. 1987; Уголев A.M. 1978; Чадвик B.C., Филлипс С.Ф. 1985; Greamer В. 1974). Нарушение функционирования этого отдела кишечника является важным звеном в патогенезе многих гастроинтестинальных заболеваний и провоцирует изменения общего гомеостаза организма (Медведев М.А., Сакс Ф.Ф., Грацианова А.Д. и др. 1985).
Особенностью 12-п кишки млекопитающих является наличие собственных (дуоденальных, бруннеровых) желез. Ряд вопросов их строения и функционирования является дискуссионным. Противоречивы, а для некоторых систематических групп животных отсутствуют данные о степени развития и характере распределения дуоденальных желез. Указывается на отсутствие зависимости между их гистофункциональной организацией и составом пищи и, следовательно, предполагается существование иных причин, обуславливающих разнообразие дуоденальных желез у млекопитающих (Krause W.J. 1972; 1973).
Абсолютно не изучен в сравнительном плане моносахаридный состав гликопротеинов, секретируемых дуоденальными железами. Между тем подобный анализ, помимо самостоятельного значения для выяснения общих закономерностей морфо-биохимической организации желез, открывает возможность установления связи между структурой синтезируемых гландулоцитами гликоконъюгатов и физико-химическими свойствами их секрета. Последние также практически не исследовались, хотя для конкретизации роли дуоденальных желез это имеет существенное значение.
Характер секреторной деятельности дуоденальных желез при различ
ных функциональных состояниях пищеварительной системы рассматривается с позиции традиционного представления о цикличности секреции и поэтапности реализации ее отдельных фаз, что противоречит современным воззрениям на секреторный процесс (Шубникова Е.А., Коротько Г.Ф. 1986).
Практически не исследованы возможные изменения дуоденальных желез при варьирующих по времени и составу пищи рационах. Слабо освещен вопрос о закономерностях гистогенеза желез в постэмбриональном периоде в связи с изменением типа питания животных. Эти аспекты имеют значение для понимания причин и характера их адаптивной перестройки в онто- и филогенезе.
Решение обозначенных вопросов не только расширяет знания о структуре, но также позволяет получить более полное представление о функции дуоденальных желез, которое требует нового осмысления.
Общепринятым является мнение о защитной роли слизистого секрета, выделяемого дуоденальными железами (Florey H.W. 1955; 1956). Исследования последних лет дали принципиально новую трактовку механизмов гидролиза в зонах полостного и пристеночного пищеварения, а также роли мукоидных секретов в структурировании энтеральной среды и в организации слоя слизистых наложений, обеспечивающего домембран-ное пищеварение (Гальперин Ю.М., Лазарев П.И. 1986; Морозов И.А., Лысиков Ю.А., Питран Б.В. и др. 1988). Это послужило предпосылкой для проверки возможного участия дуоденальных желез в реализации указанных процессов. Установление такого участия является важной научно-практической задачей, решение которой оказалось возможным на основе комплексного подхода, предусматривающего сопоставление результатов сравнительного морфологического анализа дуоденальных желез с данными их экспериментального изучения.
Совокупность изложенных вопросов определяет актуальность выбранного направления исследований. Оно проведено в соответствии с планом НИР ММА им. И.М. Сеченова по темам N 018660048894
и N 01910040003, входящим в проблему N 0702 «Морфогенез клеток, тканей и органов».
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось изучение закономерностей структурно-функциональной организации собственных желез 12-п кишки млекопитающих.
Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи:
-
Провести сравнительный анализ макро-микроскопических, ультраструктурных и гистохимических характеристик дуоденальных желез человека и животных с различным типом пищевой специализации и относящихся к различным систематическим группам.
-
Исследовать особенности секреторного процесса в гландулоцитах дуоденальных желез при различных функциональных состояниях пищеварительной системы и после стимуляции пилокарпином.
-
Выявить возможные морфо-функциональные изменения дуоденальных желез животных при модификациях рациона в эксперименте и при естественной смене типов питания в постнатальном онтогенезе.
-
Исследовать физико-химические свойства секрета дуоденальных желез животных, отличающихся по характеру питания и по составу секретируемых железами гликопротеинов.
-
Изучить усвояемость пищевых веществ и активность пищеварительных ферменов при экспериментальном выключении дуоденальных желез из процесса пищеварения.
-
На основе полученных фактов сформулировать новые представления о функциональной роли доуденальных желез, а также охарактеризовать основные направления их эволюционной динамики.
Научная новизна. Выявлены и описаны ранее неизвестные топографические и морфологические особенности желез 12-п кишки у ряда растительноядных, всеядных и плотоядных млекопитающих. Установлена общая закономерность локализации основной массы желез в зоне формирования кишечного химуса и инициации процессов его гидролиза. Впервые показана связь между удельной протяженностью железистого поля 12-п кишки и массой тела.
Для большинства исследованных в работе видов животных и человека впервые получены данные о моносахаридном составе секрета дуоденальных желез. Различия в характере и структуре гликопротеинов сопоставлены с физико-химическими свойствами секрета желез у животных с неодинаковым типом питания.
Установлена способность дуоденальных желез к базальной секреции в отсутствие пищевых стимулов. Получены новые данные, указывающие на возможность изменения характера экструзии секрета гландулоцитами в зависимости от способов их стимуляции. Приоритетным является проведенное с помощью лектиногистохимического метода исследование цитотопографии процессов гликозилирования в клетках дуоденальных желез.
Впервые изучен характер адаптации дуоденальных желез к составу пищи. Получены неизвестные ранее данные о динамике цитодифферен-цировки собственных желез 12-п кишки при изменениях типа питания в раннем постнатальном онтогенезе у зрело- и незрелорождающихся видов млекопитающих.
Впервые получены сравнительные данные о количестве, распределении и типах эндокриноцитов в дуоденальных железах различных групп млекопитающих, а также о влиянии типа питания на их число.
Впервые показано значение дуоденальных желез в обеспечении поверхностно-активных, реологических и сорбционных свойств кишечного сока и пристеночной слизи из бруннеровского отдела 12-п кишки. Установлен факт снижения усвояемости пищевых веществ при выключении дуоденальных желез из процесса пищеварения.
Сформулирована новая концепция о физиологической роли дуоденальных желез, в которой в дополнение к существующим представлениям о защитной функции обосновывается их участие в процессах кишечного пищеварения.
Впервые приведен анализ возможных причин и характера филогенетических преобразований дуоденальных желез.
Полученные данные, в совокупности с ранее накопленными фактами,
использованы для ряда теоретических обобщений, которые нашли отражение в предложенных оригинальных схемах и рисунках.
Практическая значимость и внедрение результатов. Выполненное исследование содержит новые знания о морфологических и функциональных особенностях собственных желез 12-п кишки животных и человека, а также о причинных факторах, обуславливающих закономерности их организации. Рассмотренный в работе круг вопросов относится по содержанию к фундаментальной проблеме биологии и медицины -адаптации организма к условиям внешней среды. Совокупность полученных данных конкретизирует представления об общем характере преобразований одной из важнейших экзосоматических систем организма, пищеварительной, при ее адаптации к составу пищи.
Данные о влиянии секрета дуоденальных желез на физико-химические и сорбционные свойства кишечного сока и пристеночной слизи позволяют конкретизировать механизмы кишечного пищеварения и морфологическую основу их реализации. Они могут быть использованы для уточнения этиологии и патогенеза заболеваний, связанных с нарушением гидролиза и всасывания пищевых веществ. Выявленная лабильность адаптивных перестроек дуоденальных желез указывает на возможность воздействовать с помощью модификаций рациона на химический состав их секрета и, тем самым, на состояние энтеральной среды, что еще раз доказывает целесообразность индивидуального терапевтического применения диеты при ряде гастроэнтерологических заболеваний.
Приведенная в работе характеристика моносахаридного состава и предполагаемой структуры гликопротеинов, секретируемых дуоденальными железами, специализированных по типу питания животных, расширяет информацию по сравнительной гистохимии гликоконъюгатов и служит основой для последующего анализа изменений этой структуры при нарушении функции желез. Подобный анализ позволит приблизить решение обозначенных проблем патологии желудочно-кишечного тракта.
В области практической гистологии полезными являются разработанные либо усовершенствованные в ходе выполнения настоящего исследо
вания способы окрасок гистологических срезов. Эти методы, а также фактические данные и теоретические обобщения диссертации используются в практике научной и педагогической работы ряда лабораторий и кафедр медицинских вузов РФ и стран СНГ, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: X Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Винница, 1986); II Всероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Ленинград, 1988); II съезде анатомов, гистологов и эмбриологов Белоруссии (Минск, 1991); XY Всесоюзной конференции по проблемам пищеварения и всасывания (Краснодар, 1990); IY и Y Закавказских конференциях морфологов (Тбилисси, 1985; Баку, 1989); XI, XII и XIII Международных конференциях по лектинам (Тарту, 1989; Лиф-Лэйк, 1990; Берлин, 1991); Всесоюзной конференции по современным проблемам охраны животных (Москва, 1989); XXX Морфологичесом конгрессе ЧССР (Брно, 1988); Московском научном обществе анатомов, гистологов и эмбриологов (Москва, 1988); научной конференции, посвященной 130-летию со дня рождения И.Ф. Огнева (Москва, 1985). Результаты работы изложены в 29 публикациях, на которые получено свыше 40 запросов от зарубежных коллег, информационных и исследовательских центров.
Объем и структура работы. Диссертация написана в монографическом плане и содержит в целом ... страниц. Текст изложен на... страницах и состоит из введения, характеристики материалов и методов исследования (глава I), описания результатов собственных исследований и их обсуждения (главы II - Y), общего заключения (глава YI), выводов и указателя литературы, содержащего 127 публикаций отечественных и 245 -зарубежных авторов. Текст иллюстрирован и документирован 21 таблицей, 88 рисунками в виде схем, графиков, микро- и электронных микрофотографий.
Положения, выносимые на защиту.
-
Дуоденальные железы изученных видов млекопитающих имеют структурно-функциональные различия, определяющиеся типом питания животных и не зависящие от их систематического положения.
-
При смене типа питания животных структурно-функциональные особенности дуоденальных желез претерпевают изменения, отражающие их адаптацию к составу пищи.
-
У всех животных: секреторный ответ дуоденальных желез связан с поступлением и временем пребывания пищи в полости кишки; наибольшая плотность их локализации соответствует зоне формирования кишечного химуса; степень развития желез зависит от массы тела.
-
Секрет дуоденальных желез влияет на физико-химические свойства компонентов энтеральной среды, за счет чего оптимизируется пространственная и структурная организация процесса кишечного пищеварения.