2.4.5. Васкуляризация конечностей

Васкуляризация конечностей обеспечивается процессами как васкуло-, так и ангиогенеза. При этом имеет место как центрифугальная, так и центрипетальная миграция ЭК не только снаружи от стенки сосудов, но и по внутренней их поверхности (431). В процессах васкуло- и ангиогенеза важную роль играют взаимодей­ствия и индуцированные влияния самых различных факторов рос­та. Это доказано с помощью эмбриональных химер и в культуре ткани (355).

Вначале сосудистое русло конечностей состоит из простого капиллярного сплетения, которое образуется из аорты путем почко­вания. Затем из одного из центральных магистральных сосудов формируется центральная питающая артерия. Один из сосудов в передней и один из сосудов в задней частях капиллярного сплете­ния превращается в конечные вены, располагающиеся вдоль соотвествующих краев зачатка конечностей. Однако в течение длительного времени на конце растущей конечности сохраняется диффузноне капиллярное сплетение. На более поздних этапах эм­бриогенеза здесь начинают формироваться бессосудистые зоны, соотвествующие образующимся костям пальцев и пястья (143).

2.4.6. Васкуляризация почек

Почки в эмбрионе васкуляризируются с помощью ангиогенеза. Кровеносные сосуды не образуются в почках in situ из нефрогенной мезенхимы. Дифференцирующиеся почки секрегируют СА (367).

2.4.7. Закономерности организации и формирования внутриорганного кровеносного русла большого сальника (раздел написан совместно с а.В.Кораблевым)

Проведен анализ механизмов образования сосудов в большом сальнике человека, начиная с 12-13-й недели эмбриогенеза, то есть спустя значительный промежуток времени с момента образо­вания у него замкнутой кровеносной системы.

Кровеносная система сальника в указанный период характери­зуется парным расположением сосудов. В проксимальных участ­ках сосудистых пар четко видно, что они состоят из тесно прилегающих друг к другу артериального и венозного стволов. По мере продвижения в дистальном направлении признаки диффе­ренциации сосудов становятся менее отчетливыми, в частности, вследствие высокой концентрации по их ходу мезенхимальных клеток. В дистальном отделе сосудистые пары заканчиваются про­стым переходом приносящего колена в выносящее, то есть пред­ставляют собой петли.

Таким образом, кровеносная сеть сальника в этот период раз­вития плода человека не имеет в своем составе одиночно идущих сосудов и является системой тесно расположенных и ветвящихся артерий и вен, заканчивающихся сосудистыми ПЕТЛЯМИ.

С увеличением размеров большого сальника меняется и конст­рукция его кровеносного русла. На 14-15 неделях развития плода здесь в терминальных отделах сосудистых пар образуются своеоб­разные ЦЕНТРЫ РАЗМНОЖЕНИЯ, строение которых поначалу трудно рассмотреть из-за очень высокой плотности в них мезен­химальных клеток (рис.6А). Вскоре эти центры увеличиваются в размерах за счет веерообразного расхождения составляющих их сосудистых образований, что сопровождается заметным уменьше­нием плотности мезенхимальных клеток между ними. При этом становится очевидным, что каждое сосудистое образование пред­ставляет собой петлю (рис.6Б).

Дальнейшие преобразования центров размножения сосудов сопровождаются тем, что в них происходит все большее расхождение сосудистых петель, которые удлиняются и образуют дочерние петлевидные ответвления.

По мере усложнения системы парных сосудов все ее отделы претерпевают последующую дифференцировку. Резко снижается количество мезенхимальных клеток по ходу артерий и вен, конту­ры которых становятся более четкими, и они располагаются на не­котором расстоянии друг от друга. Сосудистые петли, как конечные звенья кровеносной системы, также приобретают отчет­ливые контуры. В них можно выделить следующие части: 1) при­носящее кровь колено, или артериальный отдел петли; 2) выносящее кровь колено, или венозный отдел петли; 3) верхушку петли, где происходит непосредственный переход крови из прино­сящего кровь колена в выносящее, и почку роста, расположенную на верхушке петли (рис.6Г).

Оба колена сосудистых петель, как правило, тесно прилежат друг к другу, а длина каждой из них тем меньше, чем ближе они располагаются к верхушке материнской сосудистой петли, что по­зволяет судить о последовательности их возникновения (рис.6В).

Верхушка петлевидного сосуда является носителем почки роста, обеспечивающей как удлинение, так и пролиферацию сосудов. Са­мо расположение почки роста в сосудистой петле на месте перехо­да приносящего колена в выносящее обеспечивает условия для одновременного роста обоих колен петли, причем в условиях не­прекращающегося кровотока. Благодаря таким свойствам петле­видного сосуда в развивающейся кровеносной сети отсутствует разрыв между ростом сосудов и осуществлением ими транспорт­ной функции. Физиологическое значение этого феномена для ста­новления кровеносного русла в онтогенезе трудно переоценить.

При изучении сосудистых петель на серийных полутонких сре­зах, начиная от места их ответвления до вершины, сначала видны два сосуда, каждый из которых имеет собственное соединительнот­канное ложе. Оба сосуда обладают четкими дифференциальными признаками, позволяющими отнести их к артериальному или ве­нозному отделам кровеносной сети. Артериальное колено петли обычно отличается меньшим просветом и толстой двухслойной стенкой, представленной ЭК с округлыми ядрами и ГМК. Веноз­ное колено петли имеет значительно больший просвет, чаще овальной формы. Ядра эндотелиоцитов в нем представляются бо­лее уплощенными и вытянутыми (рис.8В, Г).

На срезах, расположенных в средней части петли, отмечается постепенное сближение этих сосудов. При этом их дифференци­альные признаки, описанные выше, сохраняются. По мере при­ближения к верхушке петли сосуды оказываются лежащими вплотную друг к другу, в одном соединительнотканном футляре. Артериальное колено имеет более толстую стенку за счет лейомиоцитов и малый просвет, а венозное отличается тонкой стенкой, большим просветом и как бы распластывается на артериальном колене, частично охватывая его.

На верхушке петли происходит постепенное слияние сосудов. Та часть их стенок, которыми они непосредственно соприкасают­ся, становится все тоньше и, наконец, превращается в простую цитоплазматическую перегородку, общую для двух сосудов. Остальная часть стенки обоих сосудов также является общей и, как правило, не содержит гладких мышечных клеток (рцс.8В, Г).

На срезах, сделанных на уровне ангиобластического выроста верхушки петли, видна лишь группа эндотелиальных клеток с едва различимым просветом или без него. Признаков деления на два сосуда выявить невозможно.

Поскольку в описываемые периоды онтогенеза человека в боль­шом сальнике иного типа ангиогенеза нет, мы называем его ПЕТЛЕВИДНЫМ ростом сосудов, который, вероятно, начинается с момента установления в организме плода замкнутой кровеносной системы.

Петлевидный рост сосудов формирует кровеносное русло, со­стоящее из приносящих и выносящих кровь отделов. Принося­щий кровь сосуд - артериальная, а выносящий - венозная части системы. Как отмечалось ранее, в начальных отделах кровеносной сети сальника можно видеть четко выраженную дифференцировку сосудов на артериальные и венозные, а в дистальных она настоль­ко стирается, что сосудистые петли в световом микроскопе имеют вид эндотелиальной трубки. Вместе с тем исследование серийных полутонких срезов опровергает такое представление, поскольку ус­тановлено, что на всем протяжении петли в ней четко прослежива­ются морфологические признаки принадлежности приносящего колена к артериальному, а выносящего - к венозному звеньям кро­веносной сети. У основания петли данные признаки особенно чет­ко выражены.

Следовательно, сосуды с центробежным током крови с самого начала своего появления приобретают морфологические признаки артериального, а с центростремительным - венозного отделов сети. Это означает, что морфогенез внутриорганных сосудов начинается с закладки посредством петлевидного роста системы артерий и вен, артериол и венул.

На верхушке петли можно выделить наружную и внутреннюю дуги. Наружная дуга петли изнутри выстлана одним слоем ЭК. Внутреннюю дугу, вероятно, следует представить себе в виде гре­бешка из двух слоев эндотелиоцитов, люминальная поверхность которых с одной стороны обращена в артериальный, а с другой - в венозный отделы петли. Аблюминальные поверхности обоих пла­стов, естественно, оказываются обращенными друг к другу.

Рост сосудистой петли, как нам представляется, осуществляется следующим образом. За счет размножения клеток, составляющих почку роста, происходит удлинение наружной дуги верхушки пет­ли. Поскольку в верхушке сосудистой петли происходит смена направления кровотока, то и эндотелиоциты получают соответствую­щую стимуляцию к дифференцировке по артериальному или ве­нозному типам. Степень выраженности ее, вероятно, тем больше, чем ближе эти клетки к артериальному или венозному отделам петли.

Таким образом, в процессе роста петли наружная дуга ее вер­хушки с почкой роста выполняет функцию освоения новых терри­торий развивающегося органа и обеспечения «строительным материалом» обоих колен петли. Внутренняя дуга петли (гребе­шок) осуществляет в основном разделительную функцию, делая возможным удлинение обоих колен.

Преобразование сосудистых петель может осуществляться либо путем разделения на две петли, одна из которых продолжает рост основной (материнской), либо образованием на них одиночного дочернего сосуда. Формирование описанных ранее центров раз­множения сосудов также происходит по первому из названных способов, с той лишь разницей, что дочерние петли образуются по ходу материнской петли через очень малые промежутки ее после­дующего роста. Это подтверждается наблюдением за процессом «разворачивания» центров размножения сосудов в более поздние сроки.

Скорее всего почка роста верхушки петли и гребешок внутрен­ней ее дуги расположены по одному вектору. Направление роста петли, по-видимому, определяется влиянием на ночку стимулято­ров ангиогенеза (СА). При действии на нее СА, исходящих из дру­гого участка ткани, она отвечает не изменением направления, а формированием дочерней почки роста (ночка от почки), которая, развиваясь, образует куполообразное выпячивание на верхушке петли с пассивным заполнением его кровью. Материнская почка роста, продолжая свой рост в прежнем направлении, понемногу отдаляется от дочерней почки. Одновременно происходит сближе­ние дочерней почки роста с гребешком внутренней дуги петли. На­ступает момент, когда гребешок начинает постепенно разделять основание куполообразного выпячивания с дочерней почкой роста на две части, то есть перегораживать его. Вследствие этого крове­наполнение дочернего выпячивания из пассивного превращается в активное: кровь из артериального материнского поступает в арте­риальное дочернее колено, а оттуда через сформировавшуюся вер­хушку в венозное дочернее колено и далее в венозное колено материнской петли (рис.9.I).

Одиночный дочерний сосуд образуется тогда, когда дочерняя почка роста возникает не по средней линии, а асимметрично. В этом случае не происходит разделения гребешком внутренней дуги возникшего куполообразного выпячивания, что приводит к обра­зованию одиночного сосуда, причем, как правило, со стороны ар­териального отдела петли.

Исследование петлевидного роста позволило установить следу­ющий факт: верхушка сосудистой петли с почкой роста является единственной зоной, обеспечивающей одновременно рост и деле­ние петли. Места синхронного ветвления артерии и вены указыва­ют на то, что здесь в свое время была верхушка материнской петли, которая образовала дочернюю петлю и продолжала свой рост.

Как видно, петлевидный рост сосудов формирует в органе сосу­дистое дерево, в котором стволовыми являются пары из артерий и вен, а терминальными-сосудистые петли. Обменные функции в такой кровеносной системе могут выполнять лишь те ее отделы, которые имеют наименьшую степень дифференцировки, то есть дистальные сосудистые пары с петлевидными сосудами. Поэтому чем «раскидистее» сосудистое древо, тем труднее ему обеспечивать обменные процессы на освоенной территории развивающегося ор­гана.

Уже на 14-15-й неделе эмбриогенеза между петлевидными вы­ростами соседних центров размножения сосудов возникают ци­топлазм этические мостики (рис.7 В, Г). Они образуются в результате смыкания между собой почек роста верхушек двух пе­тель и в последующем превращаются в сосуды, обеспечивающие кровоток по ним (рис.6 Д). Сходное явление было описано при стимуляции ангио1-енеза в сальнике с помощью убитых излучени­ем опухолевых клеток: обнаружено образование эндотелиоцитами на верхушках почек роста длинных нитевидных отростков. Отростки смежных отпрысков могут сливаться и образовывать капилляр­ную петлю (349а). Поскольку новообразованный сосуд соединяет верхушки двух петель, кровоток в нем самом должен носить пере­межающийся характер в зависимости от перепадов давления кро­ви в петлевидных сосудах.

Известно, что свойством перемежающегося кровотока в крове­носной системе обладают только капилляры. Таким образом, сли­яние почек роста двух петлевидных сосудов приводит к формированию в кровеносном русле большого сальника первого капиллярного анастомоза. Учитывая место и способ его возникно­вения, мы называли СОЕДИНИТЕЛЬНЫМ капилляром. Из из­ложенного вместе с тем следует, что появление соединительного капилляра знаменует собой завершение петлевидного роста для данной конкретной пары сосудистых петель в том смысле, что верхушка каждой из них перестает быть главным источником об­разования новых сосудистых петель.

Число соединительных капилляров в кровеносной сети органа быстро нарастает. При этом они устанавливают связи не только между сосудистыми петлями разных центров размножения, но и внутри каждого из них.

По нашему мнению, физиологическое значение соединитель­ных капилляров состоит в следующем: связывая петлевидные со­суды, они обеспечивают интеграцию кровотока на качественно новом уровне, резко увеличивая степень надежности и функцио­нальной лабильности всего интраорганного кровеносного русла. Появление соединительных капилляров означает начало в крове­носной сети большого сальника периода ДЕФИНИТИВНОГО КАПИЛЛЯРООБРАЗОВАНИЯ, знаменующего собой одновременно и начало формирования ДЕФИНИТИВНОГО ГЕМОМИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО РУСЛА.

Рост сальника приводит к увеличению расстояния между сосу­дистыми петлями, связанными соединительными капиллярами, что является стимулом для дальнейшего усложнения кровеносной системы органа. В связи с этим, начиная с 16-17-й недели эмбри­огенеза, на соединительных капиллярах возникают почки роста. Их принципиальная особенность заключается в том, что они появ­ляются на одиночно идущих сосудах с перемежающимся кровото­ком (на соединительных капиллярах) и обеспечивают образование новых сосудов капиллярного типа, то есть осуществляется рост по принципу «капилляр от капилляра» (рис.7Г). Почки роста ближай­ших СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ капилляров, сливаясь между собой, образуют ИСТИННЫЕ капилляры, которые, в свою очередь, также дают новые отпрыски. В итоге в сальнике формируются капил­лярные сети.

Из изложенного следует, что капиллярные сети органа возника­ют на основе разветвленной системы параллельно идущих артерий и вен, связанных между собой в терминальных отделах кровенос­ного русла петлевидными сосудами, которые объединены соеди­нительными капиллярами (рис.9.II).

В этот период соотношение артериол и венул составляет 1:1, что является следствием их происхождения из петлевидных сосу­дов. Артериолы, как правило, не достигают своей морфологиче­ской зрелости, гладкомышечный слой в них прерывистый. Диаметр венул лишь незначительно превышает диаметр артериол. Продолжается пролиферация сосудистых петель, их доля среди других сосудистых образований остается главной. Терминальные сосудистые петли по-прежнему являются основой для формирова­ния соединительных капилляров. Происходит обогащение связей сосудистых петель с другими элементами сосудистой конструк­ции, в частности: а) с венулами, входящими в состав сосудистых пар; б) с венозными коленами других сосудистых петель; в) с фор­мирующейся капиллярной сетью. Отдифференцировать пре- и по­сткапилляры в этот период не представляется возможным.

В описываемую фазу ангиогенеза начинают формироваться и модули гемомикроциркуляторного русла. Их морфологической особенностью является незавершенность конструкции. В частно­сти, сосудистые пары (артериолы и венулы) отграничивают терри­торию таких модулей не полностью, в связи с чем одна из сторон модуля оказывается представленной капиллярами, входящими в общую для смежных модулей капиллярную сеть.

Стало быть, у плода, имеющего замкнутую кровеносную систе­му, освоение увеличивающейся массы тканей развивающегося ор­гана осуществляется посредством петлевидного роста сосудов. Биологическая целесообразность такого типа раннего васкулогенеза заключается в уникальном совмещении роста сосудистых пе­тель с непрерывностью циркуляции крови в них. Петлевидный рост сосудов создает в органе примитивное гемомикроциркуляторное русло, в котором малодифференцированные артериальный и венозный отделы выполняют одновременно транспортную и об­менную функции. Слияние почек роста двух петлевидных сосудов приводит к образованию соединительного капилляра. С одной сто­роны, это означает завершение петлевидного роста в данном фраг­менте капиллярной сети, с другой - начало в нем периода дефинитивного капиллярообразования. В процессе капиллярообразования следует выделять формирование соединительных и ис­тинных капилляров. При этом истинные капилляры возникают на основе соединительных, и по мере их роста в органе образуются дефинитивные капиллярные сети. С началом периода капилляро-образования связано возникновение in situ аутохтонных ангиобластических структур (рис.7А,Б), которые нередко содержат в просвете эритроциты и с помощью цитоплазматических выростов ЭК соединяются с предсуществующими кровеносными сосудами (рис.8А,Б). Эти автономно образующиеся структуры следует рас­сматривать как дополнительный морфологический субстрат капиллярогенеза. Капиллярогенез, как процесс формирования специализированного органного обменного звена кровеносного русла, является не начальным, а завершающим этапом внутриорганного ангиогенеза, знаменующим собой развитие в органе гемомикроциркуляторного русла.

Итак, петлевидный рост сосудов создает в органе разветвленное примитивное сосудистое дерево, ствол и каждая из ветвей которого состоят из двух сосудов (артериального и венозного), заканчиваю­щихся петлей с почкой роста на вершине. Эти ветви в процессе своего роста, делят территорию органа на отдельные сегменты. На­ступает момент, когда сосудистые петли, завершающие каждую из ветвей, смыкаются своими почками роста и полностью отграни­чивают (окольцовывают) участок ткани органа (рис.9.IV). Как ука­зывалось ранее, слияние почек роста верхушек двух петель приводит к образованию между ними соединительного капилляра. Следовательно, сначала образуется МОДУЛЬ (11), замыкающая сторона которого представлена не двумя, а одним сосудом - так называемый НЕЗАВЕРШЕННЫЙ МОДУЛЬ. При этом сначала происходит объединение посредством соединительного капилляра верхушек двух петель, принадлежащих разным ветвям сосудистого дерева. По-видимому, слияние почек роста обеих петель не озна­чает прекращения роста их внутренних дуг. В данной ситуации гребешки внутренних дуг этих петель продолжают расти навстречу друг другу, постепенно разделяя соединительный капилляр на два канала. Смыкание гребешков приводит к полному разделению кровотока в соединительном капилляре: артериальное колено од­ной петли сливается с артериальных коленом другой, соответст­венно венозное колено одной петли - с венозным коленом другой. Хотя, конечно, полностью исключить возможность обратного сое­динения мы не можем (рис.9.III). В итоге процесс отграничения участка органа посредством сосудистых пар оказывается завершившимся - формируется ДЕФИНИТИВНЫЙ МОДУЛЬ, а микрососуды последней замыкающей стороны преобразуются в артериолу и венулу (17).

После замыкания модуля основная масса петлевидных сосудов оказывается обращенной внутрь его. Кроме петель, ДЕФИНИ­ТИВНЫЕ МОДУЛИ содержат и одиночные сосудистые выросты, которые возникают как вариант роста петлевидного сосуда и всег­да связаны с артериальным коленом сосудистой петли. Интегра­ция верхушек двух петель приводит к появлению соединительного капилляра. В некоторых случаях этот сосуд может подвергнуться расщеплению, как это было показано выше, что приводит к разде­лению модуля на два. Постоянным явлением становится соедине­ние почки роста петлевидного сосуда с венулой, входящей в состав модуля. Часто почка роста верхушки петлевидного сосуда смыка­ется с венозным коленом другой петли, в результате чего кровь из артериального колена петли может направляться и в венозное ко­лено другой петли. Сравнительно редко сосудистый зачаток вер­хушки петли замыкается на собственное венозное колено. В этом случае поток крови из артериального колена петли делится на два рукава. Большинство из перечиненных способов соединения сосу­дистых петель приводит к образованию магистральных капилля­ров.

Одиночный сосудистый зачаток, связанный с артериальным коленом другого петлевидного сосуда, в ходе своего роста чаще всего устанавливает связь с венозным коленом другого петлевид­ного сосуда. Вторым по частоте способом является соединение его с венулой; изредка он соединяется с верхушкой другой сосудистой петли. Встречаются и более сложные соединения.

Одновременно на базе соединительных и магистральных ка­пилляров идет формирование капиллярных сетей и дифференцировка артериальных и венозных сегментов. Специализация сопровождается трансформацией самих петлевидных сосудов, в части которых развивается физиологическая атрофия одного из колен, приводящая в ряде случаев к исчезновению петли и образованию сосуда с артериальным и венозным сегментами. Атрофии подвергаются большей частью артериальные колена, что обуслов­ливает характерное для гемомикроциркуляторного русла превали­рование венозного отдела над артериальным.

В ходе ГИСТОГЕНЕТИЧЕСКОГО ангиогенеза в большом сальнике ШУНТЫ (переносят оксигенированную кровь) образу­ются из ПОЛУШУНТОВ (переносят смешанную кровь). НЕВЕТВЯЩИЕСЯ полушунты образуются из магистральных капилляров, из соединительных капилляров в процессе атрофии их петель и из петлевидного микрососуда, утратившего почку рос­та. ВЕТВЯЩИЕСЯ полушунты образуются из неветвящихся. Дифферецировка шунтов и полушунтов сопровождается развити­ем в них гладкомышечных структур, способных выполнять роль регуляторов кровотока.

Итак, сосудистый модуль как морфофункциональная единица внутриорганной кровеносной сети в онтогенезе проходит следую­щие основные этапы своего становления: 1) формирование границ модуля за счет петлевидного роста сосудов; 2) установление интег­рационных связей на территории модуля посредством соедини­тельных и магистральных капилляров; 3) развитие истинной капиллярной сети на базе соединительных и магистральных ка­пилляров; 4) возникновение пре- и посткапилляров сначала из сегментов соединительных и магистральных капилляров, а затем из истинных капилляров; 5) дифференцировка и специализация части петлевидных микрососудов, соединительных и магистраль­ных капилляров в венулярные и артериолярные коллатерали, а также в артериоловенулярные анастомозы (полушунты и шунты).