Нормальный клеточный рост. Нормальный клеточный рост проходит три стадии, которые постепенно переходят одна в другую. Повсеместно рост характеризуется начальным образованием ядер, происходящим в результате митоза, за которым следует отложение цитоплазмы. Иначе говоря, первыми возникают ядра и, следовательно, ДНК, и именно они ответственны за первые стадии роста, любого органа. Увеличение органа в результате увеличения числа клеток называется гиперплазией. По мере развития процесса роста каждая клетка увеличивает свои размеры посредством увеличения массы цитоплазмы. Рост органа в результате увеличения массы цитоплазмы уже имеющихся клеток называется гипертрофией. Содержание ДНК в любом органе можно точно измерить. Количество ДНК в единичном ядре у любого данного биологического вида одинаково. Общее количество клеток, содержащееся в любом органе, можно подсчитать, разделив общее количество ДНК, определенное для данного органа, на количество ДНК, содержащееся в одном ядре.
Для определения средней массы, приходящейся на одну клетку, необходимо лишь разделить общую массу органа па количество клеток, содержащихся в данном органе. Отношение масса органа ДНК изменяется при переходе от одной нормальной стадии роста к другой по мере перехода от гиперплазии к гипертрофии. Это отношение указывает на количество цитоплазмы по отношению к содержанию ДНК в каждой клетке, и оно изменяется также в зависимости от типа замедления роста. Во время первой стадии роста ядра пролиферируют; масса цитоплазмы минимальна, и она увеличивается приблизительно с той же скоростью, что и количество ДНК. Во время этой стадии чистой гиперплазии отношение масса/ДНК не изменяется. Во второй стадии роста происходит увеличение цитоплазмы, в то время как скорость ядерной пролиферации (ДНК) снижается. Размер уже существующих клеток возрастает в результате увеличения массы цитоплазмы, а скорость увеличения количества клеток снижается.
Гиперплазия и гипертрофия происходят одновременно, но скорость гипертрофии больше, поэтому отношение масса/ДНК увеличивается, указывая на увеличение размера клеток. В третьей стадии роста происходит усиление процесса гипертрофии, а гиперплазия фактически прекращается. Существующие клетки продолжают увеличиваться в размерах, но новые клетки больше не образуются. Отношение масса/ДНК в этой стадии продолжает возрастать, указывая па дальнейшее увеличение размера клеток. Тип нарушения роста, возникающий у эмбриона или плода, зависит от того, на какой стадии роста происходит это нарушение. Нарушение клеточного роста. Уже упоминалось о существовании двух различных типов замедления роста, которые могут произойти порознь или одновременно. Гипопластический тип нарушения роста возникает при поражении эмбриона в ранние стадии беременности, во время начальной стадии его роста.
Из-за нарушения процесса митоза образуется меньше новых клеток, чем при нормально протекающем митозе, размеры органов малы и масса органов ниже нормы. Отдельные клетки обычно (по не всегда) имеют нормальное количество цитоплазмы. В противоположность этому нарушение роста, происходящее в более поздние сроки беременности, связано с совершенно другими клеточными характеристиками. Общее количество клеток в пораженных органах при этом нормальное или почти нормальное, но их размеры снижены в результате уменьшения массы цитоплазмы. Чрезмерно маленькие размеры органа в этом случае обусловлены в значительной степени сниженной массой цитоплазмы, а не уменьшением количества клеток, как это происходило в стадии гипоплазии.
Отношение масса/ДНК в пораженных органах хорошо коррелирует с этими анатомическими наблюдениями. Если масса органа ниже нормы только потому, что в нем содержится меньшее количество клеток (гипоплазия), то отношение общей массы органа к количеству ДНК в нем будет примерно таким же, как в нормально растущей ткани, если количество ядер и масса цитоплазмы снижены примерно в равной степени. С другой стороны, если в чрезмерно маленьком органе содержится приблизительно такое же количество клеточных ядер (ДНК), как и в нормально растущем органе, но масса цитоплазмы снижена, то отношение общей массы органа к количеству ДНК в нем будет ниже нормального. Масса цитоплазмы снижена, в то время как количество клеточных ядер (ДНК) сохраняется па нормальном уровне. Поражение плода во время первой стадии его роста (гиперплазия), сопровождающееся замедлением скорости деления клеток, является необратимым, даже если попытаться обеспечить оптимальное питание младенца в более поздние сроки. Поражение, происходящее во время гипертрофической стадии роста, до некоторой степени обратимо.
При соответствующем питании масса цитоплазмы увеличится до нормы, в результате чего увеличатся размеры клеток и пораженный орган приобретает нормальные размеры. У животных (крыс, обезьян, собак, свиней) были воспроизведены два варианта недостаточного питания плода, которые коррелируют с распределением поражения между различными органами, а не с замедлением их клеточных характеристик. Значение этих двух вариантов состоит в том, что они позволили выявить различное влияние, которое они оказывают на головной мозг. При первом типе нарушения перевязка кровеносных сосудов плаценты во время последней трети беременности привела к асимметричному снижению роста плода. Общая масса крыс снизилась на 20%; масса печени уменьшилась на 50%, масса головного мозга не снизилась. Кроме того, клетки печени были лишены гликогена. Отношение массы головного мозга к массе печени оказалось чрезмерно большим. Такая картина роста плода, щадящая его головной мозг, характерна для замедления роста, которое наблюдается у плодов матерей, страдающих токсикозом беременности.
Предполагают, что у этих женщин основной причиной замедления роста плода является недостаточность маточно-плацентарного кровообращения. Считают также, что высокая частота возникновения гипогликемии при этом типе замедления роста связана с зависимостью, существующей между относительно большим размером головного мозга и маленьким размером печени, лишенной гликогена. Потребности головного мозга в глюкозе превышают потребности в ней любого другого органа; снабжение глюкозой происходит главным образом из печени. Потребность в снабжении глюкозой головного мозга относительно нормального размера маленькой печенью, вероятно, имеет существенное значение в патогенезе гипогликемии у младенцев, матери которых страдают токсикозом беременности. Второй тип недостаточного питания был воспроизведен у тех же животных. Он вызывался лишением матери белка во время беременности, а не созданием препятствий в маточно-плацентарном кровообращении в поздние сроки беременности.
В результате была выявлена такая задержка роста, которая сказалась на всех органах плода в равной степени. Нарушение роста оказалось симметричным. Как масса органов, так и содержание ДНК были пониженными. Печень оказалась пораженной не в большей степени, чем любой другой орган, при этом и головной мозг не составил исключения. Имеющиеся данные демонстрируют разнородность типов замедления роста плодов. Именно существование различных типов замедления роста плодов и может быть причиной различных последствий для новорожденных, отмечаемых у человеческих младенцев, рост которых был замедлен во внутриутробном периоде. По-видимому, существуют две обширные категории замедления внутриутробного роста: замедление, вызвапное внутренними факторами, и замедление, вызванное внешними факторами.
Категория замедления, вызванного внутренними причинами, включает в себя снижение роста, происходящее в силу факторов, действующих внутри самого плода, таких, как тяжелые хромосомные или генетические-нарушения; внутриматочная инфекция, вызванная цитомегало вирусами или вирусами краснухи, или нормальное наследственное-телосложение, характеризующееся малыми размерами тела. Категория замедления, вызванного внешними факторами, подразумевает снижение роста плода вследствие недостаточной поддержки его жизнедеятельности матерью; при этом имеется в виду, что при нормальной материнской поддержке плод был бы нормальных размеров. Клинически эта форма нарушения жизнедеятельности плода наблюдается при маточно-плацентарной сосудистой недостаточности, возникающей в результате токсикоза беременности, эссеициальной гипертонии, при тяжелых, запущенных формах сахарного диабета, хронических заболеваниях почек, многоплодной беременности, рецидивирующих кровотечениях в поздние сроки беременности из нормально расположенной плаценты и, вероятно, при тяжелом хроническом недоедании матери во время беременности.
Данные о связи недостаточного питания матери с общим ростом тела плода вызвали пристальный интерес к влиянию этого состояния па рост головного мозга. Хотя еще далеко до окончательных выводов, результаты опытов на животных, описанные выше, указывают, что недостаточное питание во время периода наиболее интенсивного роста головного мозга приводит к постоянному снижению общего числа клеток. У человека этот критический период, роста, вероятно, начинается около 15-й недели беременности. Время прекращения стадии гиперплазии оценивается в пределах от 8 до 15 мес после рождения младенца. Если такой критический период действительно существует у человека, то постоянное недостаточное питание от пренатального периода до постнатальной жизни может вызвать необратимое уменьшение количества клеток и тем самым привести к снижению умственных способностей.
Доказательство в поддержку такого предположения было получено при исследовании сильно истощенны младенцев с маленькой массой при рождении, которые умерли от недостатка питания в первые несколько месяцев жизни. Количество клеток головного мозга У этих младенцев было на 60% меньше ожидаемого. У младенцев, с нормальной массой при рождении, но умерших, по-видимому, от недоедания в постнатальном периоде, количество клеток головного мозга было снижено лишь на 15—20%. В первой группе младенцев совместное влияние недоедания как в пренатальном, так и в постнатальном периодах, могло привести к более выраженному уменьшению количества клеток головного мозга, чем во второй группе, где младенцы страдали от недостаточного питапия лишь в постнатальном периоде. Тот факт, что недостаточное питание во внутриутробном периоде и в раннем младенческом возрасте может оказать устойчивое влияние на структуру мозга, убедительно доказан в опытах на животных.