10. Тонкая кишка: морфофункциональная характеристика, развитие, строение стенки тонкой кишки. Кишечные ворсинки и кишечные крипты: строение, клеточный состав и функции.

Тонкая кишка

В тонкой кишке подвергаются химической обработке все виды питательных веществ — белки, жиры и углеводы.

В переваривании белков участвуют ферменты панкреатического сока (трипсин, химотрипсин, коллагеназа, эластаза, карбоксилаза) и кишечного сока (аминопептидаза, лейцинаминопептидаза, аланинаминопептидаза, три- пептидазы, дипептидазы, энтерокиназа).

Энтерокиназа вырабатывается клетками слизистой оболочки кищки в неактив­ной форме (киназоген), обеспечивает превращение неактивного фермента трипси- ногена в активный трипсин. Пептидазы обеспечивают дальнейший последователь­ный гидролиз пептидов, начавшийся в желудке, до свободных аминокислот, кото­рые всасываются эпителиоцитами кишечника и поступают в кровьВ переваривании углеводов также участвуют ферменты поджелудоч­ной железы и кишечного сока: р-амилаза, амило-1,6-глюкозидаза, олиго-1,6- глюкозидаза, мальтаза (_а-глюкозидаза), лактаза, которые расщепляют по­лисахариды и дисахариды до простых Сахаров (моносахаридов) — глюко­зы, фруктозы, галактозы, всасываемых эпителиоцитами кишки и поступа­ющих в кровь.

Переваривание жиров осуществляют панкреатические липазы, расщеп­ляющие триглицериды, и кишечная липаза, обеспечивающая гидролитичес­кое расщепление моноглицеридов. Продуктами расщепления жиров в ки­шечнике являются жирные кислоты, глицерин, моноглицериды. В тонкой кишке происходит также процесс всасывания продуктов расщепле­ния белков, жиров и углеводов в кровеносные и лимфатические сосуды. Кроме того, кишечник выполняет механическую функцию: протал­кивает химус в каудальном направлении. Эта функция осуществляется бла­годаря перистальтическим сокращениям мышечной оболочки кишечника. Эндокринная функция, выполняемая специальными секреторными клетками, заключается в выработке биологически активных веществ — се- ротонина, гистамина, мотилина, секретина, энтероглюкагона, холецистоки- нина, панкреозимина, гастрина и ингибитора гастрина.

Развитие. Тонкая кишка начинает развиваться на 5-й неделе эмбриоге­неза. Эпителий ворсинок, крипт и дуоденальные жёлезы тонкой кишки образуются из кишечной энтодермы. На первых этапах дифференцировки эпителий однорядный кубический, затем он становится двухрядным при­зматическим, и, наконец, на 7—8-й неделе образуется однослойный при­зматический эпителий. На 8—10-й неделе развития возникают ворсинки и крипты. В течение 20—24-й недели формируются циркулярные складки. К этому времени появляются и дуоденальные железы. Клетки кишечного эпи­телия у 4-недельного эмбриона не дифференцированы и характеризуются высокой пролиферативной активностью. Дифференцировка эпителиоцитов начинается на 6—12-й неделе развития. Появляются столбчатые (каемчатые) эпителиоциты, для которых характерно интенсивное развитие микроворси­нок, увеличивающих резорбционную поверхность. Гликокаликс начинает формироваться к концу эмбрионального — началу плодного периода. В это время в эпителиоцитах отмечаются ультраструктурные признаки резорб­ции — большое число везикул, лизосом, мультивезикулярных и мекони- альных телец.

Бокаловидные экзокриноциты дифференцируются на 5-й неделе разви­тия, эндокриноциты — на 6-й неделе. В это время среди эндокриноцитов преобладают переходные клетки с недифференцированными гранулами, выявляются ЕС-клетки, G-клетки и S-клетки. В плодном периоде преобла­дают ЕС-клетки, большинство из которых не сообщается с просветом крипт («закрытый» тип); в более позднем плодном периоде появляется «откры­тый» тип клеток. Экзокриноциты с ацидофильными гранулами малодиффе- ренцированы у эмбрионов и плодов человека. Собственная пластинка сли­зистой оболочки и подслизистая основа тонкой кишки образуются из ме­зенхимы на 7—8-й неделе эмбриогенеза. Гладкая мышечная ткань в стенке тонкой кишки развивается из мезенхимы неодновременно в различных уч тках кишечной стенки: на 7—8-й неделе появляется внутренний циркуляр­ный слой мышечной оболочки, затем на 8—9-й неделе — наружный про­дольный слой, и, наконец, на 24—28-й неделе развития плода возникает мышечная пластинка слизистой оболочки. Серозная оболочка тонкого кишеч­ника закладывается на 5-й неделе эмбриогенеза из мезенхимы (ее соедини­тельнотканная часть) и висцерального листка мезодермы (ее мезотелий).

Строение. Стенка тонкой кишки построена из слизистой оболочки, под­слизистой основы, мышечной и серозной оболочек (рис. 273, А, Б, В).

Внутренняя поверхность тонкой кишки имеет характерный рельеф благодаря наличию ряда образований — циркулярных складок, вор­синок и крипт (кишечные железы). Эти структуры увеличивают общую поверхность тонкого кишечника, что способствует выполнению его основ­ных функций пищеварения. Кишечные ворсинки и крипты являются основ­ными структурно-функциональными единицами слизистой оболочки тон­кого кишечника.

Циркулярные складки (plicae circulares) образованы слизистой оболочкой и подслизистой основой.

Кишечные ворсинки (villi intestinales) представляют собой выпя­чивания слизистой оболочки пальцевидной или листовидной формы, сво­бодно вдающиеся в просвет тонкой кишки.

Форма ворсинок у новорожденных и в раннем постнатальном периоде пальце­видная, а у взрослых уплощенная — листовидная (или языковидная). Ворсинки уп­лощенной формы имеют две поверхности — краниальную и каудальную и два края (гребни).

Число ворсинок в тонкой кишке очень велико. Больше всего их в две­надцатиперстной и тощей кишке (22—40 ворсинок на 1 мм²), несколько меньше — в подвздошной кишке (18—31 ворсинка на 1 мм²). В двенадцати­перстной кишке ворсинки широкие и короткие (высота их 0,2—0,5 мм), в тощей и подвздошной кишке они несколько тоньше, но выше (до 0,5—1,5 мм). В образовании каждой ворсинки участвуют структурные элементы всех слоев слизистой оболочки. ,

Кишечные крипты (железы) (cryptae seu glandulae intestinales) представляют собой углубления эпителия в виде многочисленных трубочек, лежащих в собственной пластинке слизистой оболочки (см. рис. 273, А, В). Их устья открываются в просвет между ворсинками. На 1 мм² поверхности кишки приходится до 100 крипт, а всего в тонком кишечнике более 150 млн крипт. Каждая крипта имеет длину около 0,25—0,5 мм, диаметр до 0,07 мм. Общая площадь крипт в тонком кишечнике составляет около 14 м² .

Слизистая оболочка тонкой кишки состоит из однослойного при­зматического каемчатого эпителия (epithelium simplex columnarum limbatum), собственного слоя слизистой оболочки (lamina propria mucosae) и мышечно­го слоя слизистой оболочки (lamina muscularis mucosae).

Эпителиальный пласт тонкой кишки содержит четыре основные популяции клеток — столбчатые эпителиоциты (epitheiiocyti colum- nares), бокаловидные экзокриноциты (exocrinocyti calciformes), клетки Па- нета или экзокриноциты с ацидофильными гранулами (exocrinocyti cum gzanulis acidophilis), эндокриноциты (endocrinocyti), а также М-клетки, яв­ляющиеся модификацией столбчатых эпителиоцитов. Источником развития этих популяций являются стволовые клетки, находящиеся на дне крипт, из которых вначале образуются коммитированные клетки-предшественники, которые делятся митозом и дифференцируются в конкретный вид эпители­оцитов. Клетки-предшественники также находятся в криптах,- а в процессе дифференцировки перемещаются в направлении вершины ворсинки, где располагаются дифференцированные клетки, неспособные к делению, ко­торые здесь заканчивают жизненный цикл и слущиваются. Весь цикл об­новления эпителиоцитов у человека составляет 5—6 сут.

Таким образом, эпителий крипт и ворсинок представляет единую сис­тему, в которой можно выделить несколько компартментов клеток, нахо­дящихся на различных стадиях дифференцировки, и каждый компартмент составляет около 7—10 слоев клеток. Все клетки кишечной крипты представляют собой один клон, т.е. являются потомками одной стволовой клетки. Первый компартмент представлен 1—5 рядами клеток в базальной части крипт — коммитированными клетками-предшественниками всех че­тырех видов клеток — столбчатых, бокаловидных, панетовских и эндокрин­ных. Панетовские клетки, дифференцирующиеся из стволовых клеток и кле­ток-предшественников, не перемещаются, а остаются на дне крипт. Осталь­ные клетки после 3—4 делений клеток-предшественников в криптах (деля­щаяся транзитная популяция, составляющая 5—15-е ряды клеток) переме­щаются в ворсинку, где составляют транзитную неделящуюся популяцию и популяцию дифференцированных клеток. Физиологическая регенера­ция (обновление) эпителия в комплексе крипта — ворсинка обеспечива­ется митотическим делением клеток-предшественников. В основе ре пара- тивной регенерации лежит подобный механизм, и дефект эпителия ликвидируется размножением клеток. Кроме эпителиоцитов, в эпителиаль­ном пласте могут находиться лимфоциты, располагающиеся в межклеточ­ных пространствах и далее мигрирующие в 1. propria и отсюда в лимфока- пилляры. Лимфоциты стимулируются антигенами, попадающими в кишеч­ник, и играют важную роль в иммунологической защите кишечника.

Строение кишечной ворсинки. С поверхности каждая кишечная* ворсинка выстлана однослойным призматическим эпителием (см. рис. 273, Б). В эпите­лии различают три основных вида клеток: столбчатые эпителиоциты (и их раз­новидность — М-клетки), бокаловидные экзокриноциты, эндокриноциты.

Столбчатые эпителиоциты ворсинки (epitheiiocyti columnares villi), или энтероциты, составляют основную массу эпителиального пласта, покрываю­щего ворсинку. По форме это призматические клетки, имеющие высоту око­ло 22—26 мкм и ширину около 8 мкм. Они характеризуются выраженной полярностью строения, что отражает их функциональную специализацию — обеспечение резорбции и транспорта веществ, поступающих с пищей.

На апикальной поверхности клеток имеется исчерченная каемка (limbus striatus), образованная множеством микроворсинок (рис. 274). Коли­чество микроворсинок на 1 мкм² поверхности клетки составляет от 60 до 90. Высота каждой микроворсинки у человека около 0,9—1,25 мкм, диаметр — 0,08—0,11 мкм, промежутки между микроворсинками равны 0,01—0,02 мкм. Благодаря огромному числу микроворсинок поверхность всасывания киш­ки увеличивается в 30—40 раз. В микроворсинках имеются тонкие филамен­ты и микротрубочки. В каждой микроворсинке имеется центральная часть, где вертикально расположен пучок актиновых микрофиламентов, которые соединены с одной стороны с плазмолеммой верхушки ворсинки, а в ос­новании ворсинки соединяются с терминальной сетью — горизонтально ориентированными микрофиламентами в апикальной части цитоплазмы энтероцита. Этот комплекс обеспечивает сокращение микроворсинок в про­цессе всасывания. На поверхности микроворсинок расположен гликока- ликс, представленный липопротеидами и гликопротеинами (см. рис. 274; рис. 275).

В плазмолемме и гликокаликсе микроворсинок исчерченной каемки обнаружено высокое содержание ферментов, участвующих в расщеплении и транспорте всасывающихся веществ: фосфатазы, нуклеозидцифосфатазы, L-, D-гликозидазы, аминопептидазы и др. Содержание фосфатаз в эпите­лии тонкой кишки превышает их уровень в печени почти в 700 раз, причем ³/₄ их количества находится в каемке. Установлено, что расщепление пище­вых веществ и всасывание их наиболее интенсивно происходят в области исчерченной каемки. Эти процессы получили название пристеночного и мембранного пищеварения в отличие от полостного, совершаю­щегося в просвете кишечной трубки, и внутриклеточного (см. с. 585).

В апикальной части клетки имеется хорошо выраженный тер­минальный слой, который состоит из сети филаментов, расположенных па­раллельно поверхности клетки. Терминальная сеть содержит актиновые и миозиновые микрофиламенты и соединена с межклеточными контактами на боковых поверхностях апикальных частей энтероцитов В апикальных частях энтероцитов расположены соединительные комплек­сы, состоящие из двух типов межклеточных контактов (соединений) плот­ных изолирующих контактов (zonula occludens) и адгезивных поясков, или лент (zonula adherens), соединяющих соседние клетки и закрывающих сообщение между просветом кишки и межклеточными пространствами.

При участии микрофиламентов терминальной сети обеспечивается за­крытие межклеточных щелей между энтероцитами, что предотвращает по­ступление в них различных веществ в процессе пищеварения. Под терми­нальной сетью в апикальной части энтероцита расположены трубочки и цистерны гладкой эндоплазматической сети, участвующие в процессах вса­сывания жиров, а также митохондрии, обеспечивающие энергией процес­сы всасывания и транспорта метаболитов.

В базальной части столбчатого эпителиоцита находятся ядро овальной формы, синтетический аппарат — рибосомы и гранулярная эндоплазматическая сеть. Аппарат Гольджи расположен над ядром, при этом его цистерны лежат вертикально по отношению к поверхности энтероцита. Формирующиеся в области аппарата Гольджи лизосомы и секреторные ве­зикулы перемещаются в апикальную часть клетки и локализуются непос­редственно под терминальной сетью и вдоль латеральной плазмолеммы.

Характерно наличие между базальными частями энтероцитов широких межклеточных пространств, ограниченных их латеральными плазмолемма- ми (см. рис. 274, Б). На латеральных плазмолеммах имеются складки и отро­стки, которые соединяются с остростками соседних клеток. При активном всасывании жидкости складки расправляются и объем межклеточного про­странства увеличивается. В базальных частях энтероцитов имеются тонкие латеральные базальные отростки, контактирующие с подобными отростка­ми соседних клеток и лежащие на базальной мембране. Базальные отростки соединены простыми контактами и обеспечивают закрытие межклеточного пространства между энтероцитами. Наличие межклеточных пространств та­кого типа характерно для эпителиев, участвующих в транспорте жидкости; при этом эпителий функционирует как селективный барьер.

В латеральной плазмолемме энтероцита локализуются энзимы транспорта ионов (Na⁺, К⁺-АФТаза), играющие важную роль в переносе метаболи­тов от апикальной плазмолеммы к латеральной и в межклеточное пространство, а далее через базальную мембрану в 1. propria и капилляры.

Энтероциты выполняют также секреторную функцию, продуци­руя метаболиты и ферменты, необходимые для терминального пищеваре­ния (пристеночного и мембранного). Синтез секреторных продуктов проис­ходит в гранулярной эндоплазматической сети, а образование секреторных гранул — в аппарате Гольджи, откуда секреторные везикулы, содержащие гликопротеины, транспортируются к поверхности клетки и локализуются в апикальной цитоплазме под терминальной сетью и вдоль латеральной плаз­молеммы.

М-клетки (клетки с микроскладками) являются разновидностью энте­роцитов, они располагаются на поверхности групповых лимфатических фолликулов (пейеровых бляшек) и одиночных лимфатических фолликулов. Они имеют уплощенную форму, малое число микроворсинок и получили свое название в связи с наличием на их апикальной поверхности микро­складок. С помощью микроскладок они способны захватывать макромоле­кулы из просвета кишки и формировать эндоцитозные везикулы, транспор­тируемые к базолатеральным плазмолеммам и далее в межклеточное про­странство. Таким образом могут поступать из полости кишки антигены, которые привлекают лимфоциты, что стимулирует иммунный ответ в лим­фоидной ткани кишечника.

Бокаловидные экзокриноциты (exocrinocyti caliciformes) в ворсинках рас­положены поодиночке среди столбчатых клеток (см. рис. 273, Б). Число их увеличивается по направлению от двенадцатиперстной кишки к подвздош­ной. По своему строению это типичные слизистые клетки. В них наблюдают­ся циклические изменения, связанные с накоплением и последующим вы­делением слизи. В фазе накопления секрета ядра этих клеток оказываются прижатыми к их основанию, в цитоплазме же клеток над ядром видны капли слизи. Аппарат Гольджи и митохондрии располагаются около ядра. Формирование секрета происходит в области аппарата Гольджи. В стадии на­копления слизи в клетке обнаруживается большое число сильно изменен­ных митохондрий. Они крупные, светлые, с короткими кристами. После выделения секрета бокаловидная клетка становится узкой, ядро ее умень­шается, цитоплазма освобождается от гранул секрета. Слизь, выделяемая бокаловидными экзокриноцитами, служит для увлажнения поверхности слизистой оболочки кишечника и этим способствует продвижению пище­вых частиц, а также участвует в процессах пристеночного пищеварения (см. с. 584). Под эпителием ворсинки находится базальная мембрана, за которой следует рыхлая волокнистая соединительная ткань собственной пластинки слизистой оболочки. В ней проходят кровеносные и лимфатические сосуды и нервы, ориентированные вдоль ворсинки. В строме ворсинки всегда присутствуют отдельные гладкие мышечные клетки — производные мышеч­ного слоя слизистой оболочки. Пучки гладких миоцитов обвиты сетью ре­тикулярных волокон, которые связывают их со стромой ворсинки и базаль­ной мембраной. Сокращение миоцитов способствует проталкиванию всасы­вающихся продуктов гидролиза пищи в кровь и лимфу ворсин кишечника. Другие пучки гладких мышечных клеток, проникающие в подслизистую ос­нову, образуют циркулярные слои вокруг проходящих там сосудов. Сокра­щение этих мышечных групп регулирует кровоснабжение органа.

Строение кишечной крипты. Эпителиальная выстилка кишечных крипт содержит стволовые клетки, клетки-предшественники столбчатых эпители­оцитов, бокаловидных экзокриноцитов, эндокриноцитов и клетки Панета на всех стадиях развития (экзокриноциты с ацидофильными гранулами).

Столбчатые эпителиоциты составляют основную массу эпителиальной выстилки крипт. По сравнению с аналогичными клетками ворсинок они бо­лее низкие, имеют более тонкую исчерченную каемку и базофильную ци­топлазму. В эпителиоцитах нижней половины крипт часто видны фигуры митоза. Эти элементы служат источником регенерации как для эпителиаль­ных клеток ворсинок, так и для клеток крипт. Бокаловидные экзокриноциты постоянно находятся в криптах, их строение сходно с описанными в вор­синке. Экзокриноциты с ацидофильными гранулами (exocrinocyti cum granulis acidophilis), или клетки Панета, располагаются группами или поодиночке на дне крипт (см. рис. 273,В). В их апикальной части видны плотные сильно пре­ломляющие свет гранулы. Эти гранулы резко ацидофильны, окрашиваются эозином в ярко-красный цвет, растворяются в кислотах, но устойчивы к щелочам. Цитохимически в гранулах обнаружены белково-полисахаридный комплекс, ферменты, лнзоцнм. В цитоплазме базальной части обнаруживает­ся значительная базофилия. Вокруг большого округлого ядра располагается немного митохондрий, над ядром находится аппарат Гольджи. Ацидофилия гранул обусловлена наличием богатого аргинином белка. В клетках Панета выявлено большое количество цинка, а также ферментов — кислой фосфа- тазы, дегидрогеназ и дипептидаз. Наличие в этих клетках ряда ферментов указывает на участие их секрета в процессах пищеварения — расщеплении дипептидов до аминокислот. Не менее важной является антибактериальная функция секрета, связанная с выработкой лизоцима, который разрушает клеточные стенки бактерий и простейших. Таким образом, клетки Панета играют важную роль в регуляции бактериальной флоры тонкого кишечника.

Эндокриноцитов в крипте значительно больше, чем в ворсинках.

Наиболее многочисленными являются ЕС-клетки, секретирующие се­ротонин, мотилин и вещество Р. А-клетки, продуцирующие эн- тероглюкагон, малочисленны. S-клетки, вырабатывающие секретин, распределены в разных отделах кишечника нерегулярно. Кроме того, в ки­шечнике найдены I-клетки, секретирующие холецистокинин и пан- креозимин — биологически активные вещества, оказывающие стимули­рующее действие на функции поджелудочной железы и печени. Обнаруже­ны также G-клетки, вырабатывающие гастрин, D- и D_{-клетки, продуци­рующие активные пептиды (соматостатин и вазоактивный интестинальный пептид — ВИП) (см. главу XVI и табл. 1).

Для собственной пластинки слизистой оболочки (см. рис. 273, А, Б) ха­рактерно содержание большого количества ретикулярных волокон. Они об­разуют густую сеть по всей собственной пластинке и, подходя к эпителию, участвуют в образовании базальной мембраны. С ретикулярными волокнами тесно связаны отростчатые клетки, сходные по строению с ретикулярными клетками кроветворных органов. В собственной пластинке постоянно встре­чаются эозинофилы, лимфоциты, а также плазматические клетки. В ней рас­положены сосудистые и нервное сплетения.

Мышечная пластинка слизистой оболочки состоит из двух слоев: внутрен­него циркулярного и наружного (более рыхлого) — продольного (см. рис. 273, А). Толщина обоих слоев около 40 мкм. В них имеются и косо идущие пучки мышечных клеток. От внутреннего циркулярного мышечного слоя отдельные мышечные клетки отходят в собственную пластинку слизистой оболочки.

Подслизистая основа нередко содержит дольки жировой ткани. В ней располагаются сосуды и подслизистое нервное сплетение.

Мышечная оболочка тонкой кишки состоит из двух слоев: внут­реннего — циркулярного (более мощного) и наружного — продольного (см. рис. 273, А). Направление хода пучков мышечных клеток в обоих слоях не строго циркулярное и продольное, а спиральное. В наружном слое завитки спирали более растянуты по сравнению с внутренним слоем. Между обо­ими мышечными слоями располагается прослойка рыхлой волокнистой со­единительной ткани, в которой находятся узлы мышечно-кишечного не­рвного сплетения и сосуды.

Функция мышечной оболочки заключается в перемешивании и протал­кивании химуса по ходу кишечника. В тонкой кишке различают сокращения двух видов. Сокращения местного характера обусловлены главным образом сокращениями внутреннего слоя мышечной оболочки. Они совершаются рит­мически — 12—13 раз в минуту. Другие сокращения — перистальтические — вызываются действием мышечных элементов обоих слоев и распространяют­ся последовательно по всей длине кишки. Перистальтические сокращения прекращаются после разрушения мышечно-кишечного нервного сплетения. Усиление перистальтики тонкой кишки происходит при возбуждении сим­патических нервов, ослабление — при возбуждении блуждающего нерва.

Серозная оболочка покрывает снаружи тонкую кишку со всех сто­рон, за исключением двенадцатиперстной кишки, которая покрыта брю­шиной только спереди, а в остальных частях имеет соединительнотканную оболочку.