Гистогенетические морфотипы органов дыхания крыс на этапах раннего и позднего фетогенеза

Цель. Морфологический анализ развертывания гистогенетической информации легочной паренхимы на этапах позднего эмбриогенеза и фетогенеза у лабораторных крыс в пределах нормы реакции с верификацией по морфометрическим критериям индивидуальных морфотипов.

Материалы и методы. Выполнено сравнительное морфологическое исследование гистогенеза энтодермальных производных легких крыс на критических периодах внутриутробного развития – позднем эмбриогенезе (14 сутки гестации), и позднем фетогенезе (20 сутки гестации) с применением морфометрической идентификации плоскостных параметров и комплекса плоскостных форм-факторов эпителиальных структур легкого. Морфометрические исследования осуществлены в программе «Морфометр» на полутонких срезах легкого крыс.

Результаты. Описаны две критических стадии гистогенеза энтодермальных зачатков легких плода – псевдожелезистая и каналикулярная. Обоснованы варианты дискордантности индивидуального развития в пределах нормы реакции. Легкие плода на псевдожелезистой стадии и каналикулярной обнаруживают достоверные колебания плоскостных величин легочной паренхимы, наличие у разных особей вариантов плоскостных показателей энтодермальных производных, обозначивших индивидуальные морфотипы развития легкого крыс. На псевдожелезистой стадии у плодов с I типом, названным «компактным», общая площадь трубчатой системы и суммарный периметр достоверно уступают (р<0,001) этим же показателям легкого II морфотипа, обозначенного как «воздушный». Величины одного канальца (наружный периметр, его площадь, размеры Х-проекции и Y-проекции, длина эпителиальных трубочек) при I типе, напротив, достоверно больше, чем при II (р<0,01). Среди форм-факторов достоверные отличия имеют элонгация (FE), квадратичность (FQ) и эквивалентный радиус (FR) (р<0,01), менее значимы компактность (FF) и округлость (FC) (р<0,05). Дискордантность развития установлена по ряду достоверных значений и на этапе позднего фетогенеза: площадь канальца (р<0,01), площадь эпителия преацинозного отдела (р<0,001), величина наружного периметра канальца, длина и, в меньшей степени, ширина канальца (р<0,05) достоверно превышают таковые показатели II типа. В связи с этим размеры Х- и Y- проекций при I типе также увеличены (р<0,05).

Заключение. В результате морфологических исследований верифицировано развитие энтодермальных производных легочной паренхимы на псевдожелезистой стадии (14 сутки гестации) и каналикулярной стадии (20 сутки гестации) у плодов крыс; внедрены морфометрические критерии оценки гистогенеза энтодермальных единиц паренхимы на критических этапах развития; проведен сравнительный анализ морфометрических показателей разных особей в динамике гестации; объективизированы индивидуальные варианты двух морфотипов – «компактного-I» и «воздушного-II» в процессе гистогенеза легких плода.

1. Жмеренецкий К.В., Сазонова Е.Н., Воронина Н.В., Томилка Г.С., Сенькевич О.А., Гороховский В.С., Дьяченко С.В., Кольцов И.П., Куцый М.Б. COVID-19: только научные факты // Дальневосточный медицинский журнал. 2020. №1. С.5-22. https://doi.org/10.35177/1994-5191-2020-1-5-22

2. Бобкова Н.В. Баланс двух ветвей РАС может препятствовать тяжелому течению СOVID-19 // Биологические мембраны. 2021. Т.38, №1. С.3-19. https://doi.org/10.31857/S0233475521010035

3. Collins J.J.P., Tibboel D., de Kleer I.M., Reiss I.K.M., Rottier R.J. The Future of Bronchopulmonary Dysplasia: Emerging Pathophysiological Concepts and Potential New Avenues of Treatment // Front. Med. (Lausanne). 2017. Vol.4, Article number: 61. https://doi.org/10.3389/fmed.2017.00061

4. Di Bernardo J., Maiden M.M., Jiang G., Hershenson M.B., Kunisaki S.M. Paracrine regulation of fetal lung morphogenesis using human placenta-derived mesenchymal stromal cells // J. Surg. Res. 2014. Vol.190, Iss.1. P.255-263. https://doi.org/10.1016/j.jss.2014.04.013

5. Сокольник В.П. Молекулярные основы некоторых пороков развития легких // Медицинский журнал. 2018. №1. С. 46-50. URL: http://rep.bsmu.by/bitstream/handle/BSMU/18537/9..pdf?sequence=1&isAllowed=y

6. Фурман Е.Г., Репецкая М.Н., Корюкина И.П. Поражение нижних дыхательных путей и легких при коронавирусной инфекции COVID-19 у детей и взрослых: сходства и отличия (обзор литературы) // Пермский медицинский журнал. 2020. Т.37, №2. С.5-14. https://doi.org/10.17816/pmj3725-14

7. Hummler S.C., Rong M., Chen S., Hehre D., Alapati D., Wu S. Targeting glycogensynthase kinase-3β to prevent hyperoxia-induced lung injury in neonatal rats // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2013. Vol.48, №5. P.578-588. https://doi.org/10.1165/rcmb.2012-0383OC

8. Хамчиев К.М., Исаева З.К., Сулейменова Ф.М., Сагимова Г.К., Адайбаев К.Т. Роль биологического моделирования болезней органов дыхания в условиях COVID-19: гистологическая картина здоровых и стресс-индуцированных легких // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2020. №7. С.50-56. https://doi.org/10.17513/mjpfi.13100

9. Borisova E., Lovric G., Miettinen A., Fardin L., Bayat S., Larsson A., Stampanoni M., Schittny J.C., Schlepütz C.M. Micrometer-resolution X-ray tomographic full-volume reconstruction of an intact post-mortem juvenile rat lung // Histochem. Cell Biol. 2021. Vol.155. P.215-226. https://doi.org/10.1007/s00418-020-01868-8

10. Warburtona D., Schwarz M., Tefft D., Flores-Delgado G., Anderson K.D., Cardoso W.V. The molecular basis of lung morphogenesis // Mech. Dev. 2000. Vol.92, Iss.1. P.55-81. https://doi.org/10.1016/s0925-4773(99)00325-1

11. Ржепецкая М.К. Генетические маркеры как показатель устойчивости человека к различным эколого-профессиональным факторам // Известия Российской военно-медицинской академии. 2017. Т.19, №4. С.6-13. https://doi.org/10.17816/brmma12418

12. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes. Strasbourg. 18.III.1986 (ETS №123). Аmended by Protocol (ETS №170) 02.12. 2005 and Treaty of Lisbon 01.12.2009. URL: https://rm.coe.int/168007a67b

13. Ульянычев Н.В., Безрукова Т.В., Целуйко С.С. Автоматизированная система для научных исследований в физиологии и патологии дыхания. Благовещенск, 1988. 54 c.

14. Reardon S. Geneticists pan paper that claims to predict a persons fase from their DNA // Nature. 2017. Vol.549. P.139-140. https://doi.org/10.1038/nature.2017.22580

15. Schittny J.C. Development of the lung // Cell Tissue Res. 2017. Vol.367, №3. Р.427-444. https://doi.org/10.1007/s00441-016-2545-0

16. Khamchiev K.M., Shandaulov A.Kh., Ibraeva S.S., Ostanin A.A., Zhiyengalieva A.K. Morphological and functional changes of lungs with the complex effect of immobilization and hypothermia // International Journal of Management 2020. Vol.11, Iss.5. P.1417-1422. https://doi.org/10.34218/IJM.11.5.2020.134

17. Гордиенко Е.Н., Целуйко С.С. Сравнительный морфометрический анализ легкого эмбриона при общем охлаждении // Тихоокеанский медицинский журнал. 2015. №2. С.47-51.

18. Tang J.R., Michaelis K.A., Nozik-Grayck E., Seedorf G.J., Hartman-Filson M., Abman S.H., Wright C.J. The NF-κB inhibitory proteins IκBα and IκBβ mediate disparate responses to inflammation in fetal pulmonary endothelial cells // J. Immunol. 2013. Vol.190, №6. P.2913-2923. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1202670

19. Cremona T.P., Hartner A., Schittny J.C. The Development of Integrin Alpha-8 Deficient Lungs Shows Reduced and Altered Branching and a Correction of the Phenotype During Alveolarization // Front. Physiol. 2020. Vol.21, №11. Article number: 530635. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.530635