Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ДИНАМИКА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОРГАНИЗМА И МОРФОГЕНЕЗ ПЕЧЕНИ ПТИЦ В КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ ЭМБРИОНАЛЬНОГО И ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА

Хамитова Л.Е. 1
1 ФГБОУ ВПО Омский государственный педагогический университет
Морфогенез печени, на различных критических периодах эмбрио- и постэмбриогенеза, обеспечивается динамическим балансом между погибшими и пролиферирующими клетками, а также межклеточными стромально-паренхимными цитокоммуникациями, определяя степень зрелости и функциональную возможность органов и организма в целом. Так, в ходе исследований было выявлено, что клеточный состав периферической крови характеризуется значимым преобладанием лимфоцитов и сегментоядерных форм нейтрофилов в эмбриогенезе и преобладанием эозинофилов, базофилов и моноцитов в постэмбриогенезе, на фоне уменьшения числа палочкоядерных форм нейтрофилов. В паренхиме печеночного ацинуса в области портального тракта на фоне повышенной экспрессии белка bcl-2 на период эмбриогенеза угнетаются процессы апоптоза, а на 40 сутки реализуются оба пути гибели. И если в эмбриогенезе в данной зоне выявлено большое число обоих изучаемых стромальных цитотипов, то на 40-е сутки только тканевых макрофагов. В центролобулярной зоне на 16 сутки эмбрионального развития ведущий путь гибели – апоптоз, к 40 суткам – количество СРР32-позитивных гепатоцитов снижается, тогда как показатели пролиферации повышаются. В перивенулярной зоне только в эмбриогенезе на фоне высокого количества р53-позитивных гепатоцитов реализуются процессы аутофагии. К 40 суткам пролиферация представлена ацитокинетическими митозами, в сопряжении с уменьшением числа стромальных цитотипов – CD68-позитивных макрофагов и десмин-позитивных клеток Ито.
морфогенез
печень
регенерация
гепатоциты
пролиферация
клетки Купфера
клетки Ито
цитокоммуникации
птицы
пути программируемой клеточной гибели
апоптоз
аутофагия
р53
bcl-2
зоны печеночного ацинуса
клетки крови
критические периоды онтогенеза
1. Антонова Е.И. Реактивность и пластичность тканевых компонентов печени в сравнительном ряду позвоночных в норме и после гипертермии: автореф. дис. … д-ра биол. наук. – Астрахань, 2009. – 44 с.
2. Егорова Г.В. Динамика фауны и населения птиц урбанизированных ландшафтов (на примере городов Мещерской низменности) // Естественные и технические науки. – 2011. – №1. – С. 49-54.
3. Желтухин А.О., Чумаков П.М. Повседневные и индуцируемые функции гена р53 // Успехи биологической химии. – 2010. – Т.50. – С. 447-516.
4. Кополадзе Р.А. Регламентация экспериментов на животных – этика, законодательства, альтернативы // Успехи физиол. наук. – 1998. – Т.29, № 4. – С. 74-89.
5. Кулинский В.И., Ольховский И.А. Две адаптационные стратегии в неблагоприятных условиях – резистентная и толерантная. Роль гормонов и рецепторов // Успехи современной биологии. – 1992. – № 6. – С. 697-714.
6. Микляева М.А., Родимцев А.С., Скрылева Л.Ф., Матвеев А.В. Особенности эмбрионального развития сизого голубя как представителя полуптенцовой эколого-физиологической группы птиц // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2013. – Т. 18, № 3. – С. 803-808.
7. Рахимов И.И., Леонова Т.Ш. Эколого-поведенческая адаптация воробьев к условиям урбанизированной среды // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я.Яковлева. – 2012. – № 2-1. – С. 124-129.
8. Родимцев А.С. Этапность и критические периоды раннего онтогенеза птенцовых птиц // автореф. дис. … канд. биол. наук / А.С. Родмцев. – М., 2004. – 41с.
9. Эллиниди В.Н., Аникиева Н.В., Максимова Н.А. Практическая иммуногистохимия / СПб.: ВЦЭРМ МЧС России, 2002. – 36 с.
10. Senoo, H.Hepatic stellate cell (vitamin A-storingcell) and its relative-past, present and future / H. Senoo [et al.] // Cell Biol Int. – 2010. – Vol. 34, №12. – Р. 1247-1272.
11. Danial N.N., Gimenez-Cassina A., Tondera D. Homeostatic functions of BCL-2 proteins beyond apoptosis // AdvExp Med Biol. – 2010. – Vol. 687. – Р. 1-32.
12. Heath-Engel H.M.,Wang B.,Shore G.C. Bcl2 at the endoplasmic reticulum protects against a Bax/Bak-independent paraptosis-like cell death pathway initiated via p20Bap31 // BiochimBiophysActa. – 2012. – Vol. 1823, № 2. – Р. 335-347.
13. Scherz-Shouval R., Weidberg H., Gonen C., Wilder S., Elazar Z., Oren M. p53-dependent regulation of autophagy protein LC3 supports cancer cell survival under prolonged starvation // Proc Natl AcadSci U S A. – 2010. – Vol. 107, № 43. – Р. 18511-18516.
14. Toledo F.E., De Oliveira F.M., Alcântara D., Carvalho C.R., et el. Embryonic development of chicken (Gallus GallusDomesticus) from 1st to 19th day-ectodermal structures // Microsc Res Tech. – 2013. – Vol. 76, №12. – Р. 1217-1225.

Изучение процессов морфогенеза печени на различные критические периоды эмбрионального и постэмбрионального онтогенеза ведет к пониманию степени зрелости и функциональных возможностей органов и организма в целом. Анализ этапов онтогенеза птиц позволяет лучше понять вектор эволюционных адаптаций к факторам среды обитания –  усложнение и совершенствование морфогенеза печени в связи с высокой интенсивностью метаболических процессов, становлением новых механизмов устойчивости к стрессу, анатомо-физиологическими особенностями, связанными с полетом, особенностями организации генома [6; 8]. С этих позиций актуально изучение морфофункциональных особенностей развития органов и тканей, которые непосредственно участвуют в поддержании гомеостаза организма. Одним из органов является печень. Полифункциональность, быстрота вовлечения в деструктивные и репаративные процессы  определяет интерес исследователей к сравнительному изучению закономерностей структурно-функциональной организации печени в эмбриональные и постэмбриональные сенситивные периоды развития, анализу адаптационных перестроек, выявлению механизмов, обеспечивающих развитие организма в целом [1]. Регенеративная биология рассматривает поддержание тканевого гомеостаза на организменном уровне (интегральные показатели крови), межклеточных стромально-паренхимных цитокоммуникаций органа, динамическому балансу между погибшими и пролиферирующими клетками на различные периоды онтогенеза согласно уровневости организации биологических систем. Антропогенные химические, физические и биологические факторы оказывают прямое и опосредованное, комбинированное и комплексное действие на организм птиц [2]. Таким образом, к жизни в городе приспосабливаются виды, которые имеют определенный адаптивный резерв, или широкой нормой реакции [7]. Соответственно экологический стресс, который испытывают городские популяции, выше. В связи с этим целью нашей работы является изучить динамику показателей клеточного состава периферической крови, переключение путей ПКГ гепатоцитов и их регуляцию, динамику стромально-паренхимных сопряженностей печени птиц вида Columbalivia в критические периоды эмбрио- и постэмбриогенеза.

Материалы и методы исследования

Для решения поставленных задач эксперимент поставлен на группе птиц вида Columbalivia (formadomestica) Gmelin, 1789. Все серии экспериментов проводили в две повторности на период эмбриогенеза – 16 сутки и на 40 сутки постэмбриогенеза. Декапитация и забор материала для исследований проводился под легким эфирным наркозом. В каждой экспериментальной группе было по 20 особей. Для изучения интегральных показателей организма проводили забор периферической крови птиц. На препаратах проводили подсчет лейкоцитарной формулы. Для изучения и анализа стромально-паренхимного соотношения цитотипов печени, путей ПКГ, процессов пролиферации гепатоцитов использовали метод иммунофенотипирования [9]. Подсчет числа клеток в трех зонах ацинуса на световом микроскопе AxioImagerA1 с помощью программного обеспечения Axiovisionrev. 4.7. («CarlZeiss», Германия). Показатели пролиферации гепатоцитов определяли с помощью выявления антител к белкам-маркерам PCNA (разведение 1:100, Novocastra). В дальнейшем проводился подсчет на 1000 гепатоцитов и PCNA-позитивных и количества двуядерных форм гепатоцитов(‰). Количество и пространственную локализацию десмин-синтезирующей популяции клеток Ито  проводили с помощью выявления антител к десмину (NCL-L-DES-DERIL, разведение 1:50, Novocastra); тканевых макрофагов с помощью выявления антител к CD68 (разведение 1:25, Termoscientific). Анализ путей и регуляции программируемой клеточной гибели (ПКГ) проводили с использованием антител к белкам-маркерам каспазы-3 (СРР32, Novocastra), к белкам LC3А/B (Abcam, Великобритания), белкам-маркерам р53 и bcl-2 (Novocastra, Германия). Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакета прикладных программ «STATISTICA-6». Различия считались значимыми при р=0,05. При проведении эксперимента руководствовались принципами гуманного отношения к животным в соответствии с Международными рекомендациями [4].

Результаты и их обсуждение

Период эмбрионального развития характеризуется дефицитом парциального содержания кислорода, не сформированной системой терморегуляции, толерантной стратегией метаболической адаптации [5; 6; 14]. Гистологическое строение паренхимы печеночного ацинуса трубчатого типа (рис. 1Г). Клеточный состав периферической крови характеризуется значимым преобладанием лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов, что отражает формирование иммунной системы эмбриона [9]. Бóльшее количество погибших гепатоцитов определяется в центролобулярной зоне ацинуса, при этом ведущим путем гибели гепатоцитов является апоптоз (I тип), о чем можно судить по количеству СРР32-позитивных гепатоцитов (рис. 1А). II тип гибели гепатоцитов – аутофагия, исходя из количества LC3A/B-позитивных гепатоцитов, реализуется в перивенулярной зоне на фоне высокого количества р53-позитивных гепатоцитов (рис. 1Б). По всей видимости, в условиях недостатка питательных веществ р53 регулирует синтез белка LC3А/В – одного из ключевых участников процесса аутофагии [3; 13]. Наименьшее количество СРР32-позитивных выявлено в области портального тракта, данная сопряженность в реализации апоптоза соотносится с высоким уровнем экспрессии антиапоптического белка bcl-2, который служит фактором выживания гепатоцитов [12], предполагают, что bсl-2 может подавлять апоптоз путем регулируемого переноса [Са2+] через мембрану ЭПР [11]. В центролобулярной зоне выявлено большое число PCNA-позитивных – и двуядерных форм гепатоцитов.

Наибольшее количество тканевых макрофагов выявлено в области портального тракта, а десмин-позитивных клеток Ито – в центролобулярной. Выявленное наибольшее число CD68-позитивных макрофагов, по всей видимости, связано с детоксикацией поступающих ксенобиотиков с током крови, усилением процессов по утилизации клеточного детрита, а также отражает процесс дифференцировки тканевых макрофагов из моноцитов крови.

Таким образом, цитокоммуникации в процессе морфогенеза представлены центролобулярной зоне сопряженностями таких показателей, как – большое число СРР32- так и LC3A/B-позитивныхгепатоцитов (в большей мере СРР32-позитивных) с трансформацией клеток Ито в десмин-позитивные и увеличением числа двуядерных и PCNA-позитивных гепатоцитов. По всей видимости, активирующим фактором для трансформации клеток Ито стала потеря контактного торможения с гепатоцитов в связи с их гибелью и TGF-a , который высвобождается при гибели гепатоцитов [10]. При этом  так как активированные клетки Ито являются единственным в печени источником фактора роста гепатоцитов HGF, который создает благоприятные условия микроокружения для дифференцировки двуядерных гепатоцитов denovo.

В перивенулярной зоне – на фоне повышенной экспрессии гепатоцитами р53 отмечается в большей мере реализация ПКГ по пути аутофагии, при этом количество bcl-2-, PCNA-позитивных гепатоцитов и десмин-позитивных клеток Ито минимально.

В области портального тракта – на фоне высоких показателей числа тканевых макрофагов, десмин-позитивных клеток Ито и экспрессии гепатоцитами белка bcl-2 выявлено снижение числа двуядерных гепатоцитов, количества погибших гепатоцитов по пути аутофагии и экспрессии гепатоцитами р53.

К 40-м суткам постэмбриогенеза отмечается интенсивный рост организма, устанавливается гомойотермная температура тела, начинается период активных полетов [8]. Строение паренхимы печеночного ацинуса – трубчато-трабекулярное (рис. 2Г). В периферической крови количество сегментоядерных нейтрофилов, эозинофилов, базофилов более чем на 30 % увеличивается, однако количество палочкоядерных нейтрофилов на 43 % уменьшается, что может быть следствием стимулирующего действия лейкопоэтинов, адренокортикотроного и соматотропного гормона, нервной системы. Выявленное увеличение числа эозинофилов, по-видимому, связано с их участием в процессах каскадной регуляции функционирования клеток периферической крови.


1 16с П2_срр_40х 1А1Б

1В1 16с П 1_40х_Г-ЭГ

Рис. 1. Печень эмбрионов Columbalivia на 16 сутки развития. Увеличение ок10хоб20. Окрашивание антителами к СРР32 (А), антителами к LC3A/B (Б), антителами к PCNA(В). Протокол HIAR (HeatInducedAntigenRetrieval), стрептавидин-биотиновый метод (LSAB), хромоген АЭК. Окраска гематоксилин-эозин (Г)

1 40cП,7_CD-68_40хА1Б

1 40c П2_р53_40х - копияВ1 40сГ

Рис. 2. Печень Columbalivia на 40 сутки постэмбрионального развития. Увеличение ок10хоб20. Окрашивание антителами к СD-68 (А), антителами к bcl-2 (Б), антителами к р53 (В). Протокол HIAR (HeatInducedAntigenRetrieval), стрептавидин-биотиновый метод (LSAB), хромоген АЭК. Окраска гематоксилин-эозин (Г), очаг некроза

В динамике изменения количества лимфоцитов выявлено уменьшение их числа на 22 %, а, следовательно, некоторое угнетение показателей гуморального иммунитета, тогда как количество моноцитов в 6 раз увеличивается. Столь резкое увеличение числа моноцитов отражает участие в формировании вместе с тканевыми макрофагами печени единой моноцитарно-макрофагальной системы и, следовательно, обеспечение естественной резистентности организма, и ранние проявления специфического иммунного ответа.

Во всех зонах ацинуса уменьшается число PCNA-позитивных гепатоцитов.

Согласно результатам иммунофенотипирования цитотипов печени в перипортальной зоне выявлено увеличение количества СРР32- и LC3A/B-позитивных гепатоцитов, причем в большей мере LC3A/B-позитивных – на 59 %. На фоне этого отмечено увеличение числа десмин-позитивных клеток Ито и снижение числа двуядерных форм гепатоцитов.

В центролобулярной зоне на фоне уменьшения числа PCNA-позитивных гепатоцитов снижается количество тканевых макрофагов.

В области центральных вен – на фоне увеличения экспрессии гепатоцитамиbcl-2 (рис. 2Б), выявлено увеличение числа двуядерных форм гепатоцитов, это является отражением активации ацитокинетических митозов. В то же время снижается количество тканевых макрофагов (рис. 2А) и десмин-позитивных клеток Ито.

Таким образом, в изучаемые критические периоды эмбрио- и постэмбриогенеза морфогенез печени сопровождается как деструктивными, так и пластическими изменениями. Эти реакции обеспечивают реализацию «функциональной сверхзадачи» механизмов срочной адаптации, которые, в свою очередь, обеспечивают поддержание тканевого гомеостаза на различных сроках онтогенеза. Выявленные изменения изучаемых показателей во многом определяют скорость, масштабы, способы и эффективность этапов регенерации, а эволюционно сформированная пространственно-топографическая цитокоммуникативная сопряженность – функционирование органа.

Рецензенты:

Молдавская А.А., д.м.н., профессор кафедры анатомии человека ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия», г. Астрахань;

Мкртчан О.З., д.б.н., профессор кафедры биологии и биологического образования ФГОБУ ВПО Омский государственный педагогический университет, г. Омск.


Библиографическая ссылка

Хамитова Л.Е. ДИНАМИКА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОРГАНИЗМА И МОРФОГЕНЕЗ ПЕЧЕНИ ПТИЦ В КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ ЭМБРИОНАЛЬНОГО И ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=21496 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074