Научная статья на тему 'Характеристика гистогенетических процессов проводящих кардиомиоцитов эмбрионального сердца человека'

Характеристика гистогенетических процессов проводящих кардиомиоцитов эмбрионального сердца человека Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
904
138
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОВОДЯЩАЯ СИСТЕМА СЕРДЦА / КАРДИОМИОЦИТ / ЭМБРИОН ЧЕЛОВЕКА / КАРДИОГЕНЕЗ

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Силкина Ю. В., Хмель С. И., Козлова Ю. В.

Исследованы сердца эмбрионов и плодов человека в период с 4-й по 12-ю неделю эмбриогенеза. С помощью антител к нейрофиламентам, мышечным белкам (α-SMA, MSA) и лектинов (PNA, WGA, HPA) изучены гистогенетические свойства кардиомиоцитов раннего эмбрионального сердца человека. Установлено, что кардиомиоциты раннего миокарда полипотентны. До формирования участка пучка Гиса, который соединяет предсердную и желудочковую часть ПСС, желудочковый миокард берет на себя роль вентрикулярной проводящей системы. Формирование узлов проводящей системы происходит путем рекрутизации мультипотентных кардиомиоцитов, а не является результатом миграции клеток-дериватов нервного гребня или эпикарда. Клетки проводящей системы коэкспрессируют нейрональные и миофибриллярные белки, а также альфа-гладкомышечный актин. Выраженной миграционной активностью обладают в эмбриональном сердце только клетки пучка Гиса и его ножек. Дистальный отдел проводящей системы в предсердиях и желудочках до 12 й недели развития не имеет специфической локализации и гистоструктуры. Клетки дистального отдела отличаются от сократительных кардиомиоцитов только иммуногистохимическими характеристиками.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Силкина Ю. В., Хмель С. И., Козлова Ю. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Характеристика гистогенетических процессов проводящих кардиомиоцитов эмбрионального сердца человека»

1. Бугерук В.В. Використання КВЧ-терапп в комплексному лкуванш хрошчно! iмунноíнедостатностi у хворих i3 хламiдiйною i герпесвiрусними iнфекцiями / В.В. Бугерук // Одеський медичний журнал. - 2000. - №3. - С. 69 - 72.

2. Бецкий О.В. Миллиметровые волны и перспективные области их применения / О.В. Бецкий, Ю.Г. Яременко // Зарубежная радиоэлектроника. - 2002. - № 5. - С. 5-12.

3. Васильев Ю.В. Современная терапия язвенной болезни, ассоциируемой с Helicobacter pilori / Ю.В. Васильев // Трудный пациент. - 2007. - №6-7. - С. 35-41.

4. Добряков Ю.И. Скрининговый метод оценки антистрессорного действия препаратов / Ю.И. Добряков // Стресс и адаптация: Тез. Всесоюзного симпозиума. - Кишинев, - 1978. - С. 172-173.

5. Девятков Н.Д. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. / Н.Д. Девятков, М.Б. Голант, О.В. Бецкий // - М.: Радио и связь, - 1991. - 168 с.

6. Фшппов Ю.О. Захворювашсть основними хворобами оргашв травления в Укра1ш: анал™чний огляд офщшних даних Центру статистики МОЗ Укра1ни / Ю.О. Фшппов, 1.Ю. Скирда, Л.М. Петречук // Гастроентеролопя. - 2007. - Вип. 38. - С. 3-15

7. Чуян Е. Н. Физиологические механизмы биологических эффектов низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ. / Е. Н. Чуян, Н. А. Темурьянц, О. Б. Московчук // - Симферополь: ЧП «Эльиньо», - 2003. - 448 с.

8. Чуян Е.Н. Механизмы действия низкоинтенсивного миллиметрового излучения на тканевую микрогемодинамику: монография/ Е.Н. Чуян, Н.С. Трибрат, М.Н. Ананченко [и др.] // - Симферополь: ДИАЙПИ, - 2011.- 325 с.

9. Chao J.C. Effects of Ginkgo biloba extract on cytoprotective factors in rats with duodenal ulcer / J.C. Chao, H.C. Hung, S.H. Chen [et al.] // World J. Gastroenterol. - 2004. - Vol.10, № 4. - Р. 560-566.

10. Goodwin R.D. Generalized anxiety disorder and peptic ulcer disease among adults in the United States. / R.D. Goodwin, M.B. Stein // Psychosom.Med. - 2002, Vol.64(6), P. 862-866.

11. Lahelma E. Multiple roles and health among British and Finnish women: the influence of socioeconomic circumstances / E. Lahelma, S.Arber, K. Kivela [et al.] // Soc. Sci. Med. - 2002. - Vol.54, №5. - Р. 727-740.

12. Lantz P.M. Stress, life events, and socioeconomic disparities in health: results from the Americans' Changing Lives Study / P.M. Lantz, J.S. House, R.P. Mero [et al.] // J. Health Soc. Behav. - 2005. - Vol.46№ 3. - Р. 274-288.

13. Pauls F. An assau method for anti ulcer substances / F. Pauls, A.M. Wick, E.M. Mac. Key [et al.] // - Gastroenterology.-1947.- №8.- P.774-782.

14. Porsolt R.D. Psychotropic screening procedures / R.D. Porsolt, R.A. McArthur, A. Lenegre // - New York, - 1993. - P. 2351.

ВПЛИВ ЕЛЕКТРОМАГН1ТНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ НАДВИСО^' ЧАСТОТИ НА СТРЕСОРНИЙ УЛЬЦЕРОГЕНЕЗ

Равасва М.Ю, Чуян О.М., Берегова Т.В.

Дослщжено анпульцерогенну ефектившсть електромагштного випромшювання надвисоко1 частоти при превентивно!' i комбшовано! 3i стресом ди. Показано, що ЕМВ НВЧ обмежуе утворення Bcix видiв виразкових деструкцш слизово1 оболонки шлунка i лiмiтуе розвиток стрес-реакцп в тест вимушеного плавання.

Ключов1 слова: електромагштне випромшювання надвисоко1 частоти, стресорний ульцерогенез.

Стаття надшшла 2.11.2013 р.

INFLUENCE OF EXTREMELY HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC RADIATION ON THE

STRESSOR ULCEROGENESIS Ravaeva M.Yu., Chuyan E.N., Beregovaya T.V.

It is shown that electromagnetic radiation of extremely high frequency limits the formation of all kinds of destructions ulcerative gastric mucosa and limit the development of the stress response in the forced swimming test.

Key words: electromagnetic radiation of extremely high frequency ulcerogenesis stressor.

Рецензент Непорада К.С.

УДК 616.12:611.018.835:611.89:611.013.395

ХАРАКТЕРИСТИКА ГИСТОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОВОДЯЩИХ КАРДИОМИОЦИТОВ

ЭМБРИОНАЛЬНОГО СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА

Исследованы сердца эмбрионов и плодов человека в период с 4-й по 12-ю неделю эмбриогенеза. С помощью антител к нейрофиламентам, мышечным белкам (a-SMA, MSA) и лектинов (PNA, WGA, HPA) изучены гистогенетические свойства кардиомиоцитов раннего эмбрионального сердца человека. Установлено, что кардиомиоциты раннего миокарда полипотентны. До формирования участка пучка Гиса, который соединяет предсердную и желудочковую часть ПСС, желудочковый миокард берет на себя роль вентрикулярной проводящей системы. Формирование узлов проводящей системы происходит путем рекрутизации мультипотентных кардиомиоцитов, а не является результатом миграции клеток-дериватов нервного гребня или эпикарда. Клетки проводящей системы коэкспрессируют нейрональные и миофибриллярные белки, а также альфа-гладкомышечный актин. Выраженной миграционной активностью обладают в эмбриональном сердце только клетки пучка Гиса и его ножек. Дистальный отдел проводящей системы в предсердиях и желудочках до 12й недели развития не имеет специфической локализации и гистоструктуры. Клетки дистального отдела отличаются от сократительных кардиомиоцитов только иммуногистохимическими характеристиками.

Ключевые слова: проводящая система сердца, кардиомиоцит, эмбрион человека, кардиогенез.

Теоретическая база гистогенеза клеток проводящей системы сердца (ПСС) на сегодняшний день в некоторой степени ограничена, поскольку нет однозначных ответов на вопросы их происхождения, механизмов клеточных реакций и даже ультраструктурных особенностей в различные периоды кардиогенеза. Это связано как с определенной сложностью идентификации развивающихся проводящих кардиомиоцитов среди массы сократительных, так и с тем, что эти клетки экспрессируют некардиомиоцитарные антигенные детерминанты [6]. В частности, для них характерна экспрессия альфа-гладкомышечного актина (а-БМЛ), белков триплета нейрофиламентов (№), экспрессии эндотелиальных факторов (пеиге^Ип). По причине недостаточной изученности «поведения» проводящих кардиомиоцитов в процессе их развития, до сих пор не ясны до конца пути образования дополнительных проводящих путей [2].

Гистогенетические процессы, которые реализует клетка в процессе своего развития - пролиферация, миграция, формирование контактов, дифференцировка, гибель - определяются не только генетическими, но и средовыми факторами, имеюя определенную последовательность согласно генетической программе [3]. Определить направленность реализуемого клеткой в тот или иной период процесса можно с помощью ядерных или цитоплазматических антигенных детерминант, а также лектиновых рецепторов, которые, в некоторой степени, характеризуют поверхностную рецепторную карту клетки.

Целью работы было изучение характеристик гистогенетических процессов, реализуемых проводящими кардиомиоцитами в процессе их эмбрионального развития.

Материал и методы иследования. Мы исследовали сердца эмбрионов и плодов человека с 4й по 12ю неделю развития. Применяли иммуногистохимический и лектинохимический методы исследования ткани с использованием моноклональных антител к: нейрофиламентам (NF), альфа-гладкомышечному актину (a-SMA), тяжелой цепи альфа-миозина (MSA); лектинов: арахиса (PNA), специфичный к остаткам p-D-галактозы, P-D-Gal; зародышей пшеницы (WGA), специфичный к остаткам N-ацетил-Э-глюкозамина и N-ацетил-нейраминовой кислоты, p-NAc-D-Glc, NAc-Neu; виноградной улитки (HPA), специфичный к остаткам N-ацетил-Э-галактозамина, NAc-D-Gal.

Результаты исследования и их обсуждение. Экспрессия нейропептидов характерна для большинства клеток миокарда в раннем сердце: большинство клеток желудочкового и предсердного миокарда экспрессирует NF в виде исчерченности вследствие коэкспрессии миофибриллярных белков и белков триплета нейрофиламентов в определенных зонах саркомеров (предположительно в области Z-дисков) (рис.).

Благодаря этому, ранние миоциты полипотентны - они могут проводить импульс и сокращаться. Возникает вопрос: откуда кардиомиоциты раннего сердца получают импульс? Известно, что волна сокращения в раннем сердце идет от верхушки к основанию сердца, т.е. генератор импульсов находится в области желудочка, который сокращается в это время с частотой не более 30 раз/мин.

Это свидетельствует о том, что кардиомиоциты в раннем сердце (еще до образования системы проведения) могут не только сокращаться и проводить импульсы, но и генерировать их.

Проведенные недавно эксперименты показали, что сократительные

кардиомиоциты дефинитивного миокарда предсердий способны не только реализовывать рабочий потенциал действия, но и генерировать специализированный [4].

Известно, что в зрелом сердце при нарушении проведения могут возникать эктопические очаги генерации импульса как в желудочках, так и в предсердиях с частотой около 20 генераций в минуту [5]. Таким образом, нельзя исключать существования «генетической памяти» у кардиомиоцитов, которая может активироваться.

Развитие синоатриального узла (САУ) - водителя ритма сердца - происходит из общего пула полипотентных миоцитов эмбрионального миокарда. В нем выявлены клетки, имеющие высокий миграционный потенциал (WGA-позитивные), которые, однако, принимают участие в формировании сосудов узла и являются дериватами эпикарда, а не мышечными клетками, что говорит в пользу детерминации водителей ритма из общего пула кардиомиоцитов. При традиционном гистологическом окрашивании структура клеток САУ на 5-6 нед. пренатального развития схожа с таковой миоцитов, входящих в состав миокарда предсердий и желудочков. Они тесно связаны с развивающейся нервной системой, т.к. врастающие нервные волокна являются индуктором развития САУ.

Пучок Гиса развивается из пула активно мигрирующих клеток, которые экспрессируют нейрофиламенты в виде исчерченности, накапливают антитела к a-SMA, что характерно для гладких миоцитов и проводящих кардиомиоцитов, имеют на своей поверхности сиалогликоконъюгаты (метятся WGA). Известно, что сиаловые кислоты способствуют ослаблению сил межклеточной адгезии и обеспечивают реализацию миграционных процессов [1]. Важным является то, что в процессе развития проводящие пути, формирующие желудочковую часть пучка, взаимосвязаны с атриовентрикулярными клапанами, септальные створки которых содержат проводящие клетки, экспрессирующие NF в виде исчерченности (до 12й недели этот тип клеток в составе клапанов сохранялся).

Волокна Пуркинье являются дистальным отделом проводящей системы в желудочках. В примитивном желудочке клеток, обладающих нейрональными характеристиками, достаточно много. Однако и среди них выявляется градиент экспрессии NF: клетки люминальных трабекул содержат большее количество NF-специфических сайтов, чем клетки интрамуральных отделов. На протяжении всего периода исследования, т.е.

Рис. Реакция с антителами к № кардиомиоцитов раннего эмбрионального сердца человека (4я неделя эмбрионального развития). Виден эффект исчерченности вследствие экспрессии белка. Докрашивание гематоксилином. Ув.: х1000.

до 12й недели пренатального развития, мы не наблюдали сформированных волокон Пуркинье в том виде и той локализации, которая описана в зрелом сердце. До 12й недели развития эндокард еще не сформирован, и трабекулы желудочков в этот период покрыты только эндотелием, экспрессируя а-БМЛ.Поэтому, на наш взгляд, роль дистального отдела ПСС берет на себя первичная проводящая система до того, как полноценно сформируется эндокард и дефинитивные волокна Пуркинье.

Дистальный отдел проводящей системы предсердий формируется подобным образом - клетки миокарда стенки предсердий экспрессируют № с эффектом исчерченности. Интенсивная реакция сохраняется здесь достаточно долго и не исчезает на максимальном исследованном нами сроке. При этом следует отметить, что количество ^-позитивных клеток относительно негативных здесь значительно больше, по сравнению с таковыми в желудочках.

1. Кардиомиоциты раннего миокарда полипотентны. До формирования участка пучка Гиса, который соединяет предсердную и желудочковую часть ПСС, желудочковый миокард берет на себя роль вентрикулярной проводящей системы (детерминация без комитации). Формирование узлов проводящей системы происходит путем рекрутизации мультипотентных кардиомиоцитов, а не является результатом миграции клеток-дериватов нервного гребня или эпикарда (полипотентность).

2. Клетки проводящей системы коэкспрессируют нейрональные и миофибриллярные белки, а также альфа-гладкомышечный актин (мультивекторная дифференцировка). Выраженной миграционной активностью обладают в эмбриональном сердце только клетки пучка Гиса и его ножек.

3. Дистальный отдел проводящей системы в предсердиях и желудочках до 12й недели развития не имеет специфической локализации и гистоструктуры. Клетки дистального отдела отличаются от сократительных кардиомиоцитов только иммуногистохимическими характеристиками (градиент скорости дифференцировки в отделах ПСС).

миокарда.

Перспективы дальнейших исследований. Планируется изучить аритмогенные свойства отдельных областей эмбрионального

1. Луцик А. Д. Лектины в гистохимии / А. Д. Луцик, Е. С. Детюк, М. Д. Луцик // - Львов : Выща шк., - 1989. - 144 с.

2. Christoffels V. Development of the cardiac conduction system. Why are some regions of the heart more arrhythmogenic than others? / V. Christoffels, A. Moorman // Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. - 2009. - Vol. 2. - P.195+207.

3. Christoffels V. Development of the pacemaker tissues of the hear / V. Christoffels, G. Smits, A. Kispert [et al.] // Circ. Res. - 2010. - Vol. 106, № 2. - Р. 240-254.

4. Damani S. Molecular genetics of atrial fibrillation / S. Damani, E. Topol // Genome Med. - 2009. - Vol. 1, №5. - Р. 54-61.

5. Jongbloed M. Development of the cardiac conduction system and the possible relation to predilection sites of arrhythmogenesis / M. Jongbloed, E. Mahtab, N. Blom [et al.] // Scien. World J. - 2008. - Vol. 8. - P. 239—269.

6. Postma A. Developmental aspects of cardiac arrhythmogenesis / A. Postma, V. Christoffels, C. Bezzina // Cardiovascular Research. -2012. - Vol. 91. - P. 243-251.

ХАРАКТЕРИСТИКА Г1СТОГЕНЕТИЧНИХ ПРОЦЕС1В ПРОВ1Д-НИХ КАРДЮМЮЦИТШ ЕМБРЮНАЛЬНОГО СЕРЦЯ ЛЮДИНИ Олюна Ю. В., Хмель С. I., Козлова Ю. В.

Дослщжено серця ембрюшв i плодiв людини в перюд з 4-го по 12-й тиждень ембрюгенезу. За допомогою антитш до нейрофшаменпв , м'язових бшгав (a - SMA, MSA) i лектишв (PNA, WGA HPA) вивчеш пстогенетичш властивост кардюмюципв раннього ембрюнального серця людини. Встановлено, що кардюмюцити раннього мюкарда е полшотентними. До формування дшянки пучка Пса, який з'еднуе передсердну та шлуночкову частини ПСС, шлуночковий мюкард вщграе роль вентрикулярно! провщно! системи. Формування вузлiв провщно! системи вщбуваеться шляхом рекрутизацп мультшотентних кардюмюципв, а не е результатом м^аци кштин-дерива-пв нервового гребеня або ешкарду. Кштини провщно! системи коекспресують нейрональш та миофiбрилярнi бшки, а також бшки гладко! м'язово! тканини. Значну м^ацшну актившсть мають в ембрюнальному серщ -ильки клггини пучка Пса та його шжок. Дистальний вщдш провщно! системи в передсердях i шлуночках до 12-го тижня розвитку не мае специфiчноi локалiзацii й пстоструктури. КлПини дистального вiддiлу вiдрiзняються у цей перюд вщ скорочувальних кардюмюципв тiльки iмуногiстохiмiчними характеристиками.

Ключов1 слова: провщна система серця, кардiомiоцит, ембрюн людини, кардiогенез.

Стаття надiйшла 30.10.2013 р.

FEATURE HISTOGENETIC PROCESSES OF CONDUCTING CARDIOMYOCYTES OF THE HUMAN EMBRYONIC HEART Silkina Yu.V., Chmel S.I., Kozlova Yu.V.

We exploed the heart of human embryos and fetuses since 4th to 12th week of development. Used immunohistochemical and lektinohistochemical methods using a monoclonal antibody: NF, a-SMA, MSA and lectins: PNA, WGA, HPA. We found that the early myocytes are pluripotent. Bundle of His developed from actively migrating cells. Continues Purkinje's fibers differentiation is after 12th weeks of prenatal development and before this period it not have the mature structure. We also established that before the final formation of the bundle of His area, that connects the atrial and ventricular myocardial portion, is the ventricular myocardium and it takes role of early conduction system. The formation of the sinoatrial and atrioventricular nodes is by recruiting of multipotent cardiomyocytes, but is not the result migration of neural crest cells or epicardium cells. The conductive system cells coexpression the neuronal and myofibrillar proteins and alpha-smooth muscle actin. Most migratory activity have the bundle of His and his branch. Distal conduction system in the atria and ventricles to 12th week of development do not have a specific location and histological structure. The conduction system cells and contractile myosytes in human embryonic heart are different only immunohistochemical characteristics.

Key words: cardiac conduction system, cardiomyosytes, human embryon, cardiogenesis.

Рецензент Стеченко Л.О.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.