Различия в экспрессии гликополимеров с углеводной детерминантой альфа-d-маннозы в период замещения провизорной почки дефинитивной у человека Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК. 611-013.7/8+611-018+611.24+618.31

РАЗЛИЧИЯ В ЭКСПРЕССИИ ГЛИКОПОЛИМЕРОВ С УГЛЕВОДНОЙ ДЕТЕРМИНАНТОЙ АЛЬФА^-МАННОЗЫ В ПЕРИОД ЗАМЕЩЕНИЯ ПРОВИЗОРНОЙ

ПОЧКИ ДЕФИНИТИВНОЙ У ЧЕЛОВЕКА

Т.А. Бойко 1, И.А. Демьяненко 2, Е.Ю. Шаповалова 3

Медицинская академия имени С.И. Георгиевского ФГАОУ ВО «КФУ имени В.И. Вернадского», 295006, Россия, г. Симферополь, бул. Ленина 5/7.

1Бойко Т. А. http:// orcid.org. 0000-0002-9627-4051

2Демьяненко И.А. http:// orcid.org. 0000-0001-6148-7076

3Шаповалова Е.Ю. http:// orcid.org. 0000-0003-2544-7696

Для корреспонденции: Шаповалова Елена Юрьевна, д.м.н., профессор, зав. кафедрой гистологии и эмбриологии Медицинской академии имени С.И. Георгиевского ФГАОУ ВО «КФУ имени В.И. Вернадского», 295006, Россия, г. Симферополь, бул. Ленина 5/7.

E-mail Shapovalova_L@mail.ru

РЕЗЮМЕ

Изучено 114 зародышей человека в возрасте от 21 суток до 12 недель внутриутробного развития на стадиях последовательно от раннего периода нервного желобка до начала дефинитивного плодового периода. Альфа^-маннозоконьюгаты обнаруживали путем обработки серийных срезов лектином чечевицы, коньюгированного из пероксидазой хрена. Закладка мезонефронов первичной почки не сопровождается экспрессией рецепторов лектина чечевицы. Маннозоконью-гаты появляются в небольшом количестве только во время расцвета мезонефронов. Фибробласты периэпителиальной эмбриональной соединительной ткани имеют гликополимеры с концевым остатком альфа^-маннозы в небольших количествах на цитолемме. Регресс мезонефронов не приводит к полному исчезновению маннозоконъюгатов в редуцированных остатках нефрона. В окончательной почке закладка нефрона четырех генераций сопровождается умеренным, а затем сильным накоплением маннозосодержащих биополимеров. До конца изученных 12-ти недель гес-тации количество маннозосодержащих макромолекул в окончательной почке не уменьшается.

Ключевые слова: лектины, первичная почка, окончательная почка.

DISTINCTIONS IN EXPRESSION OF GLYCOPOLYMERS WITH ALPHA-D-MANOSE CARBOHYDRATE DETERMINANT IN THE PERIOD OF HUMAN MESONEPHROS BY

METANEPHROS SUBSTITUTION

T.A. Boyko, I.A.,Demianenko Ye.Yu.Shapovalova

Medical Academy named by S.I. Georgievskiy of FSAEE HE "CFU named by V.I. Vernadskiy", 295006, Russia, Simferopol, bul. Lenina, 5/7.

SUMMARY

In 114 human embryos in the age from 21 day to 12 weeks of the intrauterus development at absence of the obviously expressed damaging factors of external environment, which includes stage X -XXIII and beginning of the fetal period by classification of Carnegie institute regularity of glycopoly-mers redistribution in mesonephros and metanephros epithelial and mesenchymal germs have been revealed. Manosoconjugates of the cells and extracellular matrix have been identified by lectin of Lens culinaris. The development of mesonephrons of mesonephros is not accompanied by expression of receptors of lectin of Lens culinaris. Small amount of manosoconjugates appear only during the bloom of mesonephrons. Cytolemma of periepithelial embryonic connective tissue fibroblasts have glykopoly-mers with the end residues of alpha-D-manosa. Regress of mesonephrons does not result in complete disappearance of manosokonjugates. In metanephros the development of four generations of nephrons is accompanied by moderate, and then strong accumulation of this biopolymers. To the end of the studied 12 weeks of gestation amount of manosoconjugates in metanephros does not diminish.

Key words: lectins, mesonephros, metanephros.

Гликополимерные соединения составляют структурную и функциональную основу клеток и тканей живого организма, входят в состав многочисленных плазматических клеточных мембран, гликокалекса, внутриклеточных

включений, соединительнотканных волокон и основного вещества, являются сигнальными и рецепторными молекулами, определяют межклеточные контакты, адгезию и миграцию клеток, возможно, могут инициировать или тормо-

зить процессы апоптоза. Существование в организме в онтогенезе распознавания и связывания таких гликополимеров эндогенными лектинами, именуемое лектин-рецепторными взаимодействиями, может запускать лектинзависимые регуляции клеточных функций и клеточные ответы, обуславливающие дифференцировку тканей и их структурных компонентов. Однако распределение гликополимеров, являющихся рецепторами лектинов, в тканях развивающихся первичной и окончательной почек у человека изучено крайне недостаточно. Если изучению процессов закладки, роста и дифференцировки постоянной почки и органов половой системы в эмбриогенезе человека уделяется достаточно внимания, то до сих пор мало известно о способах дифференцировки и регуляции в ходе развития мезонефроса [1]. Работ, характеризующих Вольфово тело человека, недостаточно [2, 3]. Отсутствуют данные, касающиеся сравнительной оценки эмбриональных морфогенезов первичной и постоянной почек.

Целью работы явилось изучение репрессии и дерепрессии гликополимеров с концевыми нередуцирующими остатками альфа-Э-маннозы на поверхности и в цитоплазме клеток паренхимы, стромы и в тканевых экстрацеллюлярных структурах первичной и окончательной почек в процессе их развития, расцвета и регрессии у зародышей человека, развивавшихся в матке при отсутствии явно выраженных повреждающих факторов внешней и внутренней среды.

Материал и методы. Изучены 114 зародышей человека в возрасте от 21 суток до 12 недель внутриутробного развития на стадиях последовательно от раннего периода нервного желобка до начала дефинитивного плодного периода. Обзорные препараты окрашивали гематоксилином и эозином. Альфа-Э-маннозоконъюгаты выявляли путем обработки серийных срезов лектином чечевицы, конъюги-рованного с пероксидазой хрена. Препараты обрабатывали с применением стандартных наборов НПК «Лектинотест» г. Львов в разведении лектина 1:50 по рекомендуемой методике [4]. Визуализацию мест связывания лектина проводили в системе диаминобензидин - перекись водорода. Контроль специфичности реакции осуществляли путем исключения из схемы обработки препаратов диаминобензидина. Лек-тин чечевицы ^СА), специфичен к концевым нередуцирующим остаткам альфа-Э-маннозы гликополимеров. Сокращенное наименование лектина приведено в соответствии с международной номенклатурой лектинов [5]. Специ-

фичность лектина к терминальным нередуци-рующим моносахаридным остаткам гликоконъ-югатов дана в соответствии с данными [6]. Интенсивность окрашивания срезов различными лектинами оценивалась в баллах двумя исследователями независимо друг от друга. Баллы 0, 1, 2, 3, 4 - соответственно отсутствие, слабая, умеренная, сильная и очень сильная реакции.

Результаты и обсуждение. Рецепторы лек-тина чечевицы, которыми являются гликополи-меры с концевыми нередуцирующими остатками альфа-Э-маннозы, у зародышей в возрасте 35-37 суток (6,5-9 мм длины) в присутствующей в этом возрасте краниальной закладке мезонеф-роса отсутствуют (таблица 1). Расцвет мезонеф-ронов этой части первичной почки у зародышей в возрасте 38-41 суток (10-12 мм длины) сопровождается появлением небольшого количества дискретно локализованных маннозоконъюгатов. Они обнаруживаются в умеренных количествах на цитолемме клеток сосудистых клубочков и апикальной поверхности эпителиоцитов наружного листка капсулы почеченых телец. Цитоплазма вышеописанных клеток содержит следы бензидиновой метки. Базальная поверхность клеток наружного листка капсулы телец и канальцев полностью ареактивна. Наиболее богата местами связывания лектина чечевицы апикальная поверхность канальцевой системы мезонефронов. В цитоплазме клеток канальцев LCA-позитивных макромолекул умеренное количество. Окружающая мезонефроны эмбриональная соединительная ткань имеет фукозо-конъюгаты в малых количествах только на цитолемме молодых фибробластов.

В возрасте 42-45 суток (зародыши 13-16 мм длины) начавшийся регресс мезонефронов краниальных отделов сопровождается уменьшением количества маннозоконъюгатов вышеописанной гистотопографии.

Закладывающиеся мезонефроны средних отделов мезонефроса крайне бедны LCA-положительным материалом (см. табл. 1). К 47 суткам (зародыши 18 мм длины) в краниальных отделах кое-где сохраняются канальцы, на апикальной поверхности которых выявляется умеренной интенсивности бензидиновая метка, а в цитоплазме - ее следы. В достигших своего максимального развития мезонефронах средних отделов первичной почки определяется аналогичная зародышам в возрасте 41 суток (12 мм длины) гистотопография и количественное содержание рецепторов лектина чечевицы.

Таблица 1

Количественное содержание рецепторов лектина чечевицы (ЬСА) в эпителиальных и мезенхимных _закладках первичной почки*_

Название Теменно-копчиковая длина зародышей в мм

структуры 3 5 6 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 4 5 7

, , , 0 1 2 3 4 6 7 8 0 1 3 5 7 0 2 5 6 0

2 5 5

Проксимальные отделы

Клетки сосу-

дистого клу- 2 2 2 2 1 1 1

бочка

цитолемма

цитоплазма - - - - 1 1 1 1 0 0 0

Клетки на-

ружного ли-

стка капсу-

лы

апикальная - - - - 2 2 2 2 1 1 1

поверхность

цитоплазма - - - - 1 1 1 1 0 0 0

базальная - - - - 0 0 0 0 0 0 0

поверхность

Эпителий

канальцев

апикальная - - - - 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2

поверхность

базальная - - - - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

поверхность

цитоплазма - - - - 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1

Клетки ме-

зенхимы или

эмбриональ-

ной соедини-

тельной тка-

ни

цитолемма - - - - 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

цитоплазма - - - - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Средние отделы

Клетки сосу-

дистого клу- 1 1 1 1 2 2 1 1 1

бочка

цитолемма

цитоплазма 0 0 0 0 1 1 0 0 0

Клетки на-

ружного ли-

стка капсу-

лы

апикальная 1 1 1 1 2 2 1 1 1

поверхность

цитоплазма 0 0 0 0 1 1 0 0 0

базальная 0 0 0 0 0 0 0 0 0

поверхность

Эпителий

канальцев

апикальная 0 0 0 1 3 3 2 2 2 2 2 - - - -

поверхность

базальная 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - - - -

поверхность

цитоплазма 0 0 1 1 2 2 1 1 1 1 1 - - - -

Клетки эм-

бриональной

соедини-

тельном тка-

ни

цитолемма 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 - - - -

цитоплазма 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - - - -

Дистальные отделы

Клетки сосу-

дистого клу- 2 2 2 2 1 1 1

бочка

цитолемма

цитоплазма 1 1 1 1 0 0 0

Клетки на-

ружного ли-

стка капсу-

лы

апикальная 2 2 2 2 1 1 1

поверхность

цитоплазма 1 1 1 1 0 0 0

базальная 0 0 0 0 0 0 0

поверхность

Эпителий

канальцев

апикальная 3 3 3 3 2 2 2

поверхность

базальная 0 0 0 0 0 0 0

поверхность

цитоплазма 2 2 2 2 1 1 1

Клетки эм-

бриональной

соедини-

тельной тка-

ни

цитолемма 1 1 1 1 1 1 1

цитоплазма 0 0 0 0 0 0 0

*Интенсивность развившейся реакции оценивали в баллах: 0 - отсутствие реакции, 1 балл -очень слабая реакция, 2 балла - слабая реакция, 3 балла - умеренная реакция, 4 балла - сильная реакция.

В последующих до 12 недель сроках развития (зародыши 20-70 мм длины) в мезонефросе происходит циклическое образование и расцвет мезонефронов средних и каудальных отделов, сопровождающееся слабым накоплением ман-нозоконъюгатов в вышеописанных участках почечных телец и канальцев. Регресс мезонеф-ронов ведет к уменьшению мест связывания лектина чечевицы, но с сохранением этих рецепторов в остатках редуцированных нефронов.

В закладывающейся окончательной почке у зародышей в возрасте 55-57 суток (25-27 мм длины) цитолемма клеток сосудистых клубочков, апикальная поверхность клеток наружного листка капсулы почечных телец и апикальная поверхность канальцев нефронов первой генерации экспрессирует большое количество рецепторов лектинов чечевицы. Также их много на базальной поверхности эпителиоцитов наружного листка капсулы и канальцев (таблица 2). Цитоплазма эпителиальных клеток всех от-

делов нефронов первой генерации бедна ман-нозоконъюгатами. Клетки эмбриональной соединительной ткани вокруг метанефронов содержат гликополимеры с углеводной детерминантой альфа^-маннозы на цитолемме в умеренных количествах. В цитоплазме таких макромолекул нет.

Дальнейшее развитие метанефроса (зародыши в возрасте 9 недель, 30-32 мм длины) сопровождается закладкой нефронов второй генерации в корковом веществе. В закладке нефронов второй генерации и окружающей эмбриональной соединительной ткани появляются рецепторы лектина чечевицы. Они локализованы аналогично описанному в нефронах первой генерации, но в меньшем количестве. Последующая дифференцировка нефронов второй генерации приводит к увеличению концентрации мест связывания данного лектина с той же гистотопографией. Появление на 10-12-й неделях развития (зародыши

Таблица 2

Количественное содержание рецепторов лектина чечевицы ^СА) в эпителиальных и мезен-

химных закладках метанефроса*

Название структуры Теменно-копчиковая длина зародышей в мм

18 20 21 23 25 27 30 32 45 56 70

Нефроны первой генерации

Клетки сосудистого клубоч-

ка 0 0 2 2 3 3 3 3 3 3 3

цитолемма

цитоплазма 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

Клетки наружного листка

капсулы 0 0 2 2 3 3 3 3 3 3 3

апикальная поверхность

цитоплазма 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

базальная поверхность 0 0 2 2 3 3 3 3 3 3 3

Эпителий канальцев 0 0 2 2 3 3 3 3 3 3 3

апикальная поверхность

цитоплазма 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

базальная поверхность 0 0 2 2 3 3 3 3 3 3 3

Клетки эмбриональной со-

единительной ткани

цитолемма 0 0 1 1 2 2 2 2 2 2 2

цитоплазма 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Нефроны второй генерации

Клетки сосудистого клубоч-

ка - - - - - 2 2 2 3 3 3

цитолемма

цитоплазма - - - - - 0 0 0 1 1 1

Клетки наружного листка

капсулы - - - - - 2 2 2 3 3 3

апикальная поверхность

цитоплазма - - - - - 0 0 0 1 1 1

базальная поверхность - - - - - 2 2 2 3 3 3

Эпителий канальцев - - - - - 2 2 2 3 3 3

апикальная поверхность

цитоплазма - - - - - 0 0 0 1 1 1

базальная поверхность - - - - - 2 2 2 3 3 3

Клетки эмбриональной со-

единительной ткани

цитолемма - - - - - 1 1 1 2 2 2

цитоплазма - - - - - 0 0 0 0 0 0

Нефроны третьей генерации

Клетки сосудистого клубоч-

ка - - - - - - - - 2 3 3

цитолемма

цитоплазма - - - - - - - - 0 1 1

Клетки наружного листка

капсулы - - - - - - - - 2 3 3

апикальная поверхность

цитоплазма - - - - - - - - 0 1 1

базальная поверхность - - - - - - - - 2 3 3

Эпителий канальцев - - - - - - - - 2 3 3

апикальная поверхность

цитоплазма - - - - - - - - 0 1 1

базальная поверхность - - - - - - - - 2 3 3

Клетки эмбриональной со-

единительной ткани

цитолемма - - - - - - - - 1 2 2

цитоплазма - - - - - - - - 0 0 0

Нефроны четвертой генерации

30

Клетки сосудистого клубочка - - - - - - - - - 2

цитолемма

цитоплазма - - - - - - - - - 0

Клетки наружного листка

капсулы - - - - - - - - - 2

апикальная поверхность

цитоплазма - - - - - - - - - 0

базальная поверхность - - - - - - - - - 2

Эпителий канальцев --------- 2

апикальная поверхность

цитоплазма - - - - - - - - - 0

базальная поверхность - - - - - - - - - 2

Клетки эмбриональной соединительной ткани

цитолемма - - - - - - - - - 1 2

цитоплазма - - - - - - - - - 0 0

*Интенсивность развившейся реакции оценивали в баллах: 0 - отсутствие реакции, 1 балл -очень слабая реакция, 2 балла - слабая реакция, 3 балла - умеренная реакция, 4 балла - сильная ре акция.

33-70 мм длины) нефронов третьей и четвертой генераций также сопровождается аналогичным нефронам первых двух генераций усилением биосинтеза маннозоконъюгатов вышеописанной локализации. Уменьшения количества рецепторов лектина чечевицы в неф-ронах первой и второй генераций не наблюдается.

ВЫВОДЫ

1. Закладка мезонефронов первичной почки не сопровождается экспрессией рецепторов лектина чечевицы. Маннозоконъюгаты появляются в небольшом количестве только во время расцвета мезонефронов. Их умеренное количество определяется на цитолемме клеток сосудистых клубочков, апикальной поверхности клеток наружного листка капсулы почечных телец и в цитоплазме клеток канальцев. Наиболее богата LCA-позитивным материалом апикальная поверхность канальцев. Фибробласты периэпи-телиальной ЭСТ имеют гликополимеры с концевым остатком альфа-Э-маннозы в небольших количествах на цитолемме. Регресс мезонефро-нов не приводит к полному исчезновению фу-козоконъюгатов в редуцированных остатках нефронов.

2. В окончательной почке закладка нефро-нов четырех генераций в изученных отрезок эмбриогенеза сопровождается умеренным, а затем сильным накоплением маннозосодержа-щих биополимеров. Молодые фибробласты эмбриональной соединительной ткани метанефро-са, как и мезонефроса, экспрессируют маннозоконъюгаты в небольших количествах на своей цитолемме. До конца изученных 12-ти недель гестации количество маннозосодержа-щих макромолекул в окончательной почке не уменьшается.

ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Сравнительное изучение особенностей становления углеводного обмена, использование лектинов как структурно-функциональных зондов способствует выяснению значения и характера трансформации углеводных детерминант клеточных мембран и неклеточных тканевых структур в процессе нефрогенеза первичной и окончательной почки как единой органной системы и поможет вскрыть закономерности нормальной замены одного органа на другой, нарушающегося при различной патологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Sainio K., Hellstedt P., Kreidberg J. A. Differential regulation of two sets mesonephric tubules by WT-1 // Development. 1997. Vol. 124, N 7. P. 1293-1299.

2. Martino С. de, Zamboni L, Accinni I. Fine morphologe of regressing human mesonephric neph-rons// Exp. Mol. Pathol. 1977. V. 26, N 2. P.169-I83.

3. Pelliniemi I., Kellokumpu-I.ehtinen P., Hoffer A. Glycogen accumulations in differentiating me-sonephric ducts and tubuli in mate human embryos // Anat. Embryol. (Berl.). 1983. - Vol. 168, N 3. P. 445-453.

4. Луцик А. Д., Детюк Е.С., Луцик М.Д. Лек-тины в гистохимии. - Львов.: Вища школа, 1989. - 139 с.

5. Lectin biology, biochemistry, clinical biochemistry (eds. T.C. Bog-Hansen & G.A. Spengler) // Proc. V lectin meeting. - Berlin, 1983. Vol.3. P.87-415.

6. Антонюк В.О. Лектини та ix сировинш дже-рела. - Львiв: ПП „Кварт", 2005. - 554 с.