CC BY
5
Научная статья
УДК 636:611.018:636.32/.38(470.56)
Ультраструктурная организация почки взрослой овцы южноуральской породы
Ренат Куспанович Баймухамбетов, Татьяна Яковлевна Вишневская
Оренбургский государственный аграрный университет, Оренбург, Россия
Аннотация. Исследование проведено с целью изучения особенностей ультраструктурной организации почки взрослой овцы южноуральской породы в сравнении с почкой других млекопитающих. Исследование проведено с помощью электронной микроскопии образцов почки, предварительно подготовленных по общепринятым методикам Б. Уикли и Рейнольдса. Ультраструктура почки взрослый овцы южноуральской породы свидетельствует о том, что все клетки органа дифференцированы, т.е. зрелые, и почка схожа с таковой у других млекопитающих животных.
Ключевые слова: овцеводство, почка овцы, южноуральская порода, ультраструктурная организация, электронная микроскопия, взрослая овца.
Для цитирования: Баймухамбетов Р.К., Вишневская Т.Я. Ультраструктурная организация почки взрослой овцы южноуральской породы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 2 (100). С. 197 - 202.
Original article
Ultrastructural organization of the kidney of an adult sheep of the South Urals breed
Renat K. Baimukhambetov, Tatyana Ya. Vishnevskaya
Orenburg State Agrarian University, Orenburg, Russia
Abstract. The study was carried out in order to study the features of the ultrastructural organization of the kidney of an adult sheep of the South Ural breed in comparison with the kidney of other mammals. The study was carried out using electron microscopy of kidney samples, previously prepared according to the generally accepted methods of B. Weekly and Reynolds. The ultrastructure of the kidney of an adult sheep of the South Ural breed indicates that all cells of the organ are differentiated, i.e. mature and the kidney is similar to that of other mammals.
Keywords: sheep breeding, sheep kidney, South Ural breed, ultrastructural organization, electron microscopy, adult sheep.
For citation: Baimukhambetov R.K., Vishnevskaya T.Y. Ultrastructural organization of the kidney of adult sheep of South Ural breed. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 100(2): 197-202. (In Russ.).
Достаточно подробно изучена ультраструктурная организация почек различных видов животных - свиньи, собаки, норки, крысы и др. Ультраструктурная организация почки овцы южноуральской породы в возрасте 36 мес. -малоизученная и актуальная тема.
Цель исследования - изучение ультраструктурой организации почки взрослой овцы южноуральской породы и в сравнении со строением почек других млекопитающих.
Материал и методы. Исследование проводилось с помощью электронной микроскопии с предварительной подготовкой материала по общепринятым методикам Б. Уикли и Рейнольдса.
Для электронно-микроскопического изучения кусочки тканей фиксировали в 2%-ном растворе глютарового альдегида на какодилатном буфере (рН 7,2 - 7,4) в течение 2 часов, отмывали в трёх порциях того же буфера. Постфиксировали в 1%-ном растворе четырёхокиси осмия (приготовленном на том же буфере, рН 7,2 - 7,4) - 1 час. Обезвоживали в спиртах восходящей концентрации и абсолютном ацетоне. Заливку проводили в эпон-812 по общепринятой методике [1]. Ультратонкие срезы получали на ультрамикротоме ^КВ-Ш, Швеция), контрастировали 2%-ным
водным раствором уранилацетата и раствором цитрата свинца по Рейнольдсу [2]. Фотографировали в электронном микроскопе Jem-1011 (Япония, JEOL) при увеличениях 2500 - 25000.
Результаты и обсуждение. Почка взрослой овцы снаружи одета в соединительнотканную капсулу, над которой определяется серозная оболочка. Орган состоит из коркового и мозгового слоёв. Структурно-функциональная единица органа - нефрон. Его составляет отдельный почечный каналец вместе с сосудистым клубочком, а мозговое и корковое вещество почки формируется различными отделами нефронов [3]. Так, корковый слой составляют почечные тельца, дистальные и проксимальные отделы нефронов, которые имеют вид извитых канальцев. В составе почечного сосудистого тельца определяются петли капилляров, они составляют основу сосудистого клубочка [4, 5].
Сосудистый клубочек окружен двойной эпителиальной оболочкой, это капсула Боумена. Внутренний слой этой капсулы - висцеральный листок, который окружает непосредственно капилляры клубочка. Эпителиальные клетки висцерального листка капсулы называются по-доцитами (рис. 1).
Ядро подоцитов овальной формы, в основном с тонкодисперсным хроматином, иногда содержит округлое тёмное ядрышко. Цитоплазма клеток светлая, содержит округлые или овальной формы мелкие митохондрии, хорошо развитый пластинчатый аппарат Гольджи, короткие цистерны гранулярного эндоплазматического ретикулюма, редкие лизосомы, свободные рибосомы и сократительные актиновые филаменты [6]. От тел подоцитов отходят первичные отростки - цито-трабекулы. Эти отростки клеток разветвляются на вторичные - цитоподии. Цитоподии обхватывают непосредственно капилляры сосудистого клубочка почки, они лежат на базальной мембране кровеносных сосудов. Тела подоцитов и их цитотрабекулы не входят в контакт с базальной мембраной вплотную. Посредством вторичных отростков, соприкасаясь с базальной мембраной, подоциты формируют фильтрационные щели шириной 20 - 30 нм.
Эндотелиальные клетки в составе сосудистого клубочка почки овцы, как у всех млекопитающих, относятся к фенестрированному типу, они имеют истинные поры-фенестры [7]. У эндотелиоцитов выявляется широкая базальная мембрана (около 300 - 600 нм), которая формируется после слияния мембраны подоцитов и капилляров. На наружной поверхности базальной мембраны лежат вторичные отростки подоцитов. Общая базальная мембрана является фильтрационным барьером между кровью в капиллярах и мочевым пространством, создаётся так называемый урогематический барьер (рис. 2).
Наружный слой капсулы Боумена образует париетальный листок, также из эпителиальных клеток. Он формирует внешнюю границу почечного тельца. Между этими двумя листками капсулы определяется мочевое пространство, которое также визуализируется (рис. 2). В это пространство поступает вся жидкость, которая фильтруется через эндотелиальную стенку капилляра и висцеральный листок капсулы Боумена. Париетальный листок капсулы сформирован из одного слоя плоского эпителия, который лежит на мембране толщиной примерно 20 - 40 нм. В центре этой мембраны хорошо проявляется тёмный электронно-плотный слой, а по обе стороны - его электронно-светлые слои, в которых просматриваются очень тонкие нити, вероятно, фибронектина, связанного с клетками.
Кроме эндотелиоцитов и подоцитов внутри сосудистых клубочков определяются прилегающие к их стенкам мезангиальные клетки (рис. 3). Они веретенообразной или неправильной формы с неровной поверхностью. Располагаются между капиллярными петлями почечного тельца и погружены в мезангиальный матрикс. Ядро удлинённое, иногда имеет глубокие инвагинации, богато гетерохроматином, имеет небольшое
округлое ядрышко [8]. В тёмной цитоплазме имеется немного мелких тёмных митохондрий, развитый пластинчатый комплекс Гольджи, несколько коротких цистерн гранулярного эндо-плазматического ретикулюма, редкие лизосомы, актиновые микрофиламенты, множество рибосом и полирибосом. Их отростки могут проникать глубоко в клубочек между капиллярными петлями.
Почечные тельца имеют сосудистый полюс, куда входит приносящая кровь артериола и выходит выносящая артериола. Почечные тельца имеют мочевой полюс, из которого начинается извитой каналец. На мочевом полюсе сосудистого клубочка почки плоский эпителий меняется на однослойный кубический, который характерен
Рис. 1 - Ультраструктурная организация
сосудистого клубочка почки взрослой овцы (электронная микрофотография):
Я - ядро подоцита; П - отростки подоцитов, формирующие висцеральный листок; ПК -просвет капилляра; Э - эндотелиальные клетки и их отростки; Эр - эритроциты; стрелкой указаны (4) базальные мембраны
Рис. 2 - Урогематический барьер почки взрослой овцы (электронная микрофотография):
П - отростки подоцитов, формирующие висцеральный листок; ПК - просвет капилляра; ПЛ - париетальный листок капсулы Боумена; МП - мочевое пространство; Э - эндотелиальные клетки и их отростки
для проксимального канальца [9]. На поперечных срезах проксимальных канальцев выявляются окружности просветов канальцев. Стенка канальца составлена из 4 - 5 клеток. Апикальная часть крупных эпителиальных клеток содержат многочисленные микроворсинки длиной около 1 мкм, они формируют щёточную каёмку (рис. 4).
Под ними в цитоплазме между основаниями микроворсинок содержатся многочисленные трубчатые инвагинации-канальцы, многочисленные пиноцитозные пузырьки и везикулы, мелкие тёмные лизосомы, сливающиеся с ними.
На базальном полюсе клеток определяются многочисленные глубокие инвагинации клеточной мембраны. Также местами определяются латеральные интердигитации с соседними клетками. Множество крупных вытянутой или овальной формы митохондрий с тонкими кристами и светлым митохондриальным матриксом определяются в основании клеток внутри мембранных инвагинаций и располагаются параллельно клеточной оси. Мембранные инвагинации довольно глубоко проникают внутрь клетки. Очень часто в цитоплазме эпителиальных клеток проксимальных канальцев в почках взрослых овец помимо названных органелл встречается значительное количество округлых липидных включений, как крупных, так и мелких. Базальная часть клеток лежит на однородной базальной мембране толщиной примерно 50 - 70 нм.
Далее моча концентрируется в петле нефро-на, которая называется петлёй Генле. Внешне петли похожи немного на крупные капилляры, только шире (рис. 5). Дистальные извитые канальцы почки взрослой овцы выстланы однослойным кубическим эпителием. В отличие от эпителиоцитов проксимальных канальцев, они меньше размерами и лишены микроворсинок и щёточной каёмки, апикальная поверхность несколько волнистая. Между собой клетки соединяются в апикальной части плотными контактами - десмосомами, а далее боковыми ин-тердигитациями - пальцевидными врастаниями. Ядра клеток большей частью округлые, иногда с небольшими углублениями кариолеммы [10]. На внутренней ядерной мембране определяются значительные скопления гетерохроматина. По всей цитоплазме клеток выявляется значительное количество митохондрий округлой формы с тонкими кристами с тёмным мелкозернистым митохондриальным матриксом. Между ними в апикальной зоне клетки выявляется умеренное количество рибосом и коротких каналов гранулярного эндоплазматического ретикулюма, немного везикул и пузырьков, а также встречаются лизосомы и гетерогенные фаголизосомы, вероятно, липидного происхождения.
В базальной части цитоплазмы клеток эпителия дистальных канальцев митохондрии
находятся в компартментах хорошо развитого базального лабиринта, который формируется ба-зальной плазмалеммой клетки (рис. 6). Базальная часть эпителиальных клеток дистальных извитых канальцев почки лежит на базальной мембране толщиной 50 - 60 нм, за ней находится слой ретикулиновых волокон в интерстиции с редкими фибробластическими клетками [4].
Вблизи почечного тельца со стороны сосудистого полюса определяются юкстагломе-рулярные клетки, вырабатывающие фермент ренин и играющие большую роль в поддержании кровяного давления (рис. 7). Обильная
Рис. 3 - Ультраструктурная организация
почки взрослой овцы (электронная микрофотография):
МК - мезангиальная клетка; П -подоцит; ПК - просвет капилляра; ЭК -эндотелиальные клетки капилляра; БМ -базальная мембрана
Рис. 4 - Апикальная часть эпителиальной клетки проксимального канальца почки взрослой овцы (электронная микрофотография; увел. ><6000): МВ - микроворсинки, формирующие щеточную каёмку; ПМВ - поперечно срезанные микроворсинки; М - митохондрии; Л - лизосомы; стрелкой указаны (4) трубчатые инвагинации в основании микроворсинок
цитоплазма клеток содержит тёмные гранулы разных размеров, короткие каналы гранулярного эндоплазматического ретикулюма, одиночные рибосомы и полирибосомы, редкие овальные митохондрии.
Местами на препаратах в поле зрения попадают эпителиальные клетки в стадии апоптоза. Они встречаются и в проксимальных, и в дис-тальных канальцах. Такие клетки формируют специфические характерные апоптотические тельца (рис. 8). Хроматин плотно собирается в большие тёмные конгломераты на внутренней кариолемме, а цитоплазма просветляется, лишаясь части органелл и местами разделяясь на части, содержащие их уцелевшие остатки [11].
Далее из дистальных канальцев моча попадает в собирательные трубочки в составе мозговых лучей паренхимы почки, которые переходят затем в мозговое вещество почки. Мелкие собирательные трубочки выстланы кубическим эпителием. Они светлые, с небольшим количеством органелл [12, 13]. Чем глубже мозговой слой, тем клетки становятся выше и превращаются в столбчатые (рис. 9). На апикальной поверхности эпителиальных клеток расположены отдельные очень короткие микроворсинки.
Ядра в клетках с изрезанными краями, широколопастные, с рассеянным в кариоплазме
Рис. 5 - Тонкие части петель Генле в
почке взрослой овцы (электронная микрофотография):
ПК - просвет капилляра; ПГ - просвет петли Генле; ПрК - проксимальный каналец; Э - эритроциты в просвете капилляра; П - подоциты; И - интерстиций; стрелкой указаны (4) базальные мембраны
Рис. 7 - Юкстагломерулярные клетки; базальная часть эпителиальной клетки дистального канальца почки взрослой овцы (электронная микрофотография):
Я - ядро юкстагломерулярной клетки; М -митохондрии; Сг - секреторные гранулы; стрелкой указаны (4) каналы гранулярного эндоплазматического ретикулюма
Рис. 6 - Базальная часть эпителиальной клетки дистального канальца почки взрослой овцы (электронная микрофотография):
Я - ядро эпителиоцита; М - митохондрии; БМ - базальная мембрана; Фб -фибробластическая клетка интерстиция; стрелкой указаны (4) инвагинации клеточной мембраны
Рис. 8 - Клетка с признаками апоптоза (справа) в дистальном канальце почки взрослой овцы (электронная микрофотография. Увел. х6000):
уплотнение хроматина на внутренней кариолемме ядра указано стрелкой (4); Я -ядро эпителиоцита; М - митохондрии; Фг -фаголизосома
хроматином, иногда с небольшим ядрышком. В цитоплазме клеток определяются мелкие митохондрии округлой и удлинённой формы, короткие извитые каналы гранулярного эндоплаз-матического ретикулюма, тонкие тонофиламенты, мельчайшие везикулы и пузырьки (рис. 10). Латеральные стороны клеток в апикальной части скреплены тёмной короткой терминальной полосой - десмосомой, далее ниже поверхности образуют интердигитации в соседнюю клетку.
Собирательные трубочки далее впадают в собирательные протоки. Они имеют такое же строение, что и собирательные трубочки. Собирательные протоки открываются в малые и большие чашечки почечной лоханки, покрытые слоем эпителиальных клеток.
Рис. 9 - Эпителиальные клетки собирательной трубочки в почке взрослой овцы (электронная микрофотография):
Я - ядра эпителиоцитов; БМ - базальная мембрана; стрелкой указаны (J.) микроворсинки на апикальной поверхности
Рис. 10 - Эпителиальные клетки собирательной трубочки в почке взрослой овцы (электронная микрофотография):
Я - ядра эпителиоцитов; М -митохондрии; ГЭР - каналы гранулярного эндоплазматического ретикулюма; Д - десмосома; стрелкой указаны (4) микроворсинки на апикальной поверхности
В пространствах между проксимальными и дистальными канальцами, кровеносными и лимфатическими сосудами в почке взрослой овцы выявляется интерстиций почки. Это очень рыхлая соединительная ткань с фибробластами, отдельными тонкими коллагеновыми и ретикулиновыми фибриллами и аморфным светлым основным веществом. Фибробласты содержат округлые митохондрии с тонкими кристами, расширенные каналы гранулярного эндоплазма-тического ретикулюма, иногда видны небольшие липидные капли. Интерстиция больше в мозговом веществе почки.
Вывод. Результаты электронно-микроскопических исследований показали, что ультраструктурная организация почки взрослой овцы схожа с таковой других млекопитающих животных.
Список источников
1. Уикли Б. Электронная микроскопия для начинающих. М.: Мир, 1975. 324 с.
2. Reynolds E.S. The use of lead citrate at hight pH as an electronopaque stain in electron microscopy. Journal of Cell Biology. 1963; 17: 208-212.
3. Айдарбекова З.М., Махмудова Ж.А., Айдарбекова А.А. Особенности электронной микроскопии нефронов почек и веса тела крыс при длительной пищевой де-привации в условиях высокогорья у неадаптированных и адаптированных животных // Проблемы современной науки и образования. 2018. № 6 (126). С. 114 - 119.
4. Андреева С.Д. Возрастные изменения ультраструктурной организации нефронов свиньи // Международный журнал экспериментального образования. 2014. № 1-1. С. 58 - 60.
5. Зайцев В.Б., Абдуллин Т.Г., Коледаева Е.В. Ультраструктура юкстагломерулоцитов и цитоскелета клеток нефрона в почках позвоночных животных // Вятский медицинский вестник. 2001. № 1. С. 42 - 43
6. Изменения ультраструктурной организации почки в условиях экспериментально смоделированной тепловой ишемии при оперативном вмешательстве / С.В. Попов, Р.Г. Гусейнов, А.Н. Горшенин и др. // Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина. 2016. № 1. С. 104 - 119.
7. Электронная микроскопия почек у адаптированных животных при экстремальной ситуации в условиях высокогорья / З.М. Айдарбекова, И.Ж. Сатылганов, А.А. Айдарбекова, О.П. Калугина // Вестник науки и образования. 2011. № 2. С. 78 - 79.
8. Баймухамбетов Р.К. Гистологическое строение почек овец южноуральской породы в постнатальном периоде онтогенеза шести, восемнадцати и тридцати шести месяцев // Вестник КрасГАУ 2022. № 3 (180). С. 127 - 133.
9. Ультраструктура и наноморфология почек норки американской / В.О. Ежков, М.С. Ежкова, И.А. Яппаров и др. // Доклады Академии наук. 2019. Т. 485. № 5. C. 642 - 645. https://doi.org/10.31857/S0869-56524855642-645.
10. Рахметова А.М., Бгатова Н.П., Жумадина Ш.М. Структурная организация почки в условиях отдалённого опухолевого роста // Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия: Биологические науки. 2019. № 3 (128). С. 66 - 72. https:// doi.org/10.32523/2616-7034-2019-128-3-66-73.
11. Стандарт гистологической организации почки при лабораторном анализе строения почки собаки / Ю.Г. Васильев, Г.В. Шумихина, Д.С. Берестов и др. // Труды Ижевской государственной медицинской академии: сб. науч. ст. 2019. Т. 57. С. 11 - 13.
12. Айдарбекова З.М., Калугина О.П., Айдарбекова А.А. Особенности ультраструктуры почек при экстремальной ситуации в условиях высокогорья // Здравоохранение Кыргызстана. 2010. № 2. С. 19 - 21.
13. Результаты морфометрических исследований ткани почек экспериментальных животных / Н.Ю. Коло-меец, Н.И. Аверьянова, Н.Ю. Зарницына, П.В. Косарева // Фундаментальные исследования. 2010. № 11. С. 9 - 12.
References
1. Weekly B. Electron microscopy for beginners. M.: Mir, 1975. 324 p.
2. Reynolds E.S. The use of lead citrate at hight pH as an electronopaque stain in electron microscopy. J. of Cell Biology. 1963; 17: 208-212.
3. Aidarbekova Z.M., Makhmudova Zh.A., Aidarbekova A.A. Features of electron microscopy of kidney nephrons and body weight of rats during prolonged food deprivation in high altitude conditions in non-adapted and adapted animals. Modern Problems of Science and Education. Surgery. 2018; 126(6): 114-119.
4. Andreeva S.D. Age-related changes in the ultrastructural organization of pig nephrons. International Journal of Experimental Education. 2014; 1-1: 58-60.
5. Zaitsev V.B., Abdullin T.G., Koledaeva E.V. Ultrastructure of juxtaglomerulocytes and the cytoskeleton of nephron cells in the kidneys of vertebrates. Vyatskiy Medical Bulletin. 2001; 1: 42-43.
6. Changes in the ultrastructural organization of the kidney under experimentally simulated thermal ischemia
during surgery / S.V. Popov, R.G. Huseynov, A.N. Gorsh-enin et al. Bulletin of St. Petersburg University. Medicine. 2016; 1: 114-119.
7. Electron microscopy of kidneys in adapted animals in an extreme situation in high mountains / Z.M. Aidarbekova, I.Zh. Satylganov, A.A. Aidarbekova, O.P. Kalugina. Bulletin of science and education. 2011; 2: 78-79.
8. Baimukhambetov R.K. Histological structure of the kidneys of sheep of the South Ural breed in the postnatal period of ontogenesis of six, eighteen and thirty-six months. Vestnik KrasGAU. 2022; 180(3): 123-133.
9. Ultrastructure and nanomorphology of American mink buds / V.O. Ezhkov, M.S. Ezhkova, I.A. Yapparov and others // Reports of the Academy of Sciences. 2019. V. 485. No. 5. C. 642-645. https://doi.org/10.31857/S0869-56524855642-645.
10. Rakhmetova A.M., Bgatova N.P., Zhumadina Sh.M. Structural organization of the kidney in conditions of distant tumor growth. Bulletin of the Eurasian National University named after L.N. Gumilyov. Series: Biological Sciences. 2019; 128(3): 66-72. https://doi.org/10.32523/2616-7034-2019-128-3-66-73.
11. Standard of the histological organization of the kidney in the laboratory analysis of the structure of the dog's kidney / Yu.G. Vasiliev, G.V. Shumikhina, D.S. Berestov et al. Proceedings of the Izhevsk State Medical Academy: Sat. scientific Art. 2019; 57: 11-13.
12. Aidarbekova Z.M., Kalugina O.P., Aidarbekova A.A. Peculiarities of the ultrastructure of the kidneys in an extreme situation in high mountains. Health of Kyrgyzstan. 2010; 2: 19-21.
13. Results of morphometric studies of the kidney tissue of experimental animals / N.Yu. Kolomeets, N.I. Av-eryanova, N.Yu. Zarnitsyna, P.V. Kosareva. Fundamental research. 2010; 11: 9-12.
РенатКуспанович Баймухамбетов, старший преподаватель, renat.ogau@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-4326-1476
Татьяна Яковлевна Вишневская, доктор биологических наук, доцент
Renat K. Baimukhambetov, Senior Lecturer, renat.ogau@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-4326-1476 Tatyana Ya. Vishnevskaya, Doctor of Biology, Associate Professor
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contribution equally to this article. The authors declare no conflict of interests. Статья поступила в редакцию 20.03.2023; одобрена после рецензирования 30.03.2023; принята к публикации 30.03.2023.
The article was submitted 20.03.2023; approved after reviewing 30.03.2023; accepted for publication 30.03.2023. -♦-
