CC BY
33
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 4 - P. 207-212
УДК: 611-018+611.24+615.22.225.2
ПРЕНАТАЛЬНЫЙ ОРГАНОГЕНЕЗ ЛЕГКИХ И БЛОКАДА РЕЦЕПТОРОВ АНГИОТЕНЗИНА
С.В. ХАРЧЕНКО
ФГАОУВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского» Министерства образования и науки Российской Федерации, бул. Ленина, д. 5/7, г. Симферополь, 295051, Россия
Аннотация. Исследование посвящено изучению особенностей пренатального органогенеза легких крыс, сопровождавшегося введением беременным самкам крыс валсартана, относящегося к бло-каторам рецепторов ангиотензина. Актуальность работы связана с ростом заболеваемости женщин детородного возраста, в том числе артериальной гипертензией, требующей медикаментозной терапии. Доказана роль рецепторов ангиотензина в процессах роста и дифференцировки эмбриональных тканей и органов, но остается невыясненными последствия их блокады в течение периода внутриутробной жизни. В работе были изучены легкие эмбрионов и плодов крыс в возрасте от 13 до 21 суток беременности. Беременные самки были разделены на четыре группы. Первая группа контрольная и три группы экспериментальные - животные получавшие терапевтическую, субтоксическую и токсическую дозы валсартана. Согласно результатам исследования влияние валсартана оказывает негативные эффекты на пренатальный органогенез легких крыс, которые впервые обнаруживаются в 17-ти суточном возрасте зародышей и проявляются замедлением процессов ветвления эпителия и удлинением во времени последовательного формирования бронхиального дерева и респираторного отдела легких. Выраженность обнаруженных изменений имеет дозозависимый эффект. Субтоксическая доза наиболее отрицательно влияет на развитие органа, а терапевтическая вызывает наименьшие изменения.
Ключевые слова: органогенез, гистогенез, легкие, блокаторы рецепторов ангиотензина, валсар-
тан.
Проблема гисто- и органогенезов продолжает оставаться актуальной для современной медицины поскольку важна не только в связи с накоплениями знаний с точки зрения фундаментальной науки, но имеет неоценимое значение для практической медицины. Легкие -ключевые органы, определяющие жизнеспособность новорожденного. Их развитие напрямую зависит от состояния здоровья матери. Артериальная гипертензия, не связанная с беременностью или сопровождающая гестозы и преэклампсии в мире составляют 10% беременных [9], а в Российской Федерации 5-30% [1,2,4] и вынуждают к применению во время беременности гипотензивных лекарственных средств, относительно новыми и эффективными из которых являются блокаторы рецепторов ангиотензина. Блокируя рецепторы ангиотен-зина 1-го типа данные препараты снижают артериальное давление и одновременно стимулируют рецепторы ангиотензина 2-го типа (АТ-2), которые определяются в тканях плода и оказывают непосредственное влияние на процессы гисто- и органогенезов [14]. Имеющиеся научные данные о пренатальном развитии легких под влиянием лекарственных средств дан-
ной группы освещают лишь отдельные стороны интересующей нас проблемы. В мировой литературе представлены лишь результаты морфогенезов легких в случаях внутриутробного воздействия блокаторов рецепторов ангиотензи-на, но.и они достаточно противоречивы [6,8,10,15], а информация об органогенезе легких в динамике в данной ситуации очень ограничена.
Цель исследования - изучить морфологические особенности пренатального органогенеза легких крыс в норме и в условиях внутриутробного влияния блокатора рецепторов ангиотензина валсартана.
Материалы и методы исследования. В исследовании были использованы легкие эмбрионов и плодов 83 белых беспородных крыс в возрасте от 13 до 21 суток беременности. Животных с датированными сроками беременности получали при помощи метода ежедневного изучения вагинальных мазков. Беременные самки были разделены на четыре группы. Первая группа контрольная - интактные животные и три группы экспериментальные - животные получавшие терапевтическую, субтоксическую и токсическую дозы валсартана. Материал фик-
сировали 10% формалином, изготавливали срезы и окрашивали гематоксилином и эозином.
Результаты и их обсуждение. Согласно полученным результатам исследования, начальные этапы пренатального развития легких зародышей крыс контрольной и всех экспериментальных групп не имеют отличий. Закладки легких у зародышей крыс 13-суточного возраста всех изучаемых групп, представляют собой две эпителиальные трубочки, которые заключены в мешки состоящие из мезенхимы, и дают начало главным бронхам. Эпителиальные трубочки слепо заканчиваются в окружающей мезенхиме и имеют хорошо выраженный просвет. Их стенки выстланы низким призматическим эпителием, уже имеющим признаки многоряд-ности. Мезенхима во всех областях закладок рыхлая и однородная. Ядра, звездчатой формы мезенхимоцитов, округлые и занимают практически весь объем клетки.
К 15 суткам эмбриогенеза легкие зародышей крыс всех изучаемых групп значительно увеличиваются в размерах и представляют собой железистоподобные структуры, что является результатом активно реализующихся процессов ветвления эпителиальных трубочек в окружающей их мезенхиме. В закладках определяются бронхи трех порядков ветвления. Бронхи 1-го и 2-го порядков имеют просвет. Эпителий бронхов 1-го порядка однослойный призматический. Ядра эпителиоцитов лежат на разных уровнях в 4-5 рядов. Бронхи 2-го порядка выстланы эпителием низкой призматической формы с только появляющимися признаками многорядного эпителия, что отражает последовательность появления и дифференци-ровки бронхов различных порядков ветвления. Мезенхима становится неоднородной. Так, в местах прилегающих непосредственно к развивающимся бронхам, мезенхима уплотнена. Ее клетки имеют вытянутую форму и образуют непрерывный слой вокруг бронхиальных трубочек. Эти процессы свидетельствуют о начале формирования соединительнотканных и глад-комышечных элементов стенок бронхов. Мезенхима, которая не контактирует с закладками бронхов, остается рыхлой, образованной клетками звездчатой формы. Бронхи 3-го порядка на этой стадии еще не имеют просвета. В этом возрасте в закладках легких обнаруживаются очаги кроветворения. Кровеносные сосуды выглядят как каналы, выстланные однослойным плоским эпителием, не связанные с формиру-
ющимся бронхиальным деревом.
На 17 сутки пренатального развития в закладках легких зародышей крыс контрольной группы становится заметным прогрессивное уменьшение количества мезенхимы за счет заполнения ее ветвями бронхиального дерева. Имеются уже бронхи 6-ти порядков с выраженными просветами. Отчетливо видно уменьшение диаметра бронхов и высоты однослойного многорядного эпителия при уменьшении калибра бронха. На этом этапе развития в закладках легких зародышей крыс, которые развивались под воздействием вводимой беременным самкам терапевтической дозы валсартана, определяется увеличение диаметра бронхов первых четырех генераций. Бронхи 5-го порядка ветвления еще не имеют просвета, а закладки бронхов 6-го порядка не обнаруживаются вообще. В группе животных, которым вводилась субтоксическая доза валсартана, закладки легких этого же возраста наблюдается уменьшение просвета бронхов первых трех порядков. Выстилающий их эпителий низкий призматический. Периэпителиальная мезенхима уплотнена лишь в некоторых участках. Просвет бронхов 4-го порядка к этому времени еще не сформировался. Эти бронхи выглядят как скопление эпи-телиоцитов. Закладки бронхов 5-го и 6-го порядков не выявляются. Органогенез легких, сопровождавшийся влиянием токсической дозы валсартана, приводит к появлению органов, степень дифференцировки которых практически соответствует таковому в легких развивавшихся в присутствии терапевтической дозы этого препарата. Однако мы обнаружили, что мезенхима, непосредственно окружающая бронхи заметно уплотнена, а остальная мезенхима не упорядочена, чего в закладках легких ранее описанных групп не встречалось.
Обнаруженные изменения могут быть связаны со стимуляцией АТ-2 рецепторов, подавляющая пролиферацию и апоптоз в развивающемся легком [8,14]. Эти факторы являются ключевыми для образования бронхов и просветов в них, а в дальнейшем для появления аци-нусов. С другой стороны в литературе широко известны случаи повреждения почек плода действием блокаторов рецепторов ангиотензи-на [5,7,13], что ведет к развитию олигогидрам-ниона [3,11]. Также доказано, что во время развития легких основной физической силой, испытываемой легкими, является растяжение, вызванное жидкостью, заполняющей легкие.
Олигогидрамнион уменьшает размер внутриг-рудной полости, нарушая нормальный рост самого плода и приводит к легочной гипоплазии. Изменения в почках плода при этом могут быть как необратимыми, так и обратимыми. Эти факты также нельзя не учитывать.
По достижению 19-ти суточного возраста в легких плодов крыс контрольной группы появляются все отделы бронхиального дерева. В результате дихотомического ветвления терминальных бронхиол появляются респираторные бронхиолы, свидетельствующие о начале формирования респираторного отдела. В них быстро в течение этих же суток появляется просвет. Респираторные бронхиолы расположены близко друг к другу и разделены дифференцирующимся интерстицием с кровеносными капиллярами. Легкие, развивавшиеся под влиянием терапевтической дозы валсартана в этот же период органогенеза характеризуются присутствием бронхов всех порядков ветвления присущих данному возрасту. Их морфология ничем не отличается от нормы. Время появления респираторных бронхиол соответствует контролю, однако диаметр их меньше и прослойки интерстиция шире, чем таковые в норме. Процессы органогенеза легких в условиях влияния субтоксической дозы валсартана в это время также имеют свои особенности. Легкие содержат бронхи, соответствующие по количеству порядков ветвления и степени дифферен-цировки, бронхам легких контроля. Однако, респираторные бронхиолы хоть и появились соответственно возрасту, но в меньшем количестве и с меньшей шириной просвета. Между ними располагается больший, чем в норме объем интерстиция. Влияние валсартана в токсической дозе выражается в своевременном появлении респираторных бронхиол. Их ширина аналогична таковой в контроле, однако они не так многочисленны как это должно быть на данном этапе, потому между ними расположены достаточно широкие поля дифференцирующегося интерстиция. Уровень развития внут-рилегочных воздухоносных путей и строение их стенок достигает контрольных характеристик. Особенности морфологии изучаемого органа на этой стадии могут объясняться уменьшением количества АТ-2 рецепторов в воздухоносных путях, что характерно для поздних сроков гестации и в продолжающемся подавлении апоптоза в респираторном отделе, являющимся необходимым условием для истонче-
ния соединительной ткани, из-за чего процент стромы значительно уменьшается при завершении созревания легких [12].
К концу внутриутробного развития (21 сутки) в легких плодов крыс контроля продолжает активно формироваться респираторный отдел. Респираторные бронхиолы выстланы однослойным кубическим эпителием. В результате продолжающегося морфогенеза ветвления появляются альвеолярные ходы, а на их концах мешотчатые расширения (рис. А). Просветы этих компонентов прогрессивно увеличиваются в течение суток. За счет этого площадь респираторного отдела начинает заметно преобладать над площадью воздухоносных путей. Тонкие прослойки интерстициальной ткани разделяют мешочки и содержат капилляры, которые плотно прилегают к их стенкам.
Рис. Легкое плода в возрасте 21 суток. Окраска гематоксилином и эозином. Увеличение: об.10, ок.10.
А - контрольная группа. Б - экспериментальная группа, самкам которых вводилась субтоксическая доза валсартана
Если плод этого возраста развивался в условиях действия терапевтической дозы вал-сартана, то в легких определяется уровень развития и дифференцировки бронхиального дерева, присущий нормальному морфогенезу легких. Но обращает на себя внимание узкий просвет альвеолярных ходов и мешочков. Эти
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 4 - P. 207-212
компоненты респираторного отдела разделяются более толстыми, чем в норме, прослойками интерстиция. Капилляры не плотно прилежат к эпителию, что очевидно, будет влиять на интенсивность газообмена после рождения. Морфология легких под действием субтоксической дозы характеризуется соответствующим норме уровню развития бронхиального дерева. Альвеолярные ходы и мешочки не так многочисленны как в контроле и отличаются от таковых в контроле меньшими размерами (рис. Б).
У 21 суточных плодов, которые развивались в условиях введения токсической дозы валсартана, в легких появляются альвеолярные ходы и мешочки, размер которых отличается значительно меньшими размерами, что не характерно для органогенеза легких плодов контрольной группы. Но по их численности видимые различия не определяются. Прослойки ин-терстиция заметно истончились в сравнении с ранее описанным возрастом, но все-таки превосходят их толщину в контроле. Капилляры лежат на некоторой дистанции от эпителия альвеолярных ходов и мешочков.
Выводы:
1. Влияние валсартана оказывает негативное влияние на пренатальный органогенез легких крыс. Изменения пренатального развития легких впервые обнаруживаются в 17-ти суточном возрасте зародышей.
2. Выраженность обнаруженных изменений имеет дозозависимый эффект. Субтоксическая доза наиболее отрицательно влияет на развитие органа, терапевтическая вызывает наименьшие изменения.
3. Влияние валсартана замедляет процессы ветвление эпителия и удлиняет во времени последовательное формирование бронхиального дерева и респираторного отдела легких. В результате непосредственно перед рождением снижается объем респираторного отдела.
4. Поскольку в цели работы не было включено изучение морфологии легких в раннем постнатальном периоде, поэтому трудно оценить насколько критичны для жизнеспособности новорожденных являются выявленные изменения.
LUNGS PRENATAL ORGANOGENESIS AND ANGIOTENZIN RECEPTORS BLOCKADE
S.V. KHARCHENKO
V.I. Vernadsky Crimean Federal University of the Ministry of Science and Education of the Russian Federation,
Lenina bul., 5/7, Simferopol, 295051, Russia
Abstract. This study investigates the characteristics of prenatal rat's lung organogenesis, which is accompanied by administration of valsartan as angiotensin-receptor blockers to pregnant rats. An urgency of the investigation is associated with an increase in the incidence of childbearing age women, including arterial hypertension, which requires medical therapy. The role of angiotensin receptors in the processes of embryonic tissues and organs growth and differentiation has been proved, but the consequences of their blockade during the period of intrauterine life remain unclear. The lungs of embryos and fetuses of rats aged 13 to 21 days of pregnancy were studied. Pregnant females were divided into four groups. The first group is control and three experimental groups - animals receiving therapeutic, subtoxic and toxic doses of valsartan. According to the study results, valsartan has negative effects on the prenatal organogenesis of rat lungs, which first detected in the 17-day-old embryos and appears deceleration time epithelial branching processes and the extension of the bronchial tree and the respiratory portion successive formation. The severity of the detected changes has a dose-dependent effect. Subtoxic dose most negatively affects the development of the lungs, the therapeutic causes the smallest changes.
Key words: organogenesis, histogenesis, lungs, angiotensin receptor blockers, valsartan.
Литература References
1. Материнская смертность в Российской Феде- 1. Materinskaya smertnost v Rossiiskoi Federacii v
рации в 2014 году. Методическое письмо МЗ РФ от 2014 godu. Metodicheskoe pismo MZ RF ot
09.10.2015. 72 с. 09.10.2015. [Maternal mortality in the Russian Feder-
ation in 2014. Methodical letter of the Ministry of Health of the Russian Federation of 09.10.2015.]. Russian
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 4 - P. 207-212
2. Паньшина М.В., Волков В.Г., Хадарцева К.А. Опыт профилактики гестоза // Вестник новых медицинских технологий. 2010. №4. С. 141-142.
3. Перепелица С.А., Голубев А.М., Мороз В.В., Шмакова М.А. Пренатальный морфогенез легких и предпосылки развития РДС у недоношенных новорожденных // Общая реаниматология. 2010. № 6. С. 53-58.
4. Хадарцев А.А., Морозов В.Н., Карасева Ю.В., Абрамова О.Н., Морозова В.И., Хадарцева К.А., Гордеева А.Ю. Особенности формирования механизмов адаптации у женщин с поздним гестозом // Акушерство, гинекология и репродукция. 2013. Т. 7, № 3. С. 20-25.
5. Berkane N., Carlier P., Verstraete L., Mathieu E., Heim N., Uzan S. Fetal toxicity of valsartan and possible reversible adverse side effects // Birth Defects Research. 2004. Vol. 70, №8. Р. 547-549.
6. Bos-Thompson M.A., Hillaire-Buys D., Muller F., Dechaud Н., Mazurier Е. Fetal toxic effects of angiotensin II receptor antagonists: case report and follow-up after birth // Annals of Pharmacotherapy. 2005. Vol. 39, №1. 157-161.
7. Celentano C., Prefumo F., di Vera E., Iannicco A., Gallo D.P., Liberati M. Reversible acute fetal renal failure due to maternal exposure to angiotensin receptor blocker // Pediatr. Nephrol. 2008. Vol. 23, №2. P. 333-334.
8. Gandhi C., Uhal B.D. Roles of the Angiotensin System in Neonatal Lung Injury and Disease // JSM Atheroscler. 2016. Vol. 3, №1. P. 1014-1020.
9. Ghulmiyyah L., Sibai В. Maternal mortality from preeclampsia/eclampsia // Semin Perinatol. 2012. Vol. 36, №1. P. 56-59.
10. Hunseler С., Paneitz A., Friedrich D., Lindner U., Oberthuer A. Angiotensin II Receptor Blocker Induced Fetopathy: 7 Cases // Klin. Padiatr. 2011. Vol. 223, №1. P. 10-14.
11. Kato K., Okuda M., Ishikawa H., Takahashi T., Hirahara H. Oligohydramnios and pulmonary hypoplasia: A case in which involvement of an angiotensin II receptor antagonist was suspected // Journal of Obstetrics and Gynaecology Research. 2008. Vol. 4, №2. P. 242-246.
2. Pan'shina MV, Volkov VG, Hadarceva KA. Opyt profilaktiki gestoza [Practices in prevention of preec-lampsia]. Vestnik novyh medicinskih tekhnologij. 2010;4:141-2. Russian.
3. Perepelica SA, Golubev AM, Moroz VV, Shmakova MA. Prenatalnii morfogenez legkih i predposilki razvitiya RDS u nedonoshennih novorojdennih [Prenatal lung morphogenesis and the prerequisites of RDS development in premature newborns]. Obschaya reanimatologiya. 2010;6:53-8. Russian.
4. KHadarcev AA, Morozov VN, Karaseva YUV, Ab-ramova ON, Morozova VI, KHadarceva KA, Gordeeva AYU. Osobennosti formirovaniya mekhanizmov adap-tacii u zhenshchin s pozdnim gestozom [Features of formation of adaptation mechanisms in women with late gestosis]. Akusherstvo, ginekologiya i reprodukciya. 2013;7(3):20-5. Russian.
5. Berkane N, Carlier P, Verstraete L, Mathieu E, Heim N, Uzan S. Fetal toxicity of valsartan and possible reversible adverse side effects. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol. 2004;70(8).547-9.
6. Bos-Thompson MA, Hillaire-Buys D, Muller F, Dechaud Н, Mazurier Е. Fetal toxic effects of angi-otensin II receptor antagonists: case report and follow-up after birth. Annals of Pharmacotherapy. 2005;39(2):389.
7. Celentano C, Prefumo F, di Vera E, Iannicco A, Gallo DP, Liberati M. Reversible acute fetal renal failure due to maternal exposure to angiotensin receptor blocker. Pediatr. Nephrol. 2008;23(2):333-4.
8. Gandhi C, Uhal BD. Roles of the Angiotensin System in Neonatal Lung Injury and Disease. JSM Atheroscler. 2016;1(3):1014.
9. Ghulmiyyah L, Sibai В. Maternal mortality from preeclampsia/eclampsia. Semin Perinatol. 2012;36(1):56-9.
10. Hünseler ^ Paneitz A, Friedrich D, Lindner U, Oberthuer A. Angiotensin II Receptor Blocker Induced Fetopathy: 7 Cases. Klin. Padiatr. 2011;223(1):10-4.
11. Kato K, Okuda M, Ishikawa H, Takahashi T, Hira-hara H. Oligohydramnios and pulmonary hypoplasia: A case in which involvement of an angiotensin II receptor antagonist was suspected. Journal of Obstetrics and Gynaecology Research. 2008; 34(2):242-6.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 4 - P. 207-212
12. Kling D.E., Lorenzo H.K., Trbovich A.M. Pre- and postnatal lung development, maturation and plasticity. MEK-1/2 inhibition reduces branching morphogenesis and causes mesenchymal cell apoptosis in fetal rat lungs // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2002. Vol.282, № 3 . P. 370-378.
12. Kling DE, Lorenzo HK, Trbovich AM. Pre- and postnatal lung development, maturation and plasticity. MEK-1/2 inhibition reduces branching morphogenesis and causes mesenchymal cell apoptosis in fetal rat lungs. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2002;282(3):370-8.
13. Saar Levitt L., Amsalem H. Reversible Fetal Renal Impairment following Angiotensin Receptor Blocking Treatment during Third Trimester of Pregnancy: Case Report and Review of the Literature // Case Reports in Obstetrics and Gynecology. 2016. Article ID 2382031. 3.
13. Saar ^ Levitt L, Amsalem H. Reversible Fetal Renal Impairment following Angiotensin Receptor Blocking Treatment during Third Trimester of Pregnancy: Case Report and Review of the Literature. Case Reports in Obstetrics and Gynecology. 2016. Article ID 2382031. 3.
14. Vinturache А., Smith F.G. Angiotensin type 1 and type 2 receptors during ontogeny. Cardiovascular and renal effects // Vascular Pharmacology. 2014. Vol. 63, № 3. P. 145-154.
14. Vinturache А, Smith FG. Angiotensin type 1 and type 2 receptors during ontogeny. Cardiovascular and renal effects. Vascular Pharmacology. 2014;63(3):145-54.
15. Walfisch A., Al-maawali A., Moretti M.E., Nickel C., Koren G. Teratogenicity of angiotensin converting enzyme inhibitors or receptor blockers // Journal of Obstetrics and Gynaecology. 2011. Vol. 31, №6. P. 465-472.
15. Walfisch A, Al-maawali A, Moretti ME, Nickel C, Koren G. Teratogenicity of angiotensin converting enzyme inhibitors or receptor blockers. Journal of Obstetrics and Gynaecology. 2011;31(6):465-72.
Библиографическая ссылка:
Харченко С.В. Пренатальный органогенез легких и блокада рецепторов ангиотензин // Вестник новых медицинских технологий. 2018. №4. С. 207-212.
