Структурно-функциональный анализ лимфатической системы тритона.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6902 (2023) Цитировать эту статью

907 Доступов

9 Альтметрика

Подробности о метриках

Позвоночные животные, способные к регенерации, такие как тритоны и саламандры, обладают ослабленной адаптивной иммунной системой, характеризующейся множественными связями между лимфатической системой и кровеносной сосудистой системой, называемыми лимфатическим сердцем. Роль лимфатических сосудов и этих лимфатико-венозных связей в регенерации неизвестна. Мы использовали in-vivo лимфангиографию в ближнем инфракрасном диапазоне, сверхвысокочастотную ультрасонографию, микро-КТ-лимфоангиографию и трехмерную компьютерную реконструкцию гистологических серийных срезов для оценки лимфатических территорий Cynopspyrrogaster. Мы использовали нашу модель и супермикрохирургию, чтобы показать, что лимфатическое сердце не имеет существенного значения для лимфатического кровообращения и регенерации конечностей. Вместо этого у тритонов имеется новая внутрикостная сеть лимфатических сосудов внутри кости, экспрессирующая VEGFR-3, LYVE-1 и CD-31. Однако нам не удалось продемонстрировать экспрессию Prox-1 этими сосудами. Мы продемонстрировали, что костный мозг взрослого тритона функционирует как орган лимфатического дренажа и жировой резервуар. Это исследование раскрывает фундаментальные анатомические различия между иммунной системой хвостатых птиц и млекопитающих и предоставляет модель для изучения лимфатических сосудов и регенерации.

Лимфатическая система состоит из сети лимфатических сосудов, лимфоидной ткани и лимфоидных органов, которые составляют важную часть иммунной системы позвоночных. Лимфатические сосуды начинаются как сосуды со слепыми концами в тканях и образуют обширную сеть по всему телу, но еще не обнаружены в эпидермисе, хрящах и здоровых костях. Все лимфатические сосуды в конечном итоге попадают в кровоток через прямые лимфатически-венные (лимфовенозные) соединения.

Лимфатическая система регулирует окружающую среду клеток внутри тканей, контролируя доступность жидкости, макромолекул и лейкоцитов, образуя важный мост между клетками, внеклеточным матриксом и кровеносной сосудистой системой. Помимо традиционно признанной роли в транспортировке внеклеточной жидкости, недавние исследования показали, что лимфатические сосуды также играют важную роль в заживлении ран, иммунитете, жировом обмене, метастазировании рака, сердечно-сосудистых и метаболических заболеваниях1,2,3,4,5,6. Неспособность регенерации лимфатических сосудов после травмы приводит к лимфедеме, уродующему заболеванию, характеризующемуся прогрессирующим отеком конечностей, отложением жира и повторными инфекциями целлюлита, которым страдают более 200 миллионов человек во всем мире и не поддающееся лечению7.

Несмотря на растущее количество литературы о важности лимфатических сосудов в заживлении ран и заболеваний, роль лимфатической системы в регенерации остается малоизученной. Основной причиной этого является недостаток знаний о лимфатической системе у хвостатых амфибий (тритонов и саламандр), которые широко считаются лучшими моделями регенерации позвоночных из-за их непревзойденной регенеративной способности8. Большая часть современных знаний о лимфатической системе уродели основана на исследованиях, проведенных более века назад, и на предположениях, сделанных на основе исследований ануранов (лягушек и жаб)9,10,11.

Лимфатическая система уродели характеризуется наличием от 8 до 23 пар лимфатических сердец (ЛС), расположенных в лимфатико-венозных соединениях по длине тела, которые перекачивают лимфу в вены и предотвращают обратный ток крови в лимфатические сосуды8,10,12. LH не уникальны для тритонов. У бесхвостых животных имеется от 2 до 5 пар, а у рептилий и птиц — по одной паре, которая исчезает у большинства птиц в раннем постэмбриональном периоде10. Млекопитающие, с другой стороны, не обладают ЛГ, вместо этого начальное вено-лимфатическое сплетение, которое формируется во время развития яремного лимфатического мешка, было описано как рудиментарный гомолог ЛГ13,14. Таким образом, у постэмбриональных млекопитающих имеется только одна пара лимфатико-венозных связей, общая для всех четвероногих, расположенных вокруг места соединения грудных протоков и подключичных вен. Эти существенные анатомические различия в лимфатической циркуляции позвоночных имеют соответственно существенное влияние на функцию лимфатической системы.