Будова та функції плаценти у звичайних мінків (Balaenoptera acutorostrata), Брайда (B. brydei) та сей (B. borealis)

Чійо КІТАЯМА

1) Лабораторія ветеринарної анатомії, кафедра основної ветеринарної медицини, Університет сільського господарства та ветеринарної медицини Обіхіро, Хоккайдо 080-8555, Японія

Мотокі САСАКІ

2) Об’єднана вища школа ветеринарної медицини, Університет Гіфу, Гіфу 501-1193, Японія

Хаджіме ІШІКАВА

3) Інститут досліджень китоподібних, Токіо 104-0055, Японія

# Присутні: Лабораторія китів, Академія морських наук Шимоносекі, Ямагучі 750-0036, Японія

Toshihiro MOGOE

3) Інститут досліджень китоподібних, Токіо 104-0055, Японія

Сейдзі ОХСУМІ

3) Інститут досліджень китоподібних, Токіо 104-0055, Японія

Ютака ФУКУІ

4) Департамент біологічних наук та сільського господарства, Університет сільського господарства та ветеринарної медицини Обіхіро, Хоккайдо 080-8555, Японія

Тегух БУДІПІТОЙО

5) Факультет ветеринарної медицини, Університет Гаджа Мада, Джокьякарта 55281, Індонезія

Дайсуке КОНДОХ

Нобуо КІТАМУРА

2) Об’єднана вища школа ветеринарної медицини, Університет Гіфу, Гіфу 501-1193, Японія

Анотація

Роркали вусатих китів належать до сімейства Balaenopteridae (включаючи два роди, Balaenoptera і Megaptera), підряд Mysticeti, порядок китоподібних. Мід і Браунелл-молодший [1] класифікували роркалів на 7 видів, антарктичний корок (B. bonaerensis), синій (B. musculus), Брайд (B. edeni), звичайний корок (B. acutorostrata), плавник (B. physalus), сей (B. borealis) і горбатий (M. novaeangliae) кити, і включав китів Омури та Едема до групи китів Брайда. Однак попередні дослідження філогенетично та таксономічно перекваліфікували невід'ємну частину групи китів Брайда на 3 незалежних види - китів Омури (B. omurai), Ідема (B. edeni) та Брайда (B. brydei) [2, 3].

Плаценти китоподібних досліджувались раніше [4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]. Однак детальних та фетальних вікових досліджень будови та функцій плаценти у вусатих китів не проводилось, за винятком двох досліджень плаценти антарктичного кошачого кіта [14, 15]. У цих двох дослідженнях загальна анатомія плаценти антарктичного мінкового кита виявила дифузну плаценту, в той час як гістологічно епітеліохоріальну плаценту зі складною взаємодиграфікацією між ворсинками хоріона, вистеленими одношаровими одноядерними клітинами (клітини трофобластів) та криптами ендометрію, мали плодові ареоли, оточені високими клітинами трофобластів з довгими мікроворсинками (ареолярні клітини трофобластів). Крім того, в клітинах трофобластів був виявлений активний стероїдогенез, але в клітинах ареолярних трофобластів виявлений менш активний або взагалі відсутність стероїдогенезу. Однак статеві стероїдні гормони, що виділяються з клітин трофобластів, та функції ареолярних клітин трофобластів та маткових залоз у антарктичного мінкового кита досі не з’ясовані детально. Отже, ми досліджували тут основну структуру та функції плаценти у 3-х видів китів-рорквалів, звичайних норок, брайдів та сей-китів.

Матеріали і методи

Тварини

Чотири плаценти (довжина плоду 51,6–141,0 см) і 3 матки звичайних китів мінке, 6 плацент (довжина плоду 95,5–211,4 см) і 10 маток китів Брайда та 11 плацент (довжина плоду 14,0–181,0 см) і У цьому дослідженні було використано 10 маток сей-китів. Ці зразки були зібрані з другої фази Японської програми дослідження китів за спеціальним дозволом у північній частині Тихого океану (JARPN II), організованої Інститутом досліджень китоподібних (Токіо, Японія) у 2009 та 2010 рр. З метою скорочення часу до смерті, особлива увага була приділена усім відібраним китам. Вибухові гарпуни в основному використовувались для знищення китів згідно з Додатком III Міжнародної конвенції з правил китобійного промислу. Після вилучення плодів із вагітних маток вимірювали загальну довжину кожного плоду.

Гістологія та імуногістохімія

Скануюча електронна мікроскопія (SEM)

Невеликі шматочки зразків, закріплених у 10% формаліні, забуференному фосфатом, промивали в PBS, постфіксували в 1% тетроксиду осмію в PBS і зневоднювали в градуйованій серії етанолу для скануючої електронної мікроскопії. Потім зразки сушили ліофілізацією трет-бутиловим спиртом у ліофільній сушарці (ES-2030; Hitachi High-Technologies, Токіо, Японія). Висушені тканини встановлювали на заглушки та розпилювали покриття Pt за допомогою іонного розпилювача (E-1045; Hitachi High-Technologies). Потім зразки спостерігали на SEM (S-3400N; Hitachi High-Technologies) при прискорювальній напрузі 5,0 кВ.

Результати

Гістологія

Кожна плацента з 3 досліджених видів китів гістологічно була епітеліохоріальною плацентою (рис. 1). Гістологічних відмінностей між 3 видами не спостерігалось. Ворсинки хоріона, вистелені одношаровими одноядерними клітинами (клітини трофобластів) та крипти ендометрія були складно перенесені, і ці перетворення ускладнювались із ростом плода (рис. 2). Клітини трофобластів ворсин хоріона мали кубоподібну або колоноподібну форму і мали короткі мікроворсинки на верхівковій ділянці (рис. 3 і та 4 4 B). Спеціалізовані клітини трофобластів, такі як бінуклеатні гігантські клітини трофобластів, не були виявлені в хоріальному епітелії (трофобласти). З іншого боку, епітелій ендометрію складався з кубоподібних або плоских клітин (рис. 3). У плаценти сейфового кита довжиною плоду 14,0 см, яка вважалася найранішим періодом гестації в цьому дослідженні, епітелій був вистелений лише кубоподібними епітеліальними клітинами (рис. 3Б).

Гістологічне дослідження плаценти звичайних норок, грибів та сей-китів. В: Звичайний кит норки (довжина плоду, довжина 141,0 см). B: Кит Брайди (L 158,6 см). C: Сей кит (L 144,2 см). Плацента кожного виду була епітеліохоріальною плацентою. в: ворсинки хоріона. е: Ендометрій. Стрілки вказують на маточні залози. Усі зображення мають однакове збільшення. Бар = 100 мкм. ВІН фарбування.

Зміна інтердигації між ворсинками хоріона та склепами ендометрія у кита Брайда. A: L 95,5 см. B: L 137,9 см. Індигітації ускладнювались із прогресуванням вагітності. в: ворсинки хоріона. е: Ендометрій. м: Міометрій. Стрілки вказують на маточні залози. Два зображення мають одне збільшення. Планка = 1 мм. ВІН фарбування.

Клітини трофобластів та епітеліальні клітини ендометрію в плаценті сей-китів. A: L 89,3 см. B: L 14,0 см. C: L 144,2 см. Усі епітеліальні клітини ендометрію мали кубоподібну форму у B. Клетки кубоїдального або стовпчастого трофобластів покривали поверхню ворсин хоріона, а епітелій ендометрію складався з плоских клітин А і C. c: Ворси хоріона. е: Ендометрій. Стрілки вказують на клітини трофобласта. Стрілки вказують на клітини епітелію ендометрія. Стовпчик = 100 мкм (A), 10 мкм (B, C). ВІН фарбування.

Ареола плаценти кита Брайда. A: L 95,5 см. B: L 23,0 см. Ареолярні клітини трофобластів (стрілки) були вищими клітинами стовпчастого епітелію і мали довші мікроворсинки, ніж клітини трофобластів (наконечники стріл). а: Ареола. в: ворсинки хоріона. * Перехідна частина між клітинами трофобластів та ареолярними клітинами трофобластів. ВІН фарбування. Бар = 100 мкм (A), 10 мкм (B).

У плацентах усіх 3 видів спостерігалося багато ареол з мішкоподібною структурою, спроектованою кількома ворсинчастими хоріальними складками (рис. 4А). Клітини хоріонічного епітелію ареолярної частини (клітини ареолярних трофобластів) складалися з більш високих стовпчастих клітин з довшими мікроворсинками, ніж у частини без ареол (клітини трофобластів) (рис. 4Б). PAS-позитивне фарбування було виявлено в порожнині ареолярної сумочки плода та цитоплазмі клітин ареолярних трофобластів (рис. 5А та С), а також виявлено в просвіті маткових залоз. Більше того, в клітинах ареолярних трофобластів були речовини, забарвлені MSB (рис. 5B і D). Клітини ареолярних трофобластів з гранулами, забарвленими PAS та/або MSB, показали різні великі стовпчасті клітини (наприклад, балонні та келихоподібні), на яких довші мікроворсинки не були впізнані (рис. 4 B та та 5C, 5 C, D) . Позитивно-позитивне фарбування в Берліні було виявлено на ділянці під ареолярними клітинами трофобластів над стромою ворсин хоріона в ареолярній частині (рис. 6А) та в цитоплазмі клітин залозистих епітеліальних клітин матки (рис. 6Б).

Ареола сей-кита (L 144,2 см). A, C: фарбування PAS. B, D: фарбування MSB. C і D - збільшені ділянки A і B відповідно. Речовини, забарвлені PAS або MSB, були виявлені в цитоплазмі клітин ареолярних трофобластів. а: Ареола. в: ворсинки хоріона. е: Ендометрій. Стрілки вказують на клітини ареолярних трофобластів. Стовпчик = 100 мкм (A, B), 10 мкм (C, D).

Берлінське синє фарбування плаценти китів. В: Ареола кита Брайда (довжина 137,9 см). Фарбування берлінського синього кольору виявлено в стромі ворсин хоріона в ареолярній частині. B: Маткові залози сейтового кита (L 181,0 см). Забарвлення виявлено в цитоплазмі клітин залозистого епітелію матки. а: Ареола. в: ворсинки хоріона. е: Ендометрій. u: Маткові залози. Бар = 100 мкм (A), 10 мкм (B).

Маткові залози, на що вказує проста звита розгалужена трубчаста залоза, були широко поширені по стромі ендометрію невагітних та вагітних маток. Суттєві відмінності спостерігались між не вагітними та вагітними матками. Маткові залози вагітних маток мали ширший просвіт і більші епітеліальні клітини з ядром, розташованим у базальній частині, порівняно з невагітними матками (рис. 7). У кожній матці маточні залози поверхневого шару ендометрія були більшими за розмірами, ніж глибокі шари.

Маткові залози матки сей-китів. В: Невагітна матка. B: вагітна матка (L 158,8 см). Маткові залози вагітних маток мали ширший просвіт і більші епітеліальні клітини, ніж невагітні матки. е: Ендометрій. u: Маткові залози. Два зображення мають одне збільшення. Бар = 10 мкм. ВІН фарбування.

Імуногістохімія

У всіх зразках плаценти імунореактивність для P450scc та P450arom виявлялася в клітинах трофобластів, але не в клітинах ареолярних трофобластів (рис. 8 та та 9, рис. 9). Крім того, імунореактивність P450scc та P450arom ніколи не спостерігалась у материнських плацентах (рис. 8 та та 9) 9) та невагітних матках.

Імунофарбування P450scc у плаценті китів. В: Ареолярна частина ворсин хоріона в плаценті кита Брайда (L 158,6 см). B: Збільшення площі прикріплення фетоматеринної плаценти сейфового кита (L 144,7 см). Імунореактивність P450scc була виявлена в клітинах трофобластів, але не в клітинах ареолярних трофобластів. а: Ареола. в: ворсинки хоріона. е: Ендометрій. Стрілки вказують на клітини трофобласта. Стрілки вказують на ареолярні клітини трофобласта. * Перехідна частина між клітинами трофобластів та ареолярними клітинами трофобластів. Бар = 100 мкм (A), 10 мкм (B).

Імунофарбування P450arom в плаценті сейлового кита (L 144,2 см). В: Ареолярна частина ворсин хоріона. B: Збільшення зони прикріплення фетоматерин. Імунореактивність P450arom була виявлена в клітинах трофобластів, але не в клітинах ареолярних трофобластів. а: Ареола. в: ворсинки хоріона. е: Ендометрій. Стрілки вказують на клітини трофобласта. Стрілки вказують на ареолярні клітини трофобласта. * Перехідна частина між клітинами трофобластів та ареолярними клітинами трофобластів. Бар = 100 мкм (A), 10 мкм (B).

Імунореактивність TRAP була виявлена в цитоплазмі залозистих клітин в маткових залозах та клітинах ареолярних трофобластів та в порожнині ареола (рис. 10).

Імунофарбування TRAP в плаценті сей-китів. A: Маткова залоза (L 144,2 см). B, C: Ареолярна частина ворсин хоріона (L 89,3 см). C - збільшений зріз B. Імунореактивність TRAP виявлена в клітинах маточного залозистого епітелію, клітинах ареолярних трофобластів та порожнині ареола. а: Ареола. в: ворсинки хоріона. Бар = 10 мкм.

SEM-спостереження

Поверхні хоріона та ендометрію спостерігали за допомогою СЕМ (рис. 11). У всіх видів китів ворсинки хоріона виявляли складчасті риси (складчаста плацентація), а в плаценті матері спостерігали тонку складку ендометрія.

СЕМ-дослідження плаценти кита Брайда (L 173,8 см). В: Поверхня хоріона. B: Поверхня ендометрія. Ворсинки хоріона виявляли складчасті особливості, а в ендометрії спостерігалася тонка складка ендометрія. Планка = 1 мм.

Обговорення

У цьому дослідженні ми вперше виявили, що клітини трофобластів плаценти 3 видів китів-роркалів експресують ароматазу. Цей результат вказує на те, що плаценти китів виробляють естроген у клітинах трофобластів. Ми також підтвердили наявність утероферину вперше в плаценті під час вагітності. Цей результат свідчить про те, що утероферин відіграє важливу роль у перенесенні заліза в ареолярній частині плаценти китів.