Ультраструктурные и гистохимические сведения о неотенических и метаморфических лёгких аксолотля с подсказками по регенерации лёгких

Почему лёгкое саламандры важно для нас

Аксолотли — необычные саламандры, которые способны отращивать утраченные части тела; их способности к восстановлению привлекают учёных, стремящихся улучшить заживление у людей. В этом исследовании ставится простой, но важный вопрос: как меняются лёгкие аксолотля, когда животное переходит от жизни в воде к жизни на суше, и что это говорит о типе лёгочной ткани, способной восстанавливаться после повреждения?

Две стадии жизни — две конструкции лёгкого

Аксолотли обычно сохраняют ювенильную форму, дыша преимущественно жабрами, хотя и используя лёгкие. При введении тиреоидного гормона их можно перевести в наземную форму, больше полагающуюся на дыхание воздухом. Исследователи сравнили лёгкие трёх «водных» животных и трёх гормонально обработанных «готовых к суше» особей. Под микроскопом у обеих групп лёгкие были устроены вокруг центрального воздушного пространства, разделённого множеством складок, в отличие от древесоподобной структуры дыхательных путей у млекопитающих. Но обнаружились явные различия в толщине и составе тонких стенок, отделяющих воздух от крови.

От толстых жёстких стенок к гибким воздушным карманам

У водных аксолотлей стенки вокруг воздушных пространств были толстыми, а сами пространства узкими, с обильными отложениями коллагена — структурного белка, придающего жёсткость. После метаморфозы эти стенки истончились, а воздушные полости расширились; при этом в опорной ткани стало больше эластических волокон, способных растягиваться и сокращаться. Этот переход от коллаген‑богатой к более упругой поддержке указывает на то, что лёгкое лучше приспосабливается к многократному расширению и сжатию, необходимым для дыхания воздухом на суше.

Специальные клетки лёгкого перераспределяют свои функции

Команда также сосредоточилась на клетках, выстилающих воздушные пространства. У млекопитающих таких клеток два основных типа, но у аксолотлей эти признаки смешаны в более пластичной форме. С помощью мощных электронных микроскопов авторы обнаружили клетки с мелкими поверхностными выростами и округлыми ядрами, содержащими ламеллярные тельца — пакетовидные структуры, где хранится сурфактант, вещество, снижающее поверхностное натяжение в лёгких. У водных аксолотлей даже некоторые реснитчатые клетки в мелких воздушных ходах несли эти сурфактантные пакеты. Однако после метаморфозы реснитчатые клетки перестали содержать ламеллярные тельца, тогда как соседние поверхностные клетки лёгкого показали более зрелые структуры сурфактанта и более тонкий барьер между воздухом и кровью, ближе напоминающий лёгкие млекопитающих.

Клетки‑поддержки, которые могут помогать в восстановлении

В ткани между воздушными пространствами учёные выявили интерстициальные липофибробластоподобные клетки на обеих стадиях жизни. Эти клетки запасали жировые капли и располагались рядом с клетками, продуцирующими сурфактант. У других животных похожие клетки, как полагают, поставляют материалы для сурфактанта и даже действуют как подобие стволовых клеток во время роста и ремонта лёгкого. Тот факт, что такие клетки сохраняются и у водных, и у наземно подготовленных аксолотлей, позволяет предположить, что они вносят вклад в удивительную способность животного к регенерации лёгочной ткани после повреждений.

Сигналы созревания и ремоделирования ткани

Чтобы отследить созревание поверхностных клеток лёгкого, команда окрашивала ткани на предмет структурного белка цитокератина 7, который проявляется при превращении некоторых стволовых клеток в полноценно сформированные выстилающие клетки. Этот маркер едва обнаруживался в лёгких водных особей, но проявлялся в низком уровне в лёгких подготовленных к суше животных, намекая, что метаморфоз подтолкнул эти клетки к более специализированному состоянию. В сочетании с изменением соединительной ткани и реорганизацией клеток, производящих сурфактант, эта картина рисует образ лёгкого, способного перестраиваться в ответ на гормональные сигналы.

Что это значит для будущих исследований ремонта лёгких

Проследив, как лёгкие аксолотля перестраиваются при переходе животного из воды на сушу, это исследование описывает конструкцию лёгкого, остающуюся при этом адаптивной и функциональной. Толстые, богатыe коллагеном стенки уступают место более тонкой, растягивающейся ткани, типы клеток перераспределяют свои роли в обращении с сурфактантом, а поддерживающие клетки с потенциалом к ремонту остаются на месте. Хотя лёгкие аксолотля не полностью соответствуют человеческим, понимание того, как они сохраняют гибкость и готовность к восстановлению, может подсказать направления для поощрения лучшего заживления при повреждениях лёгких у людей.

Цитирование: Güneş, A., Gürgen, D.G., Kaplan, A.A. et al. Ultrastructural and histochemical insights into neotenic and metamorphic axolotl lungs with clues to pulmonary regeneration. Sci Rep 16, 15077 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45215-8

Ключевые слова: аксолотль, регенерация лёгких, метаморфоза, сурфактант, эластические волокна