Аннотация
Эффективность системы транспорта лимфы влияет не только на баланс интерстициальной жидкости, но и на другие аспекты гомеостаза. Известно, что транспорт лимфы из интерстициального пространства в магистральные вены обеспечивается преимущественно ритмическими сокращениями сегментов лимфатических сосудов – лимфангионов. При этом в сеть лимфатических сосудов последовательно встроены лимфатические узлы, роль которых в транспорте лимфы изучена слабо. Целями данной работы были исследования соотношения длина - натяжение в капсуле брыжеечных лимфатических узлов быка и расчет величины давления, которое способны генерировать лимфатические узлы, а также сопоставление активных и пассивных механических характеристик капсулы лимфатических узлов молодых и стареющих животных. Эксперименты на изолированных капсулах лимфатических узлов показали, что лимфатические узлы являются хорошо растяжимыми структурами, что позволяет им беспрепятственно заполняться лимфой даже на максимуме лимфообразования. Наши данные показывают, что брыжеечные лимфатические узлы быка обладают способностью регулировать ток лимфы по ним посредством внутренних механизмов. Гладкомышечные клетки капсулы лимфатических узлов чувствительны к растяжению, что проявляется в возрастании силы сокращений при увеличении растяжения капсулы. Лимфатические узлы способны генерировать высокое активное давление при значительном увеличении объема и пассивного давления. Растяжимость капсулы лимфатических узлов стареющих быков и активное давление, развиваемое ими в процессе спонтанных сокращений, снижены по сравнению с аналогичными показателями лимфатических узлов молодых животных. В совокупности, в данной работе представлены первые измерения и анализ соотношения длина - натяжение в капсуле и диаметр - давление в брыжеечных лимфатических узлах молодых и стареющих быков.
Литература
Лобов ГИ (2022) Лимфатическая система в норме и при патологии. Успехи физиол наук 53:15–38.[Lobov GI (2022) The lymphatic system in normal and pathological conditions. Progress Physiol Sci 53:15–38. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0301179822020060
Liao S, von der Weid PY (2015) Lymphatic system: an active pathway for immune protection. Semin Cell Dev Biol 38:83–89. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2014.11.012
Levick JR, Michel CC (2010) Microvascular fluid exchange and the revised Starling principle. Cardiovasc Res 87(2):198–210. https://doi.org/10.1093/cvr/cvq062
Goswami AK, Khaja MS, Downing T, Kokabi N, Saad WE, Majdalany BS (2020) Lymphatic Anatomy and Physiology. Semin Intervent Radiol 37(3):227–236. https://doi.org/10.1055/s-0040-1713440
Macpherson AJ, Smith K (2006) Mesenteric lymph nodes at the center of immune anatomy. J Exp Med 203(3):497–500. https://doi.org/doi: 10.1084/jem.20060227
von der Weid PY (2019) Lymphatic Vessel Pumping. Adv Exp Med Biol 1124:357–377. https://doi.org/10.1007/978-981-13-5895-1_15
Steele MM, Lund AW (2021) Afferent Lymphatic Transport and Peripheral Tissue Immunity. J Immunol 206(2):264–272. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2001060
Breslin JW, Yang Y, Scallan JP, Sweat RS, Adderley SP, Murfee WL (2018) Lymphatic Vessel Network Structure and Physiology. Compr Physiol 9(1):207–299. https://doi.org/10.1002/cphy.c180015
Solari E, Marcozzi C, Negrini D, Moriondo A (2020) Lymphatic Vessels and Their Surroundings: How Local Physical Factors Affect Lymph Flow. Biology (Basel) 9(12):463. https://doi.org/10.3390/biology9120463
Лобов ГИ, Орлов РС (1995) Клеточные механизмы регуляции транспорта лимфы. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 81(6):19–28. [Lobov GI, Orlov RS (1995) The cellular mechanisms in the regulation of lymph transport. Russ J Physiol 81(6):19–28. (In Russ)].
Zweifach BW, Prather JW (1975) Micromanipulation of pressure in terminal lymphatics in the mesentery. Am J Physiol 228(5):1326–1335. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1975.228.5.1326
Scallan JP, Zawieja SD, Castorena-Gonzalez JA, Davis MJ (2016) Lymphatic pumping: mechanics, mechanisms and malfunction. J Physiol 594(20):5749–5768. https://doi.org/10.1113/JP272088
Olszewski W, Engeset A, Jaeger PM, Sokolowski J, Theodorsen L (1977) Flow and composition of leg lymph in normal men during venous stasis, muscular activity and local hyperthermia. Acta Physiol Scand 99(2):149–155. https://doi.org/10.1111/j.1748-1716.1977.tb10365.x
Лобов ГИ, Орлов РС (1988) Саморегуляция насосной функции лимфангиона. Физиол журн СССР им ИМ Сеченова 74(7):977–986. [Lobov GI, Orlov RS (1988) Self-regulation of the pump function of the lymphangion. Fiziol Zh SSSR Im IM Sechenova. 74(7):977–986. (In Russ)].
Muthuchamy M, Zawieja D (2008) Molecular regulation of lymphatic contractility. Ann N Y Acad Sci 1131:89–99. https://doi.org/10.1196/annals.1413.008
Willard-Mack CL (2006) Normal structure, function, and histology of lymph nodes. Toxicol Pathol 34(5):409–424. https://doi.org/10.1080/01926230600867727
von Andrian UH, Mempel TR (2003) Homing and cellular traffic in lymph nodes. Nature Rev Immunol 3:867–878. https://doi.org/10.1038/nri1222
Ohtani O, Ohtani Y (2008) Structure and function of rat lymph nodes. Arch Histol Cytol 71(2):69–76. https://doi.org/10.1679/aohc.71.69
Randolph GJ, Ivanov S, Zinselmeyer BH, Scallan JP (2017) The Lymphatic System: Integral Roles in Immunity. Annu Rev Immunol 35:31–52. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-041015-055354
Hughes GA, Allen JM (1993) Neural modulation of bovine mesenteric lymph node contraction. Exp Physiol 78(5):663–674. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1993.sp003714
Lobov GI, Pan'kova MN (2012) Effect of histamine on contractile activity of smooth muscles in bovine mesenteric lymph nodes. Bull Exp Biol Med 152(4):406–408. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1539-5
Chi Y, Liang J, Yan D (2006) A material sensitivity study on the accuracy of deformable organ registration using linear biomechanical models. Med Phys 33(2):421–433. https://doi.org/10.1118/1.2163838
Hope SA, Hughes AD (2007) Drug effects on the mechanical properties of large arteries in humans. Clin Exp Pharmacol Physiol 34(7):688–693. https://doi.org/10.1111/j.1440-1681.2007.04661.x
Arkill KP, Moger J, Winlove CP (2010) The structure and mechanical properties of collecting lymphatic vessels: an investigation using multimodal nonlinear microscopy. J Anat 216(5):547–555. https://doi.org/10.1111/j.1469-7580.2010.01215.x
Ohhashi T, Azuma T, Sakaguchi M (1980) Active and passive mechanical characteristics of bovine mesenteric lymphatics. Am J Physiol 239(1):H88–H95. https://doi.org/10.1152/ajpheart.1980.239.1.H88
Ferguson MK, Williams U, Leff AR, Mitchell RW (1993) Length-tension characteristics of bovine tracheobronchial lymphatic smooth muscle. Lymphology 26:19–24.
Razavi MS, Dixon JB, Gleason RL (2020) Characterization of rat tail lymphatic contractility and biomechanics: incorporating nitric oxide-mediated vasoregulation. J R Soc Interface 17(170):20200598. https://doi.org/10.1098/rsif.2020.0598
Folse DS, Beathard GA, Granholm NA (1975) Smooth muscle in lymph node capsule and trabeculae. Anat Rec 183(4):517–521.
Castenholz A (1990) Architecture of the lymph node with regard to its function. Curr Top Pathol 84 (Pt 1):1–32. https://doi.org/10.1007/978-3-642-75519-4_1
Zhdanov DA (1970) Regional characteristics and age-related changes in the structure and cytoarchitectonics of human lymph nodes. Arkh Patol 32(3):14–23.
Hadamitzky C, Spohr H, Debertin AS, Guddat S, Tsokos M, Pabst R (2010) Age-dependent histoarchitectural changes in human lymph nodes: an underestimated process with clinical relevance? J Anat 216(5):556–562. https://doi.org/10.1111/j.1469-7580.2010.01213.x
Сапин МР (1977) Анатомия соединительнотканного каркаса лимфатических узлов взрослого человека. Архив анат гистол эмбриол 72(4):58-65. [Sapin MR (1977) Anatomy of the connective tissue framework of adult human lymph nodes. Arkh Anat Gistol Embriol 72(4):58–65. (In Russ)].
Geelhoed GW (1996) "Aging bull'. Med Hypotheses 47(6):471–479. https://doi.org/10.1016/s0306-9877(96)90160-7
Zhang RZ, Gashev AA, Zawieja DC, Davis MJ (2007) Length-tension relationships of small arteries, veins, and lymphatics from the rat mesenteric microcirculation. Am J Physiol Heart Circ Physiol 292(4):H1943–H1952. https://doi.org/10.1152/ajpheart.01000.2005
Novkovic M, Onder L, Cheng HW, Bocharov G, Ludewig B (2018) Integrative Computational Modeling of the Lymph Node Stromal Cell Landscape. Front Immunol 23(9):2428. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02428
Hsu MC, Itkin M (2016) Lymphatic Anatomy. Tech Vasc Interv Radiol 19(4):247–254. https://doi.org/10.1053/j.tvir.2016.10.003
Bernier-Latmani J, Petrova TV (2017) Intestinal lymphatic vasculature: structure, mechanisms and functions. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 14(9):510–526. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2017.79
Pabst O, Mowat AM (2012) Oral tolerance to food protein. Mucosal Immunol 5:232–239.
Li L, Wu J, Abdi R, Jewell CM, Bromberg JS (2021) Lymph node fibroblastic reticular cells steer immune responses.Trends Immunol 42(8):723–734. https://doi.org/10.1016/j.it.2021.06.006
Faroon OM, Henry RW, al-Bagdadi FK (1987) Smooth muscle distribution in the capsule and trabeculae of the caprine superficial cervical lymph node. Histol Histopathol 2(3):313–315.
Пастухова ИА (1986) Миоциты паховых лимфатических узлов. Арх анат гистол эмбриол 90(6):32-37. [Pastukhova IA (1986) Myocytes of the inguinal lymph nodes. Arkh Anat Gistol Embriol 90(6):32–37. (In Russ)].
Erofeeva LM, Mnikhovich MV (2020) Structural and Functional Changes in the Mesenteric Lymph Nodes in Humans during Aging. Bull Exp Biol Med 168(5):694–698. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04782-0
Ahmadi O, McCall JL, Stringer MD (2013) Does senescence affect lymph node number and morphology? A systematic review. ANZ J Surg 83(9):612–618. https://doi.org/10.1111/ans.12067
Jamalian S, Bertram CD, Richardson WJ, Moore JE, Jr (2013) Parameter sensitivity analysis of a lumped-parameter model of a chain of lymphangions in series. Am J Physiol Heart Circul Physiol 305(12):H1709–H1717. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00403.2013
Zhang R, Gashev AA, Zawieja DC, Lane MM, Davis MJ (2007) Length-dependence of lymphatic phasic contractile activity under isometric and isobaric conditions. Microcirculation 14(6):613–625. https://doi.org/10.1080/1073968070143616
Telinius N, Drewsen N, Pilegaard H, Kold-Petersen H, de Leval M, Aalkjaer C, Hjortdal V, Boedtkjer DB (2010) Human thoracic duct in vitro: diameter-tension properties, spontaneous and evoked contractile activity. Am J Physiol Heart Circ Physiol 299(3):H811–H818. https://doi.org/10.1152/ajpheart.01089.2009
Shirasawa Y, Benoit JN (2003) Stretch-induced calcium sensitization of rat lymphatic smooth muscle. Am J Physiol Heart Circ Physiol 285:H2573–H2577.
Davis MJ, Davidson J (2002) Force–velocity relationship of myogenically active arterioles. Am J Physiol Heart Circ Physiol 282:H165–H174.
Browse NL, Doig RL, Sizeland D (1984) The resistance of a lymph node to lymph flow. Br J Surg 71(3):192–196. https://doi.org/10.1002/bjs.1800710308
Борисов АВ (2005) Функциональная анатомия лимфангиона. Морфология 128(6):18–27. [Borisov AV (2005) Functional anatomy of lymphangion. Morfologiia. 128(6):18–27. (In Russ)].
Иосифов ГМ (1914) Лимфатическая система человека с описанием аденоидов и органов движения лимфы. Томск. Изд. Томского Универ. [Iosifov GM (1914) The human lymphatic system with a description of the adenoids and organs of lymphatic movement. Tomsk. Ed. Tomsk Univer. (In Russ)].
McHale NG, Roddie IC (1976) The effect of transmural pressure on pumping activity in isolated bovine lymphatic vessels. J Physiol 261(2):255–269. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1976.sp011557
Ferguson MK, Williams U (2000) Measurement of flow characteristics during individual contractions in bovine mesenteric lymphatic vessels. Lymphology 33(2):36–42.
McGeown JG, McHale NG, Thornbury KD (1987) The effect of electrical stimulation of the sympathetic chain on peripheral lymph flow in the anaesthetized sheep. J Physiol 393:123–133. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1987.sp016814
McGeown JG, McHale NG, Thornbury KD (1987) The role of external compression and movement in lymph propulsion in the sheep hind limb. J Physiol 387:83–93. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1987.sp016564
Scallan JP, Zawieja SD, Castorena-Gonzalez JA, Davis MJ (2016) Lymphatic pumping: mechanics, mechanisms and malfunction. J Physiol 594(20):5749–5768. https://doi.org/10.1113/JP272088
Benoit JN, Zawieja DC, Goodman AH, Granger HJ (1989) Characterization of intact mesenteric lymphatic pump and its responsiveness to acute edemagenic stress. Am J Physiol 257(6 Pt 2):H2059–H2069. https://doi.org/10.1152/ajpheart.1989.257.6.H2059
Bouta EM, Wood RW, Brown EB, Rahimi H, Ritchlin CT, Schwarz EM (2014) In vivo quantification of lymph viscosity and pressure in lymphatic vessels and draining lymph nodes of arthritic joints in mice. J Physiol 592(6):1213–1223. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2013.266700
Nathanson SD, Mahan M (2011) Sentinel lymph node pressure in breast cancer. Ann Surg Oncol 18(13):3791–3796. https://doi.org/10.1245/s10434-011-1796-y