UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2000 Elastogénesis pulmonar prenatal y rol de las fibras elásticas en la formación de nuevos alvéolos Gorodner, Ofelia Z. de - Godoy, Rosa R. de - Schelover, Eduardo - Romero, Soledad M. Vallejos, Ricardo J. - Bonomo Alciaturi, Diego M. Cátedra II de Histología y Embriología - Facultad de Medicina. UNNE Sargento Cabral 2001- (3400) Corrientes - Argentina. Tel./Fax: +54 (03783) 422737 - E-mail: gorodner@infovia.com.ar ANTECEDENTES El desarrollo pulmonar se divide en cuatro etapas, consideradas en su aspecto histogenético: 1 - Período pseudoglandular (5º a 17º semanas): El pulmón en desarrollo se parece a una glándula, generándose el sistema de conducción de aire. 2 - Período canalicular (13º a 25º semanas): Los conductos aumentan de calibre, y cada bronquiolo terminal origina dos o más bronquiolos respiratorios; éstos a su vez originan 3 a 6 saculaciones, los conductos alveolares. Las células de revestimiento de éstos se atenúan y los capilares sanguíneos se proyectan en los futuros espacios aéreos. 3 - Período de saco terminal (24º semanas hasta el nacimiento): Los conductos alveolares originan acúmulos de sacos aéreos terminales de paredes delgadas o alvéolos pulmonares primarios y prolifera la red capilar en el mesénquima. Durante este período las células alveolares producen un agente tensioactivo, sustancia lipoproteica que cubre la superficie alveolar y es capaz de disminuir la tensión superficial a nivel de la interfase entre aire y alvéolo, y por ende conserva la permeabilidad de los mismos y facilita la expansión de los pulmones al nacer. 4 - Período alveolar (desde el período fetal tardío hasta los 8 años aproximadamente): El epitelio que recubre los sacos aéreos terminales se adelgaza formando los alvéolos pulmonares característicos. Al nacer existen entre la sexta y octava parte del número de alvéolos del adulto, aumentando hasta el octavo año. Durante la vida prenatal las estructuras pulmonares están ocupadas por líquido amniótico entremezclado con secreciones glandulares, el cual es desplazado con los primeros movimientos respiratorios. El inicio de la actividad de intercambio está facilitado por el surfactante y la gran cantidad de elementos elásticos que componen el pulmón. El desarrollo histogenético del sistema comprende un tubo epitelial que origina el epitelio y las glándulas del árbol traqueobronquial y el mesénquima regional que aporta el tejido conectivo, el músculo liso y el cartílago. Según varios autores existiría una interrelación estrecha entre el desarrollo alveolar y los elementos mesenquimáticos, especialmente las fibras elásticas, que en la última fase prenatal y en la neonatal proporcionaría una guía para el desarrollo epitelial y la formación de los alvéolos. El mesénquima embrionario está en condiciones de iniciar la fibrogénesis colágena en el segundo mes lunar de desarrollo, ésta es intensa durante el quinto mes lunar, pero sólo después del sexto mes lunar los factores y los mecanismos moleculares que intervienen en el inicio e inducción de la expresión del gen de la tropoelastina se activan. Algunos estudios refieren síntesis de elastina ya en el 4º y 5º mes lunar. Estudios ultraestructurales han demostrado una distribución asimétrica de elastina alrededor del fibroblasto subepitelial, con preferencia por la secreción hacia el epitelio. Esta observación apoya la interacción epitelialestromal, no sólo morfológica sino también funcional y temporal. En el hámster, en la rata y en el pollo se ha demostrado que el proceso de alveolización postnatal del parénquima del pulmón implica la diferenciación del fibroblasto y la elastogénesis intersticiales. El objetivo de este trabajo es aportar observaciones en relación a la ubicación y momento de aparición de las fibras elásticas en pulmones de fetos humanos en desarrollo. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2000 MATERIALES Y METODOS Se realizaron estudios morfológicos macro y microscópicos de 45 fetos humanos ingresados al Servicio de Patología y Citodiagnóstico del Hospital “J. R. Vidal” en los últimos 10 años. Se realizó examen morfológico externo, efectuándose cálculo de la edad embrionaria por el método de las mediciones de longitud ápico-calcánea, perímetro cefálico y peso, utilizando la tabla de Arey. Se procesaron 5 muestras de pulmón de cada feto por la técnica de inclusión en parafina, corte y coloración por los métodos de hematoxilina-eosina, tricrómica de Masson y orceína. Las observaciones se realizaron con microscopio óptico. DISCUSION DE RESULTADOS Los fetos estudiados correspondían a diferentes edades gestacionales. Se establecieron las mismas, agrupándose en las ocho categorías, que se exponen en la Tabla I. EDADES GESTACIONALES Menor de 4 meses lunares 4 meses lunares 5 meses lunares 6 meses lunares 7 meses lunares 8 meses lunares 9 meses lunares A término (38º semana) NUMERO DE FETOS 8 6 10 9 5 4 2 1 Tabla I. Distribución de los fetos estudiados según la edad gestacional. Se observó la histoarquitectura pulmonar, que correspondió a los diversos grados de desarrollo consignados. En particular, analizando la composición fibrilar del mesénquima con orceína, se observó ausencia de fibras elásticas en los pulmones de los 24 fetos menores de 6 meses lunares de edad. Con esta técnica se identificaron detalladamente fibras elásticas muy delgadas, cortas y flexuosas en el mesénquima pulmonar de algunos fetos de 6 meses lunares de edad y mayores. Las fibras se ubican distribuidas irregularmente en el tejido mesenquimático, entre los sacos aéreos terminales y los alvéolos pulmonares primarios. En éstos, parecen entremezclarse con las células alveolares e introducirse en la luz. Hay una preferente ubicación subepitelial, de tipo discontinuo, rodeando a las células alveolares e interepitelial, con fibras delgadas protruyentes. Microfotografías 1 y 2 En los fetos de mayor edad se observó una trama elástica más profusa. Esta observación se correlaciona con el hecho ya conocido de que las características y el tamaño de los alvéolos, probablemente, serían regidas por los espacios en la trama tridimensional de fibras intercelulares dentro del estroma de las paredes. Diversos factores que regulan la expresión de tropoelastina han sido demostrados in-vitro, pero el papel de tales mediadores in-vivo se halla en investigación, tales como las interacciones célula-célula y la localización de la tropoelastina en los períodos pseudoglandulares y canaliculares del desarrollo pulmonar, que demuestran un lazo espacial cercano entre el epitelio y el mesénquima elastogénico adyacente. Así mismo, en modelos experimentales de la displasia broncopulmonar, una anomalía del desarrollo, se observó que la deposición normal de elastina es necesaria para el desarrollo adecuado de alvéolos. Estudios realizados en cultivos de células alveolares permitieron determinar su rol en la inhibición de la elastogénesis, mediante la secreción de una proteína soluble que actúa sobre los fibroblastos y posee una actividad de represión específica para la tropoelastina. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2000 En el adulto sano el índice de síntesis de elastina del pulmón es mínimo, pero en los desórdenes fibrosos postnatales, hay mayor cantidad de elastina en las paredes y extremidades septales de los alvéolos, sugiriendo que se puede recuperar la capacidad de síntesis, aunque con defectos. CONCLUSIONES 1-Las fibras elásticas constituyen el sostén básico de las paredes alveolares, proporcionando la resistencia adecuada a la presión del líquido amniótico en la vida prenatal y del aire en la vida postnatal. 2-La elastogénesis se inicia gradualmente en el pulmón a partir del 6º mes lunar del desarrollo fetal. 3-Los resultados obtenidos refuerzan la hipótesis del papel regulador de las fibras elásticas en la alveologénesis. Microfotografía 1. Fibras elásticas en el mesénquima y luz alveolar. Pulmón fetal: 7º mes lunar de desarrollo. Orceína (x1000). Microfotografía 2. Fibras elásticas en el mesénquima y subalveolares. Pulmón fetal: 9º mes lunar de desarrollo. Orceína (x1000). UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2000 BIBLIOGRAFIA 1 - Arey LB. Anatomía del desarrollo. Tratado y manual de laboratorio. 5a.Edición (1964). Editorial Vázquez. Cap.XIV:207-212. Cap XX: 320-321 2 - Corliss CE. Embriología humana de Patten. Fundamentos del desarrollo clínico.1a. Edición (1976).Editorial El Ateneo.Cap 16:274-298. 3 - Ham AW, Cormack DH.Tratado de Histología. 8a.Edición (1983). Editorial Nueva Editorial Interamericana. Cap. 23:814-844. 4 - Hib J. Embriología Médica. 7a.Edición (1999). Cap.21:164-167. 5 - James MF, Rich CB, Trinkaus-Randall V, Rosenbloom J, Foster JA. Elastogenesis in the developing chick lung is transcriptionally regulated. Dev Dyn 1998;213:170-181. 6 - Junqueira LCU, Zago D. Fundamentos de Embriología Humana. 2a.Edición (1978). Editorial El Ateneo. Cap.10:117-121. 7 - Mariani TJ, Sandefur S, Pierce RA. Elastin in lung development. Exp Lung Res 1997;23(2):131-145. 8 - Mariani TJ, Dunsmore SE, Li Q, Ye X, Pierce RA. Regulation of lung fibroblast tropoelastin expression by alveolar epithelial cells. Am J Physiol 1998;274(1):47-57. 9 - Moore KL. Embriología Básica. 1a.Edición (1976). Editorial Nueva Editorial Interamericana. Cap.12:125130. 10 - Myers B, Dubick M, Last JA, Rucker RB. Elastin synthesis during perinatal lung develepment in the rat. Biochim Biophys Acta 1983;761(1):17-22. 11 - Noguchi A, Firsching K, Kursar JD, Reddy R. Developmental changes of tropoelastin synthesis by rat pulmonary fibroblast and effects of dexamethasone. Pediatr Res 1990;28(4):379-382. 12 - Pierce RA, Mariani TJ, Senior RM. Elastin in lung development and disease. Ciba Found Symp 1995;192:199-212. 13 - Sadler TW. Embriología Médica de Langman. 7a. Edición (1996). Editorial Médica Panamericana. Cap.13:218-226. 14 - Thurlbeck WN. Lung growth and alveolar multiplication. Pathobiol Annu 1975;5:1-34. 15 - Vaccaro C, Brody JS. Ultrastructure of developing alveoli. The role of the intertitial fibroblast. Anat Rec 1978;192(4):467-479. 16 - Van den Steen P, Van Lommel A, Lauweryns JM. Elastogenesis is linked to epithelial-stromal interactions in postnatal hamster bronchioles. Cell and Tissue Research 1996;284:467-471.