マウスと鶏の間の後期発生段階での肺の副交感神経系の3Dパターンの比較

身体計画の基本的なスキーマは、羊の異なる種（哺乳類、鳥、爬虫類）の間で類似していますが、肺は例外です。ここでは、特に哺乳類と鳥の間で、解剖学と生理学はかなり異なります。哺乳類では、気道で吸入された空気が吸い込まれ、吐き出された空気が混ざり合っていますが、鳥では、触発された空気は、期限切れの空気と混合することなく一方向に流れます。この鳥類固有の呼吸システムは、ガス交換が行われるパラブロンキと呼ばれる複雑な管状構造と、肺の主要部分に追加されたベローのような空気嚢によって有効になります。肺が主に副交感神経系によって支配されていることは、主に哺乳類の生理学的研究によって示されています。しかし、肺の副交感神経系がどのように発達中にどのように確立されているかは、哺乳類と鳥の両方で主に未開拓です。この研究では、免疫細胞化学、組織を除去する立方法、および気道へのインクインジェクションを組み合わせることにより、マウスと鶏の発達後期の肺の副交感神経神経と神経節の3D分布パターンを視覚化しました。これらのパターンはこれらの種の間でさらに比較され、3つの顕著な類似点が現れました。（1）副交感神経節後繊維と神経節は、近位および遠位の部分をカバーする肺に広く分布しています（2）ガス交換ユニット、マウスの肺胞、およびパラブロンチの肺胞は、鶏は副交感神経神経を欠いています、（3）副交感神経は、特にガス交換ユニットの基部にある平滑筋細胞と密接に関連しています。これらの観察結果は、解剖学の重度の違いにもかかわらず、平滑筋とガス交換の副交感神経制御の根底にある基本的なメカニズムが哺乳類と鳥の間で保存される可能性があることを示唆しています。

Although the basic schema of the body plan is similar among different species of amniotes (mammals, birds, and reptiles), the lung is an exception. Here, anatomy and physiology are considerably different, particularly between mammals and birds. In mammals, inhaled and exhaled airs mix in the airways, whereas in birds the inspired air flows unidirectionally without mixing with the expired air. This bird-specific respiration system is enabled by the complex tubular structures called parabronchi where gas exchange takes place, and also by the bellow-like air sacs appended to the main part of the lung. That the lung is predominantly governed by the parasympathetic nervous system has been shown mostly by physiological studies in mammals. However, how the parasympathetic nervous system in the lung is established during late development has largely been unexplored both in mammals and birds. In this study, by combining immunocytochemistry, the tissue-clearing CUBIC method, and ink-injection to airways, we have visualized the 3-D distribution patterns of parasympathetic nerves and ganglia in the lung at late developmental stages of mice and chickens. These patterns were further compared between these species, and three prominent similarities emerged: (1) parasympathetic postganglionic fibers and ganglia are widely distributed in the lung covering the proximal and distal portions, (2) the gas exchange units, alveoli in mice and parabronchi in chickens, are devoid of parasympathetic nerves, (3) parasympathetic nerves are in close association with smooth muscle cells, particularly at the base of the gas exchange units. These observations suggest that despite gross differences in anatomy, the basic mechanisms underlying parasympathetic control of smooth muscles and gas exchange might be conserved between mammals and birds.