<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Morphology</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Morphology</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Морфология</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">1026-3543</issn><issn publication-format="electronic">2949-2556</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Eco-Vector</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">634265</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.17816/morph.634265</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Original Study Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Оригинальные исследования</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Phylogenetic aspects of cloacal epithelium development in vertebrates</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Филогенетические аспекты развития эпителиальной выстилки клоаки позвоночных</trans-title></trans-title-group><trans-title-group xml:lang="zh"><trans-title>脊椎动物泄殖腔上皮衬里的系统发生学研究</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0004-2390-9927</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">6585-6771</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Komarova</surname><given-names>Anastasiya S.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Комарова</surname><given-names>Анастасия Сергеевна</given-names></name><name xml:lang="zh"><surname>Komarova</surname><given-names>Anastasiya S.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><email>comi27@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0143-7402</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">1523-8394</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Odintsova</surname><given-names>Irina A</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Одинцова</surname><given-names>Ирина Алексеевна</given-names></name><name xml:lang="zh"><surname>Odintsova</surname><given-names>Irina A.</given-names></name></name-alternatives><address><country country="RU">Russian Federation</country></address><bio xml:lang="en"><p>Dr. Sci. (Medicine), Professor</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>д-р мед. наук, профессор</p></bio><bio xml:lang="zh"><p>Dr. Sci. (Medicine), Professor</p></bio><email>odintsova-irina@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Kirov Military Medical Academy</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова</institution></aff><aff><institution xml:lang="zh">Kirov Military Medical Academy</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="preprint" iso-8601-date="2025-02-19" publication-format="electronic"><day>19</day><month>02</month><year>2025</year></pub-date><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2024-12-28" publication-format="electronic"><day>28</day><month>12</month><year>2024</year></pub-date><volume>162</volume><issue>4</issue><issue-title xml:lang="en"/><issue-title xml:lang="ru"/><issue-title xml:lang="zh"/><fpage>362</fpage><lpage>373</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2024-07-12"><day>12</day><month>07</month><year>2024</year></date><date date-type="accepted" iso-8601-date="2024-12-21"><day>21</day><month>12</month><year>2024</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2024, Eco-Vector</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2024, Эко-Вектор</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="zh">Copyright ©; 2024,</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Eco-Vector</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Эко-Вектор</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" start_date="2027-12-28"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/634265">https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/634265</self-uri><abstract xml:lang="en"><p><bold>BACKGROUND:</bold><bold><italic> </italic></bold>The study of embryonic tissue and organ development from the perspective of comparative evolutionary histology enables the tracing of gradual changes in histogenetic processes and their continuity among vertebrate species. Data on the phylogenetic aspects of cloacal epithelium development remain fragmentary. Data on the histological structure of the epithelial lining of the anorectal canal (ARC) and cloacal subdivisions in embryogenesis across vertebrates (amphibians, birds, mammals) and humans are scarce in the scientific literature, with only a few published studies available. Research in this area is of particular relevance as it contributes to refining the theory of critical periods of embryogenesis and understanding the mechanisms of congenital malformations in humans.</p> <p><bold>AIM:</bold> To provide a comparative morphological characterization of the epithelial lining of the cloaca in cloacal vertebrates and the epithelial lining of the anorectal part of the digestive tract in rat and human embryos, based on the concept of heteromorphy.</p> <p><bold>METHODS:</bold><bold><italic> </italic></bold>A single-center, observational, retrospective, uncontrolled study was conducted. The study material included the caudal region of the ARC in cloacal vertebrates (adult frogs, 13-day-old chicken embryos) and mammals (rat embryos at 9, 15, and 18 days of development). Additionally, histological specimens of human embryos (7–8 weeks of intrauterine development) were analyzed. Samples were fixed, dehydrated in alcohol, embedded in paraffin, and sectioned for Hematoxylin and Eosin staining, as well as Feulgen staining. Statistical analysis was performed, including calculations of the mean (M) and standard error of the mean (m).</p> <p><bold>RESULTS:</bold><bold><italic> </italic></bold>The study revealed that different parts of the cloaca in vertebrates exhibit morphometric differences in their epithelial lining. The urinary part of the cloaca in vertebrates with a cloaca and chicken embryos is characterized by a heteromorphic structure. In mammalian embryogenesis (rat embryos), the formation of the cloacal membrane involves interacting histological systems derived from various embryonic primordia, including the peridermal epithelium, the allantoic epithelium adjacent to the periderm, and the gut-type epithelium of the hindgut. In human antenatal development, ARC formation is marked by the emergence of interaction zones between epithelial layers, which differ in structure and tinctorial properties.</p> <p><bold>CONCLUSION:</bold><bold><italic> </italic></bold>Comparative analysis indicates that the embryogenesis of vertebrates, particularly in rats and humans, exhibits specific similarities in the composition of the epithelial lining of the ARC and the cloacal epithelium of amphibians and birds. The bilayered urothelium-like epithelium serves as a transient structure during embryonic development.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p><bold>Обоснование.</bold><bold> </bold>Изучение эмбрионального развития тканей и органов с позиции сравнительной эволюционной гистологии позволяет проследить постепенные изменения основных гистогенетических процессов и преемственность этих изменений в ряду позвоночных животных. Информация о филогенетических аспектах развития эпителиев клоаки позвоночных носит фрагментарный характер. Сведения о гистологической структуре эпителиальной выстилки анатомических отделов аноректального канала (АРК), а также частей клоаки в эмбриогенезе у разных представителей позвоночных (амфибии, птицы, млекопитающие) и человека представлены в научной литературе единичными публикациями. Исследования в этом направлении актуальны, так как способствуют уточнению теории критических периодов эмбриогенеза и объяснению механизмов формирования пороков развития человека.</p> <p><bold>Цель</bold><bold> </bold>— с позиции учения о гетероморфии представить сравнительную морфологическую характеристику эпителиальной выстилки клоаки у клоачных позвоночных и эпителиальной выстилки аноректальной части пищеварительной трубки у эмбрионов крысы и человека.</p> <p><bold>Методы.</bold> Проведено обсервационное одноцентровое ретроспективное неконтролируемое исследование. Материалом исследования служили: каудальный отдел АРК клоачных позвоночных — взрослые лягушки, куриные эмбрионы (13 суток развития) и млекопитающих — эмбрионы крысы (9, 15 и 18 суток развития); гистологические препараты эмбрионов человека (7–8 недель внутриутробного развития). Образцы фиксировали, обезвоживали в спиртах, заливали в парафин и готовили срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином и по методу Фельгена. Проводили статистическую обработку полученных данных, рассчитывали среднее арифметическое (М) и стандартную ошибку среднего (m).</p> <p><bold>Результаты.</bold><bold> </bold>В ходе проведённого исследования установлено, что у клоачных позвоночных в разных частях клоаки эпителиальная выстилка имеет морфометрические особенности строения. Мочевая часть клоаки клоачных позвоночных и куриных эмбрионов характеризуется гетероморфным строением. В эмбриогенезе млекопитающих (эмбрионы крысы) в формировании клоакальной перепонки принимают участие взаимодействующие системы гистологических элементов из разных эмбриональных зачатков: перидермальный эпителий; эпителий аллантоиса, прилежащий к перидерме; эпителий кишечного типа задней кишки. Антенатальное развитие АРК у человека характеризуется формированием зон взаимодействия эпителиев, отличающихся по строению и тинкториальным свойствам клеток.</p> <p><bold>Заключение.</bold><bold> </bold>Проведённое сравнительное исследование свидетельствует о том, что в эмбриогенезе позвоночных — у крыс и человека, имеются определённые сходства состава эпителиальной выстилки АРК с эпителиальной выстилкой клоаки амфибий и птиц. Двуслойная уротелиоподобная выстилка является провизорным (временным) образованием.</p></trans-abstract><trans-abstract xml:lang="zh"><p>论证从比较进化组织学的角度研究组织和器官的胚胎发育，有助于追踪脊椎动物组织发生过程的渐进性变化及其演化继承性。然而，关于脊椎动物泄殖腔上皮发育的系统发生学数据仍然零散。关于不同脊椎动物（两栖类、鸟类、哺乳动物）及人类胚胎发育过程中，肛门直肠管不同解剖区域的上皮衬里结构，以及泄殖腔各部分的组织学特征，目前在科学文献中仅有零星报道。本领域研究具有重要意义，可为胚胎发育关键时期理论的完善提供依据，并有助于解析人类先天畸形的发生机制。</p> <p>目的。从形态学变异（morphological variation）角度，对泄殖腔脊椎动物的泄殖腔上皮衬里，以及大鼠和人类胚胎消化管肛门直肠部分的上皮衬里进行比较形态学特征描述。</p> <p>材料与方法。本研究为单中心回顾性观察性非对照研究。研究材料包括：泄殖腔脊椎动物（成年蛙类）、胚胎鸡（孵化13天）、哺乳动物（大鼠胚胎9天、15天、18天）的肛门直肠管尾部；人类胚胎（7–8周胎龄）的组织切片。所有样本均经固定、脱水（酒精处理）、石蜡包埋后制备切片，并进行苏木精-伊红（HE）染色及Feulgen染色。统计分析采用算术平均值（M）和标准误（m）。</p> <p>结果。研究表明，泄殖腔类脊椎动物的不同泄殖腔部位，其上皮衬里在形态计量学上具有特异性。泄殖腔脊椎动物及鸡胚胎的泄殖腔尿道部分表现出异质性组织结构。在哺乳动物（大鼠胚胎）胚胎发育过程中，泄殖腔膜的形成涉及不同胚层组织的相互作用，包括：胎表皮、毗邻胎表皮的尿囊上皮，以及后肠的肠道型上皮。在人类的产前发育过程中，肛门直肠管的不同上皮区域在结构和染色特性上表现出显著差异，并在特定区域形成相互作用。</p> <p>结论。本研究的比较分析表明，在脊椎动物的胚胎发育过程中（包括大鼠和人类），其肛门直肠管的上皮衬里在一定程度上与两栖类和鸟类泄殖腔的上皮衬里具有相似性。双层尿路上皮样衬里为过渡性（暂时性）结构。</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>cloaca</kwd><kwd>cloacal membrane</kwd><kwd>hindgut</kwd><kwd>epithelial lining</kwd><kwd>embryonic histogenesis</kwd><kwd>anorectal canal</kwd><kwd>phylogeny</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>клоака</kwd><kwd>клоакальная перепонка</kwd><kwd>задняя кишка</kwd><kwd>эпителиальная выстилка</kwd><kwd>эмбриональный гистогенез</kwd><kwd>аноректальный канал</kwd><kwd>филогенез</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="zh"><kwd>泄殖腔</kwd><kwd>泄殖腔膜</kwd><kwd>后肠</kwd><kwd>上皮衬里</kwd><kwd>胚胎组织发生</kwd><kwd>肛门直肠管</kwd><kwd>系统发生学</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Knorre AG. Embryonic histogenesis: Morphological essays. Leningrad: Medicine; 1971. (In Russ.)</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Blumberg AZh. Experimental-histological study of skin and intestinal epithelium types in the adjacent area [dissertation]. Leningrad; 1949. (In Russ.)</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Khlopin NG. General biological and experimental foundations of histology. Moscow: Izdatel’stvo Akademii Nauk SSSR; 1946. (In Russ.)</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>Borisov IN, Dunaev PV, Bazhanov AN. Phylogenetic foundations of tissue organization in animals. Novosibirsk: Nauka; 1986. (In Russ.)</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Danilov RK, Komarova AS, Zheglova MY, Odintsova IA. On the question of tissue derivatives of the vertebrate cloacae. In: Questions of morphology of the XXI century: Proceedings of the 26th All-Russian scientific conference “Histogenesis, Reactivity and Tissue Regeneration”. St. Petersburg, 16–17 May 2024. Saint Petersburg: Limited liability company “Izdatel’stvo DEAN”; 2024. EDN: CAJPBP</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Danilov RK, Zheglova MYu. Formation of heterogeneity of the epithelial lining of the utero-vaginal tract in prenatal development in humans. Current problems in morphology: embryonic and reparative histogenesis, phylohistogenesis. Saint Petersburg: Izdatel’stvo SPbGPMU; 2014. (In Russ.)</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Hoshi M, Reginensi A, Joens MS, et al. Reciprocal spatiotemporally controlled apoptosis regulates Wolffian duct cloaca fusion. J Am Soc Nephrol. 2018;29(3):775–783. doi: 10.1681/ASN.2017040380</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Kruepunga N, Hikspoors JPJM, Mekonen HK, et al. The development of the cloaca in the human. J Anat. 2018;233(6):724–739. doi: 10.1111/joa.12882</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Komarova AS. The structural features of the epithelial lining of the cloaca in mature tailless amphibians of Rana temporaria species. In: Innovative technologies for studying histogenesis, reactivity and tissue regeneration (Proceedings of the Military Medical Academy). Saint Petersburg: Kirov Military Medical Academy; 2024. EDN: FAJOGS</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Shevlyuk NN. The main patterns of transformation in organs of reproductive system during the evolution of vertebrates. Journal of Anatomy and Histopathology. 2023;12(3):103–112. doi: 10.18499/2225-7357-2023-12-3-103-112 EDN: ZLRTGT</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Solovyev GS, Pantelyev SM, Shidin VA, Yanin VL. Divergence of organogenesis and divergent mechanism of organ evolution. Morphology. 2019;155(2):266. (In Russ.) EDN: LHKKJU</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Gică N, Apostol L, Huluţă I, et al. Cloacal dysgenesis sequence. Diagnostics (Basel). 2023;13(23):3529. doi: 10.3390/diagnostics13233529</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>Li Y, Liu P, Wang W, et al. A novel genotype-phenotype between persistent-cloaca-related VACTERL and mutations of 8p23 and 12q23. Pediatr Res. 2023;95(5):1246–1253. doi: 10.1038/s41390-023-02928-0</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Singh S, Kayastha A, Thapa A, et al. Omphalocele, exstrophy of cloaca, imperforate anus, and spinal defects complex: a case report. JNMA J Nepal Med Assoc. 2023;61(260):375–378. doi: 10.31729/jnma.8048</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Fritsch H, Zehm S, Illig R, et al. New insights into the development and differentiation of the human anorectal epithelia. Are there clinical consequences? Int J Colorectal Dis. 2010;25(10):1231–1242. doi: 10.1007/s00384-010-0986-6</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Danilov RK, editor. Handbook of Histology. 2nd ed. Saint Petersburg: SpetsLit; 2011. (In Russ.)</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Thomas DFM. The embryology of persistent cloaca and urogenital sinus malformation. Asian J Androl. 2020;22(2):124–128. doi: 10.4103/aja.aja_72_19</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
