<< Главная страница

ГЛАВА
          4

ТКАНИ






Со времён Кёлликера и Лейдига (50-е годы XIX века) ткани организма человека принято делить на четыре типа: эпителиальная, внутренней среды, мышечная, нервная. Структурно-функциональные единицы, образующие ткани, – гистологические элементы. Клетка – главная тканеобразующая единица и главный гистологический элемент. Другие гистологические элементы – симпласт, синцитий, компоненты межклеточного вещества– производные клетки.

ГИСТОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Гистологические элементы – структурно-функциональные единицы, образующие ткани, органы и организм в целом (своего рода разные строительные кирпичики, из которых и конструируется организм человека). Таким образом, гистологические элементы – основные категории, которыми оперирует предмет гистология. Ткань, орган, система органов, организм – не механическая сумма гистологических элементов. Исходя из определения понятия ткань ("..система гистологических элементов, объединённых общей структурой, функцией и происхождением"), система гистологических элементов конструируется, обновляется и функционирует лишь при условии их взаимного узнавания, образования контактов между ними и информационных взаимоотношений, т.е. множества процессов, объединяемых термином межклеточные взаимодействия (термин "межклеточные взаимодействия" подразумевает взаимодействия между гистологическими элементами, а не только между клетками. Ещё точнее, взаимодействия между конкретными молекулами разных гистологических элементов). Гистологические элементы подразделяют на две основные категории – клеточные (клетка, симпласт, синцитий) и неклеточные (компоненты межклеточного вещества).

78

Клетка

Клетка – главный гистологический элемент. Главенствующее положение клеток среди гистологических элементов очевидно. Два других гистологических элемента клеточного типа – симпласт и синцитий – образуются из отдельных клеток. Разнообразные гистологические элементы неклеточного типа конструируются из макромолекул, синтезированных в клетках и секретированных в межклеточное вещество.

Симпласт

Симпласт– многоядерная структура, образованная при слиянии однотипных клеток. Примеры симпластов: поперечнополосатое мышечное волокно скелетной мускулатуры, остеокласт, гигантские клетки инородных тел.

Синцитий

Синцитий – структура, состоящая из клеток, соединённых цитоплазматическими мостиками.

Синцитиотрофобласт – высокоплоидная многоядерная структура, образующаяся из клеток цитотрофобласта (см. рис. 3-15, см. также рис. 6 на вклейке).

Синцитий в сперматогенном эпителии формируют предшественники сперматозоидов, связанные между собой цитоплазматическими мостиками.

Функциональный синцитий. Этот термин применяют по отношению к клеткам (например, рабочим кардиомиоцитам), связанным щелевыми контактами, что позволяет всей совокупности клеток функционировать как единое целое.

Тканевый матрикс

Тканевый матрикс (межклеточное вещество) состоит из основного вещества и содержащихся в нём волокон (коллагеновые, эластические и ретикулиновые). Структуры тканевого матрикса построены из молекул, вырабатываемых и секретируемых клетками. В свою очередь компоненты внеклеточного матрикса влияют на клетки (например, контролируют их пролиферацию и дифференцировку).

Жидкость

Внутриклеточная жидкость (55% всей воды организма) содержит в низкой концентрации Na+, Cl-, НСО-3, в высокой концентрации К+, органические фосфаты (например, АТФ) и белок. Низкая концентрация Na+ и высокая концентрация К+ обусловлены работой Nа++-АТФазы, выкачивающей Na+ из клетки в обмен на К+.

    Внеклеточная жидкость (45% всей воды организма).
  • Интерстициальная жидкость (20% всей воды организма) в межклеточном пространстве тканей.
  • Плазма (7,5% всей воды организма). Химический состав сходен с интерстициальной жидкостью (преобладающий катион – Na+, преобладающие анионы – Cl-, НСО3-), но концентрация белка в плазме выше.

79

    Кристаллизационная вода кости и хряща (15% всей воды организма).
  • Трансклеточная жидкость (2,5% всей воды организма) содержится в пищеварительном тракте, жёлчи, мочевыделительной системе, внутриглазной и цереброспинальной жидкостях, а также в жидкости серозных полостей (плевра, брюшина, перикард).

ПОПУЛЯЦИЯ КЛЕТОК

По Джилберту и Лайта [60а], популяция – группа клеток одного или нескольких типов, которая может быть охарактеризована в понятиях пространства и времени. Термин "клеточная популяция" применяют, по крайней мере, в двух значениях – в расширительном понимании и по отношению к леблоновским популяциям.

Клеточный тип

Эта концепция включает понятие клеточные фенотипы, а также пластичность и границы нормы клеточного типа. В организме человека насчитывают более 200 клеточных типов.

Определение. На первый взгляд, понятие клеточный тип очевидно. Ясно, что эритроциты, кардиомиоциты, нейроны и макрофаги относятся к разным типам клеток. Можно сказать, что клетки одинаковой морфофизиологической характеристики относятся к одному клеточному типу. В медицине всё чаще применяют понятие маркёр клеточного типа (в т.ч. в онкологии [например, маркёры лейкозов, рака предстательной и молочной желёз]) – отсюда следует необходимость строгого определения понятия клеточный тип. Клетки с идентичным набором разрешённых к экспрессии генов (вне зависимости от того, транскрибируются ли они) относятся к одному клеточному типу.

Дифферон

Дифферон (гистогенетический ряд) – совокупность клеточных форм, составляющих ту или иную линию дифференцировки.

Состав

В диффероне последовательно различают: стволовые клетки → клетки-предшественницы → зрелые клетки, достигшие состояния окончательной (терминальной) дифференцировки.

    Стволовые клетки– самоподдерживающаяся популяция клеток, способных дифференцироваться в нескольких направлениях и формировать различные клеточные типы. Так, стволовые эпендимные клетки ЦНС (рис. 4-1) дают начало разным нейронам и глиоцитам. Стволовые клетки обладают высокими пролиферативными потенциями, но, как правило, делятся редко.
  • Клетки-предшественницы. По мере дифференцировки их пролиферативные потенции постепенно уменьшаются. Выделяют наиболее раннюю стадию клеток-предшественниц – коммитированные, или полустволовые клетки.
  • Зрелые клетки. Ими заканчивается гистогенетический ряд.

80

Рис. 4-1. Стволовые эпендимные клетки делятся очень редко с образованием быстро пролиферирующих предшественников, которые мигрируют в субвентрикулярную зону и дифференцируются в нейроны и глию. Фактор роста фибробластов FGF-2, фактор роста эпидермиса EGF и повреждение ткани стимулируют митозы стволовой нейральной клетки и её мультипотентных потомков [90].
Рис. 4-1. Стволовые эпендимные клетки делятся очень редко с образованием быстро пролиферирующих предшественников, которые мигрируют в субвентрикулярную зону и дифференцируются в нейроны и глию. Фактор роста фибробластов FGF-2, фактор роста эпидермиса EGF и повреждение ткани стимулируют митозы стволовой нейральной клетки и её мультипотентных потомков [90].

Характеристика

Ограничение проспективных потенций. По мере дифференцировки происходит ограничение потенций клеток дифференцироваться в различных направлениях. Например, если клетка-предшественница может дифференцироваться в трёх направлениях, т.е. участвовать в образовании трёх клеточных типов, то её непосредственный потомок может дифференцироваться только в двух направлениях и т.д.

Уровень дифференцировки. В диффероне уровень специализации клеток нарастает.

Необратимость дифференцировки. В нормальных условиях переход от более дифференцированного состояния к менее дифференцированному невозможен, т.е. соблюдается принцип необратимости дифференцировки. Это свойство дифферона часто нарушается при новообразованиях (неоплазиях) – патологических разрастаниях клеток с нарушением контроля размножения и способности к построению тканевых и органных многоклеточных структур.

Леблоновские клеточные популяции

На основании способности к клеточному обновлению (в т.ч. путём пролиферации) Леблон [78а] выделил четыре категории клеточных популяций: эмбриональная, статическая, растущая и обновляющаяся. Образующие популяцию клетки могут находиться на различных стадиях дифференцировки, фазах клеточного цикла, в различном функциональном состоянии.

Статическая популяция. Её составляет гомогенная группа клеток, не проявляющих митотической активности (например, нейроны).

Растущая популяция. В растущей популяции клетки делятся, митотическая активность постепенно затухает (например, гепатоциты, эпителий почки).

Обновляющаяся популяция. Обновляющаяся клеточная популяция характеризуется множественными митозами и быстрой гибелью клеток. При этом количество вновь образованных клеток слегка превышает клеточные потери

81

(эпидермис, эпителий кишки, клетки тканей внутренней среды). При неоплазиях клеточная продукция намного превосходит гибель клеток, что обеспечивает быстрый рост опухоли.

Клеточный клон

Клеточный клон – группа клеток, происходящая от одной родоначальной клетки-предшественницы. Представление о клоне возникло в иммунологии. При попадании в организм Аг одна иммунокомпетентная клетка усиленно размножается, и образуется большое количество одинаковых клеток (клон), способных синтезировать AT против этого Аг. Согласно клональной теории развития, структуры зародыша формируются из ограниченного количества клонов. Наконец, опухоли также развиваются как клоны, происходящие от одной трансформированной клетки.

АДГЕЗИЯ КЛЕТОК

При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации– узнавание и адгезия.

Узнавание – специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы: прекращение миграции клеток → адгезия клеток → образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов → формирование клеточных ансамблей (морфогенез) → взаимодействие клеток между собой в ансамбле, с клетками других структур и молекулами внеклеточного матрикса.

Адгезия – одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации – процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров (рис. 4-2) или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток – клеточную адгезию.

Адгезия

Адгезия – способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины – молекулы адгезии. Исчезновение молекул адгезии и: плазматических мембран и разборка адгезионных контактов позволяет клеткам начать миграцию. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает направленную (адресную) миграцию клеток. Иными словами, в ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует начало, ход и конец миграции клеток и образование клеточных сообществ; адгезия – необходимое условие поддержания тканевой структуры. Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса

82

Рис. 4-2. Молекулы адгезии в межклеточной коммуникации. Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам формировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра [9].
Рис. 4-2. Молекулы адгезии в межклеточной коммуникации. Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам формировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра [9].
Рис. 4-3. Пути межклеточных информационных взаимодействий. А – при помощи диффундирующих молекулярных сигналов, Б–через внеклеточный матрикс, В – через щелевые контакты [52].
Рис. 4-3. Пути межклеточных информационных взаимодействий. А – при помощи диффундирующих молекулярных сигналов, Б–через внеклеточный матрикс, В – через щелевые контакты [52].

осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу – межклеточные контакты.

Гистогенез и поддержание тканевой структуры

При образовании тканевых структур, а также в дифференцированных тканях клетки обмениваются информацией. Для этой цели существует несколько путей (рис. 4-3).

Клеточная адгезия важна для образования клеточных сообществ практически всех типов тканей. Молекулы адгезии специфичны для каждого типа ткани. Так, Е-кадгерин связывает клетки эмбриональных тканей, Р-кадгерин– клетки плаценты и эпидермиса, N-CAM – клетки нервной системы и т.д. Адгезия позволяет клеточным партнёрам обмениваться информацией через сигнальные молекулы плазматических мембран и щелевые контакты. Удержание в соприкосновении при помощи трансмембранных молекул адгезии взаимодействующих клеток позволяет другим мембранным молекулам связываться между собой для передачи межклеточных сигналов.

Молекулы адгезии

Различают несколько групп молекул адгезии.

Кадгерины – трансмембранные гликопротеины, в присутствии Са2+ обеспечивают


83

межклеточную адгезию гомофильного типа (гомофильный вариант адгезии, предполагает взаимодействие клеток при помощи одинаковых молекул, встроенных в их клеточные мембраны).

Надсемейство иммуноглобулинов включает несколько форм молекул адгезии нервных клеток– (N-CAM), молекулы адгезии L1, нейрофасцин и другие. Они экспрессируются преимущественно в нервной ткани.

Макромолекулы внеклеточного матрикса: ламинин, фибронектин, витронектин и другие.

Точечный адгезионный контакт

Прикрепление клеток к молекулам адгезии внеклеточного матрикса реализуют точечные (фокальные) адгезионные контакты (рис. 4-4). В образовании контакта участвуют трансмембранные рецепторы – интегрины, объединяющие внеклеточные и внутриклеточные структуры. Фокальный контакт содержит также винкулин, α-актинин, талин и другие белки. Характер распределения макромолекул адгезии во внеклеточном матриксе (фибронектин, витронектин) определяет место окончательной локализации клетки в формирующейся ткани.

Нарушения клеточной адгезии. Клетки способны к перемещению только после дезинтеграции адгезионных контактов. Подобную картину наблюдают при выселении злокачественных (трансформированных) клеток из опухоли и при их метастазировании, когда отдельные трансформированные клетки отделяются от опухоли, мигрируют и образуют новые опухолевые очаги (метастазы). Причиной этих осложнений служат дефекты генов, кодирующих гликопротеины клеточной адгезии. Например, метастазы и разрастания карцином желудка,

Рис. 4-4. Адгезионный контакт. С белковыми макромолекулами внеклеточного матрикса (фибронектин, витронектин) взаимодействует трансмембранный белок-рецептор интегрин, состоящий из α- и β-цепей. На цитоплазматической стороне клеточной мембраны β-СЕ интегрина связывается с талином, взаимодействующим с винкулином. Последний связывается с α-актинином, образующим поперечные связи между актиновыми нитями. Кроме того, α-актинин взаимодействует с цитоплазматической частью β-СЕ интегрина. Подобным образом в единую систему объединяются макромолекулы внеклеточного матрикса клеточная мембрана и элементы цитоскелета [9].
Рис. 4-4. Адгезионный контакт. С белковыми макромолекулами внеклеточного матрикса (фибронектин, витронектин) взаимодействует трансмембранный белок-рецептор интегрин, состоящий из α- и β-цепей. На цитоплазматической стороне клеточной мембраны β-СЕ интегрина связывается с талином, взаимодействующим с винкулином. Последний связывается с α-актинином, образующим поперечные связи между актиновыми нитями. Кроме того, α-актинин взаимодействует с цитоплазматической частью β-СЕ интегрина. Подобным образом в единую систему объединяются макромолекулы внеклеточного матрикса клеточная мембрана и элементы цитоскелета [9].

84

эндометрия и яичника возникают вследствие нарушения адгезии опухолевых клеток, содержащих мутантный ген Е-кадгерина, и экспрессии его дефектного продукта.

МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ КОНТАКТЫ

Межклеточные контакты – специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки для формирования тканей, создающие барьеры проницаемости и служащие для межклеточной коммуникации. Межклеточные контакты подразделяют на следующие функциональные типы: замыкающий, адгезионные, коммуникационные (проводящие).

Адгезионные контакты

Адгезионные межклеточные контакты механически скрепляют клетки между собой. К адгезионным относятся промежуточный контакт (опоясывающая десмосома, zonula adherens), десмосома (macula adherens), полудесмосома.

Промежуточный контакт

Мембраны соседних клеток разделены промежутком шириной 10-20 нм, заполненным аморфным или фибриллярным материалом. Электроноплотная пластинка на цитоплазматической стороне клеточной мембраны в пределах контакта содержит белки плакоглобин, винкулин, α-актинин и радиксин. В пластинку вплетены концы актинсодержащих микрофиламентов. В образовании контакта участвуют трансмембранные белки адгезии из семейства кадгерина.

Цепь молекулярных взаимодействий выглядит следующим образом: актин (примембранные микрофиламенты) – α-актинин – винкулин – Е-кадгерин (трансмембранный гликопротеин адгезии). Е-кадгерин в присутствии Са2+ прочно связывает мембраны соседних клеток. Цепь молекулярных взаимодействий в промежуточном контакте, начиная с актина микрофиламентов и до винкулина включительно, аналогична таковой в точечном (фокальном) адгезионном контакте. Если винкулин фокального контакта взаимодействует с трансмембранными белками-рецепторами (интегрины), то в промежуточном контакте он связывается с Е-кадгерином.

Функция. Промежуточный контакт скрепляет не только мембраны соседних клеток, но и стабилизирует их цитоскелет, объединяя клетки с их содержимым в единую жёсткую систему.

Примеры: каёмчатый эпителий кишки (этот тип контактов известен как опоясывающая десмосома, т.к. контакт образует сплошной поясок вокруг клетки); секреторный эпителий (ацинозные клетки экзокринной части поджелудочной железы); вставочные диски в миокарде; эпендимные клетки ЦНС.

Десмосома

Десмосома (рис. 4-5) – самый распространённый и наиболее сложно организованный тип межклеточных контактов. Объединяет две формы соединений. Одна из них (цитоплазматическая пластинка) осуществляет связь

85

Рис. 4-5. Десмосома: строение (А) и организация (Б). Плазматические мембраны клеток разделены промежутком 20-30 нм, в котором находятся внемембранные части Са2+-связывающих белков десмоглеина и десмоколлина. К внутренней (цитоплазматической) поверхности плазматической мембраны прилегает Цитоплазматическая пластинка с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В состав этой пластинки входят десмоплакины, плакоглобин и часть молекулы десмоглеина [83].
Рис. 4-5. Десмосома: строение (А) и организация (Б). Плазматические мембраны клеток разделены промежутком 20-30 нм, в котором находятся внемембранные части Са2+-связывающих белков десмоглеина и десмоколлина. К внутренней (цитоплазматической) поверхности плазматической мембраны прилегает Цитоплазматическая пластинка с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В состав этой пластинки входят десмоплакины, плакоглобин и часть молекулы десмоглеина [83].

межуточных филаментов клетки с плазматической мембраной; вторая – связь плазматической мембраны с внеклеточным межмембранным материалом (десмоглеей) в пределах десмосомы.

Структура. Участки клеточных мембран, входящие в состав десмосомы, раз делены слоем десмоглеи толщиной 20–30 нм. С внутренней стороны к плазматической мембране примыкает Цитоплазматическая пластинка толщиной

86

10–40 нм с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В десмосомах всех клеточных типов присутствуют следующие белки: плакоглобин, десмоплакины, десмоглеины, десмоколлины.

Цепь молекулярных взаимодействий (рис. 4-5, Б). Молекулы образуют две линии связи: (1) плакоглобин (цитоплазматическая пластинка) – десмоглеин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) – десмоглеин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) – плакоглобин (цитоплазматическая пластинка); (2) десмоплакины (цитоплазматическая пластинка) – десмоколлин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) – десмоколлин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) – десмоплакины (цитоплазматическая пластинка).

Функция. Десмосомы поддерживают структурную целостность ткани, скрепляя клетки между собой. Десмосомы в комплексе с промежуточными филаментами придают ткани упругость и поддерживают в ней усилие натяжения.

Примеры. Десмосомы скрепляют клетки одного типа (кератиноциты, кардиомиоциты) и различных типов (клетка Меркеля – кератиноцит).

Полудесмосома

Полудесмосома обеспечивает прикрепление клетки к базальной мембране (например, кератиноцитов базального слоя эпидермиса, миоэпителиальных клеток). Полудесмосома, как и десмосома, содержит цитоплазматическую пластинку с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. Особенность состава цитоплазматической пластинки– наличие пемфигоидного Аг.

Плотный контакт

Плотный контакт формирует в различных клеточных слоях регулируемый барьер проницаемости, разделяющий разные по химическому составу среды (например, внутреннюю и внешнюю), обеспечивает полярное распределение мембранных молекул на апикальной и базолатеральной сторонах клеток.

Структура. Плотный контакт состоит из непрерывных цепочек трансмембранных белковых молекул окклюдина и клаудина, соединяющих плазматические мембраны соседних клеток (рис. 4-6). Цитоплазматический домен окклюдина через белки zonula occludens ZO-1, ZO-2 и ZO-3 связан с актином кортикального цитоскелета.

Проницаемость. Некоторые лиганды влияют на проницаемость контакта. Например, в ответ на гистамин эндотелиальные клетки в результате взаимодействия актиновых и миозиновых филаментов отделяются друг от друга, приобретают округлую форму, увеличивая проницаемость сосуда.

Примеры: наружные клетки морулы и клетки трофобласта, каёмчатые клетки эпителия кишки, эндотелий капилляров, периневральные клетки, альвеолоциты, эпителиальные клетки почечных канальцев.

Коммуникационные контакты

Контакты этого типа – щелевые и синапсы.

87

Рис. 4-6 Плотный контакт (А) Сшивающие трансмембранные белки образуют непроницаемые для молекул цепочки локальных соединений между смежными плазматическими мембранами. (Б) В верхней части смежные клетки соединены при помощи клаудина, в нижней – окклюдина, длинный внутриклеточный домен которого соединен с белками ZO Через белки ZO трансмембранные белки связаны с актиновыми филаментами цитоскелета [38].
Рис. 4-6 Плотный контакт (А) Сшивающие трансмембранные белки образуют непроницаемые для молекул цепочки локальных соединений между смежными плазматическими мембранами. (Б) В верхней части смежные клетки соединены при помощи клаудина, в нижней – окклюдина, длинный внутриклеточный домен которого соединен с белками ZO Через белки ZO трансмембранные белки связаны с актиновыми филаментами цитоскелета [38].

Щелевой контакт

Щелевой контакт обеспечивает ионное и метаболическое сопряжение клеток. Плазматические мембраны клеток, образующих щелевой контакт, разделены щелью шириной 2–4нм. Коннексон– трансмембранный белок цилиндрической конфигурации; состоит из 6 СЕ коннексина. Два коннексона соседних клеток соединяются в межмембранном пространстве и образуют канал между клетками (рис. 4-7). Канал коннексона диаметром 1,5нм пропускает ионы и молекулы с Мr до 1,5кД. Известно несколько коннексинов. Коннексин-43 экспрессируют кардиомиоциты, особенно важен при развитии миокарда. Коннексин-32 входит в состав щелевых контактов между гепатоцитами, шванновскими клетками. Коннексин-37 экспрессируют клетки различных тканей и органов, включая сердце, матку, яичник, эндотелиальные клетки кровеносных сосудов.

Функция. Через щелевые контакты проходят низкомолекулярные вещества регулирующие рост и развитие клеток. Для клеток нейроглии щелевой контакт имеет важное значение в регуляции уровня внутриклеточного Са2+. Щелевые контакты обеспечивают распространение возбуждения – переход ионов между мышечными клетками миокарда и между ГМК.

Синапс

Синапс – специализированный межклеточный контакт, обеспечивает передачу сигналов с одной клетки на другую. Сигнальная молекула – нейромедиатор. Синапсы формируют клетки возбудимых тканей (нервные клетки

88

Рис. 4-7. Щелевой контакт. Шесть белковых СЕ в плазматической мембране образуют коннексон. При совмещении коннексонов смежных плазматических мембран формируется канал диаметром 1,5 нм, проницаемый для молекул с Мr не более 1,5 кД, участвующих в метаболической кооперации контактирующих клеток [66].
Рис. 4-7. Щелевой контакт. Шесть белковых СЕ в плазматической мембране образуют коннексон. При совмещении коннексонов смежных плазматических мембран формируется канал диаметром 1,5 нм, проницаемый для молекул с Мr не более 1,5 кД, участвующих в метаболической кооперации контактирующих клеток [66].

между собой, нервные клетки и мышечные волокна [нервно-мышечный синапс]). В синапсе различают пресинаптическую часть, постсинаптическую часть и расположенную между клетками синаптическую щель (см. подробнее в главе 8).

ГИБЕЛЬ КЛЕТОК

Развитие многоклеточного организма, формирование тканей и их функционирование предполагают наличие баланса между клеточной пролиферацией, клеточной дифференцировкой и гибелью клеток. Клетки гибнут в различных ситуациях, как нормальных, так и патологических. Так, массовую гибель клеток в раннем онтогенезе называют запрограммированной. Клетки, выполнившие свои функции, погибают в течение всей жизни организма. Наконец, клетки гибнут при повреждении и некрозе ткани, а также при различных заболеваниях, избирательно поражающих отдельные типы клеток (дегенерация).

Запрограммированная гибель клеток – естественный процесс массовой гибели клеток и элиминации целых клонов в ходе эмбрионального развития, гистогенеза и морфогенеза органов. В данном случае речь идёт о гибели клеток, не достигших состояния терминальной дифференцировки. Примером служит запрограммированная гибель нейробластов (от 25 до 75%) на определённых этапах развития мозга. Запрограммированная гибель клеток реализуется путём апоптоза.

Гибель клеток, выполнивших свою функцию, наблюдают при удалении клонов иммунокомпетентных клеток при иммунном ответе. Эозинофилы погибают после дегрануляции. Клетки, выполнившие свою функцию, гибнут путём апоптоза. Механизм гибели клеток, достигших состояния терминальной дифференцировки и выполнивших свою функцию, изучен недостаточно, но ясно, что он генетически детерминирован. Так, экспрессия гена fos служит маркёром терминальной дифференцировки и одновременно предшествует гибели клеток.

Некроз – гибель клеток вследствие повреждения. Некроз – всегда патологическая ситуация. Механизмы некроза иные, чем при апоптозе. Некроз индуцируется физическими и химическими агентами и характеризуется нарушением целостности мембран, набуханием клетки и ядра, неупорядоченной деградацией ДНК, деструкцией органелл и местным воспалением.

Дегенерация. При некоторых патологических состояниях наблюдают относительно избирательную гибель клеток, например, в нервной системе при боковом амиотрофическом склерозе (болезнь Шарко) и болезни Альцхаймера.

89

Врождённая форма бокового амиотрофического склероза обусловлена мутацией гена Cu/Zn супероксидцисмутазы 1. Продукт дефектного гена не способен ингибировать ИЛ1β-конвертирующий фермент и образующийся ИЛ1β воздействует на двигательные нейроны и вызывает их апоптоз.

Апоптоз

Апоптоз – регулируемый процесс удаления ненужных, постаревших и повреждённых клеток. В отличие от некроза, смерть клетки при апоптозе является следствием экспрессии определённых генов, поэтому апоптоз – генетически запрограммированная гибель клетки. В противоположность некрозу, апоптоз энергозависим и требует синтеза РНК и белков.

Морфологические проявления. При апоптозе цитоплазма клетки уплотняется, конденсируется хроматин, ядро подвергается пикнозу с последующим кариорексисом. Фрагментации ядра предшествует межнуклеосомная упорядоченная деградация ядерной ДНК с образованием последовательно уменьшающихся фрагментов длиной до 180 пар оснований. Распад ДНК на отдельные нуклеосомные фрагменты с разрывами нуклеотидной цепочки приводит к появлению фрагментов ДНК разной длины. В конечной стадии апоптоза фрагментации подвергаются сами клетки с формированием так называемых апоптозных телец– фрагментов хроматина, окружённых мембраной. Клетки, вошедшие в апоптоз, и апоптозные тельца фагоцитируются макрофагами и гранулоцитами; фагоцитоз при этом не сопровождается местным воспалением.

Молекулы. Апоптоз контролируется внутренней программой, которая предполагает взаимодействие множества белков, в том числе: Apaf-1, каспаза-9 и представитель семейства Вс1-2.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТКАНЕЙ

Несмотря на различия структурной организации и физиологических свойств органов и систем организма, все они состоят из ограниченного количества тканей. Тканевый тип объединяет ткани с общими свойствами. При этом учитываются генез (гистогенез), структура и функция отдельных тканей, входящих в конкретный тканевый тип. Различают четыре основных тканевых типа: эпителий, система тканей внутренней среды, мышечная и нервная ткани (система). Ткань – филогенетически сложившаяся система гистологических элементов, объединённых общей структурой, функцией и происхождением. Первую классификацию тканей предложил Биша. Принятая в настоящее время классификация тканей принадлежит фон Лейдигу.

РЕГЕНЕРАЦИЯ

Регенерация – восстановление утраченной или повреждённой дифференцированной структуры. Различают физиологическую регенерацию и репаративную регенерацию. Когда говорят о регенерации тканей, имеют в виду регенерацию клеток и клеточных типов.

90

Физиологическая регенерация – естественное обновление структуры. В ходе жизнедеятельности на смену гибнущим клеткам приходят новые. В физиологической регенерации участвуют клетки всех обновляющихся популяций и образуемые ими тканевые структуры. Так, на смену закончившим жизненный цикл эпителиоцитам слизистой оболочки пищеварительного тракта постоянно приходят новые клетки.

Репаративная регенерация – образование новых структур вместо повреждённых и на месте повреждённых. Признак репаративной регенерации – появление многочисленных малодифференцированных клеток со свойствами эмбриональных клеток зачатка регенерирующего органа или ткани. При репаративной регенерации какой-то структуры реконструируются процессы развития этой структуры в раннем онтогенезе. Например, формирование зрелой костной ткани на месте перелома кости протекает так же, как и при энхондральном остеогенезе.

Характер клеточной популяции и регенерация. Характер клеточной популяции повреждённой структуры определяет возможность её регенерации. Репаративная регенерация возможна, если структура состоит из клеток обновляющейся популяции (эпителиальные клетки, клетки мезенхимного происхождения). Репаративная регенерация наступит также при наличии в ткани стволовых клеток и условий, разрешающих их дифференцировку. Например, при повреждении скелетной мышцы ткань восстанавливается за счёт дифференцировки стволовых клеток (клетки-сателлиты) в миобласты, сливающиеся в мышечные трубочки с последующим образованием мышечных волокон. Ткань, утратившая стволовые клетки, не имеет шансов к восстановлению. По этой причине не происходит репаративной регенерации миокарда после гибели кардиомиоцитов вследствие инфаркта или нейронов при травме. Правда, в последнем случае, если нарушена целостность части клетки, возможно восстановление структуры нейрона и его связей с клеточными партнёрами за счёт интенсификации внутриклеточных процессов (синтез белка, внутриклеточный транспорт веществ и органелл), т.е. регенерации на клеточном уровне.

Морфогенетические поля и регенерация. Организм разделён на морфогенетические поля, не имеющие чётких анатомических границ, но их клетки формируют строго определённую структуру. Морфогенетическое поле организовано таким образом, что при изменении в нём количества клеток оставшиеся клетки вновь устанавливают исходные взаимоотношения, и восстанавливается нормальная структура ткани. Регенерация в пределах морфогенетического поля контролируется регуляторными механизмами на основе позиционной информации клеток этого поля.

91


На главную
Комментарии
Войти
Регистрация
Status: 408 Request Timeout