Ткань живого организма, изучение, понятия профилактика заболеваний

Архив рубрики «Термины»

Аргирофилия свойственна также незрелым коллагеновым во­локнам растущей соединительной ткани (эмбриональной или грануляционной). Эти волокна в конце XIX века получили названия аргирофильных, или преколлагеновых, так как счи­талось, что они являются предшественниками KB и по мере созревания подвергаются «коллагенизации». Считалось также возможной «коллагенизация» ретикулиновых волокон легких, печени и других тканей в процессе так называемого бесклеточ­ного склероза. Эти устаревшие представления встречаются в литературе и до настоящего времени. С современных позиций термин «преколлагеновые» в прило­жении к волокнам растущей ткани не является адекватным, так как последние сразу формируются как коллагеновые [Шех­тер А. Б., Истранов Л. П., 1970]. Некоторые тинкториальные отличия этих волокон от зрелых KB (аргирофилия, метахром­азия, отсутствие фуксинофилии) объясняются, как мы уже го­ворили (см. раздел 2.2.4), большим количеством углеводно – белковых компонентов их цементирующего вещества . В принципе зрелые коллагеновые волокна также об­ладают способностью восстанавливать серебро, что показано и в работе М. Snodgrass (1977). Однако интенсивность реакции вследствие небольшого содер­жания углеводных групп в цементирующем веществе сравни­тельно низка, что и обусловливает коричневую, а не черную ок­раску KB при импрегнации. До настоящего времени нередко объединяют ретикулярные волокна и незрелые коллагеновые волокна в единую группу по признаку аргирофилии, хотя первые являются дефинитивными образованиями зрелой ткани, а вторые — стадией в развитии зрелых коллагеновых волокон. Имеются между ними и струк­турно-химические отличия: незрелые коллагеновые волокна не ветвятся, отличаются ультраструктурными особенностями, мета – хромазией и т. д. В то же время аргирофильные волокна незре­лой ткани, как и ретикулярные волокна, состоят из коллагена III типа, сменяясь затем волокнами, состоящими из коллагена I типа (см. раздел 2.2.1). Возможно, общность первичной струк­туры коллагена обусловливает общие черты на более высоких уровнях организации, например толщину фибрилл, способ взаи­модействия с углеводно-белковым компонентом, что и опреде­ляет особенности структуры и гистохимии волокон.

Следует отметить, что тенденция к спиралевидному (жгуто – образному) скручиванию фибрилл в волокне, иногда волокон в пучке отмечается во многих тканях: в сосудах, сухожилиях, коже, склере . Это выявляет одну весьма характер­ную особенность коллагеновых образовйний формирование спи­рали буквально на всех уровнях организации: спиральная по­липептидная цепь, трехцепочечная суперспираль молекулы коллагена, спиральное скручивание молекул в первичном фи – ламенте, а также филаментов и субфибрилл в фибрилле (см. раздел 2.2.3) и, наконец, частое скручивание фибрилл в волокне и волокон в пучке. Как известно, спираль является одной из наиболее важных форм структурной организации живой материи на молекулярном уровне, но только у коллагена отмечается тенденция к спирализации на более высоких уровнях. В техни­ке такая структура (канат, трос) применяется там, где нужна максимальная прочность, так как она ограничивает скольжение составных элементов друг относительно друга при натяжении. Такая сверхпрочная конструкция, очевидно, необходима и для опорной функции соединительной ткани, испытывающей очень большие биомеханические нагрузки (достаточно вспомнить уни­кальные достижения современных спортсменов). Изучение соединительной ткани в СЭМ подтверждает также еще один важный принцип — соответствие направления волокон длинной оси фибробластов не только в зрелой, но и в форми­рующейся ткани. По-видимому, ориентация клеток определяет направление, а следовательно, и архитектонику волокон и пуч­ков. Учитывая способности клеток к движению, можно с опре­деленной долей вероятности предположить, что фибробласт иг­рает роль не только «строителя», но и «архитектора» своего микроокружения, а совокупность клеток создает архитектуру ткани в целом.

Однако новые данные о структуре коллагеновых фибрилл, из­ложенные в этом и предыдущем разделах, не согласуются с «напластованием» молекул. Большинство современных исследо­вателей’ считают, что фибрилла образуется путем соединения бок в бок первичных агрегатов молекул (филаментов, прото-или микрофибрилл). Диаметр ее ограничивается, вероятно, про – теогликановым «чехлом». Колебания ширины коллагеновых фибрилл могут быть объяснены различной локальной концен­трацией факторов, регулирующих рост фибрилл: гликопротеи­нов, протеогликанов и др. Существование филаментов и субфибрилл в коллагеновых фибриллах в настоящее время вряд ли можно подвергнуть сомнению. Филаменты отчетливо видны на продольных и по­перечных срезах коллагеновых фибрилл (рис. 34). В условиях воспаления и при других патологических процессах отмечается разволокнение КФ на филаменты или субфибриллы . В 2.2.3 приводились сведения о диспергировании коллагеновых фибрилл на филаменты под воздействием ряда химических и физических факторов. Если вопрос о механизмах роста и ориентации коллагеновых фибрилл еще не решен окончательно, то проблема регуляции морфогенеза на тканевом уровне вовсе далека от решения. Практически отсутствуют надежные факты, которые бы смогли объяснить, каким образом генетическая программа реализуется при формировании весьма сложной иерархической тканевоспе – цифичной архитектоники соединительнотканных структур. Основные типы укладки KB в разновидностях соединитель­ной ткани изложены в руководствах по гистологии, детальное освещение этого вопроса не входит в задачу этой книги. Мы лишь кратко коснемся некоторых особенностей архитектоники коллагенсодержащих тканей.

Процесс фибриллогенеза в организме включает в себя слож­ный комплекс взаимодействия коллагена с ГАГ, их протеогли – канами и гликопротеинами. Хорошо известны факты опережаю­щего накопления ГАГ (сначала гиалуроновой кислоты, затем преимущественно сульфатированных), а также гликопротеинов там, где идет активный фибриллогенез: в эмбриональных тка­нях, при заживлении ран, фиброзирующих процессах и др. [Целлариус Ю. Г., 1957; Виноградов В. В., 1958, 1969; Фукс Б. Б., Фукс Б. И., 1968; Шехтер А. Б., 1971; Connel J., Low F., 1970]. Многочисленные работы посвящены выяснению характера влияния этих веществ на фибриллообразование in vitro и хи­мическим основам связывания [Keech М. К., 1961; Lowther D. А., 1963; Mathews М. В., 1965, 1977; Toole В. P., Lowther D. А., 1968; Obrink В., 1973; Nemeth-Csoka М., 1974, 1977; Schupp Е. et al., 1975; Toole В. P., 1976]. Экстраполяция полученных in vitro данных на фибриллогенез в организме требует известных допущений, но не оставляет сомнений, что ГАГ, протеогликаны и гликопротеины играют регулирующую роль в фибриллогенезе. С полным основанием можно допустить, что в зависимости от локальной концентра­ции протеогликанов и гликопротеинов на клеточной поверх­ности фибробластов и в различных участках межклеточного пространства, качественного их состава и соотношения сульфа – тированных и несульфатированных ГАГ и гликопротеинов, а также соотношения неколлагеновых веществ и коллагена усиливается или тормозится агрегация молекул коллагена, оп­ределяется длина, диаметр и ориентация фибрилл. Так как все вышеперечисленные компоненты, а также дегра­дирующие их ферменты секретируются фибробластами, то клет­ки на основе генетической программы и системы обратных свя­зей могут синхронизировать синтез этих веществ и менять их в динамике роста и старения соединительной ткани. Таким образом, вероятно, и происходит регуляция химических особен­ностей, структуры и функции тканей в эмбриогенезе. При за­живлении ран вследствие другого клеточного состава и быст­рого темпа развития соединительной ткани такой ^йординиро – ванный во времени и пространстве синтез может н? осуществ­ляться, что приводит к образованию неспецифических рубцово – фиброзных структур.

Другая распространенная точка зрения состоит в том, что в основе фибриллогенеза в организме лежит самосборка молекул в фибриллы, которая может происходить не только на клеточной поверхности, но везде, где есть соответствующий ионный состав. [Gross Z., 1974]. Согласно этому взгляду, генетическое коди­рование первичной структуры коллагена определяет вторичную, третичную и четвертичную (надмолекулярную) структуру вплоть до самых высших уровней, т. е. архитектоники ткани. S. Humph­reys и К. К. Porter (1976) показали, что при формировании кутикулы червя растворимый коллаген мигрирует на опреде­ленное расстояние от клетки н образует фибриллы на заранее сформированном материале из микрофибриллярного углеводно – белкового материала, похожего на базальную мембрану, кото­рый и рриентирует фибриллы. Дистанционное фибриллообразо – вание при секреции коллагенов эпителиальными и мезенхималь – ными клетками наблюдали, в том числе с меченным предшест­венником коллагеном другие авторы [Митин К. С., 1974; Hay Е. D., Revel J. P., 1963; Trelstad R„ Coulombre A., 1971; Hay F. D„ Dodson J. W., 1973; Breyan D. et al., 1977]. По-видимому, обе точки зрения не являются альтернативны­ми, так как в различных условиях (эмбриогенез, регенерация, культура тканей) и в разных тканях могут преобладать различ­ные способы агрегации и ориентации фибрилл, что мы и наблю­дали в наших исследованиях [Шехтер А. Б. и др., 1971— 1979]. В однослойных культурах фибробластов коллагеновые фиб­риллы появлялись преимущественно на наружных мембранах клеток, как это отмечали и другие исследователи, но это Связа­но с отсутствием там достаточного объема межклеточной среды. При этом коллагеновые фибриллы формировались в грануляр­ном или тонкофибриллярном мембраноподобном матриксе, оче­видно содержащем гликопротеины и ГАГ, который клетки об­разовывали предварительно на своей поверхности. В многослой­ных культурах, в культурах, растущих внутри коллагенового геля, и в организме коллагеновые фибриллы формировались не только вблизи клеточной поверхности, но и в достаточно об­ширных межклеточных пространствах, в хлопьевидном матрик­се. Следует отметить, что новообразованные коллагеновые фиб­риллы почти никогда не формировались среди фибрилл пред­шествующего коллагенового геля, последние также не росли в толщине за счет отложения новообразованного коллагена. Это свидетельствует о том, что для фибриллогенеза необходим соб­ственный матрикс, продуцируемый фибробластами и состоящий из ГАГ и гликопротеинов. Расстояние от клетки до места обра­зования КФ, по-видимому, имеет меньшее значение, чем каче­ственный состав этого предфибриллярного матрикса и концен­трация в нем необходимых для инициации процесса компо­нентов.

Изученный in vitro механизм фибриллообразования лишь час­тично может объяснить молекулярные и морфогенетические ос­новы фибриллогенеза в организме. Наиболее неясными остают­ся вопросы о ролн клеточной поверхности, ГАГ и гликопротеи – нов в этом процессе. Существует ряд гипотез о том, каким образом контролируется рост фибрилл в длину и толщину, их ориентация, упаковка в волокна и пучки н, наконец, сложная тканевая архитектоника, специфичная для отдельных разновид­ностей соединительной ткани. Эти гипотезы в принципе можно свести к двум основным точкам зрения. Первая и^ них основную роль в агрегации молекул и упоря­дочении фибрилл приписывает коллагенсинтезирующим клеткам, поверхность которых ускоряет фазу нуклеации и определяет ориентацию фибрилл. Окончательную толщину фибриллы при­обретают путем постепенного присоединения к ним раствори­мого коллагена. Эта точка зрения обоснована электронно-мик­роскопическими наблюдениями образования первых фибрилл на наружной мембране фибробластов и соответствия их ориентации клеточной оси [Виноградов В. В., 1969; Porter R. R., Papas J. D., 1959; Zellickson A. S. et al., 1963; Goldberg В., Green H., 1964; Goldberg В., 1974]. С этим согласуются современные представ­ления о поверхности фибробластов как о сложной рецепторной многофункциональной зоне, богатой различными физиологиче­ски активными соединениями (см. раздел 1.1.4). Некоторые авторы считают, что на клеточной поверхности может созда­ваться высокая концентрация ГАГ, связывающих коллагены и способствующих формированию фибрилл [Flint М. Н., 1972; Nemeth-Czoka М., 1974].