Ткань живого организма, изучение, понятия профилактика заболеваний

Архив рубрики «Иследования»

Сущность этой гипотезы состоит в следующем. Мезенхималь – ные клетки после дифференцировки во время эмбриогенеза в специализированные соединительнотканные клетки (фибробла – сты кожи, хондробласты, остеобласты, сухожильные клетки, ке – ратобласты) реализуют заложенную в них генетическую про­грамму («архитектурный план») на всех этапах и уровнях орга­низации соответствующей ткани. 1 Клетки секретируют ГАГ и структурные гликопротеины. Последние формируют микрофибриллы, ориентирующиеся по оси клетки и клеточных отростков, возможно, повторяя рельеф клеточной поверхности. Для фибриллогенеза коллагена ориен­тиром (или «матрицей») служат микрофибриллы и рельеф кле­точной поверхности. Таким образом обеспечивается направлен­ная сборка коллагеновых фибрилл. 2 Фибробласт движется вдоль фибрилл, достраивая их в Длину и формируя тонкие волокна (агрегаты фибрилл). Затем, двигаясь челночно вдоль волокон, он производит материал для новых фибрилл, способствуя росту волокон в толщину и их ста­билизации за счет цементирующего вещества. Возможно и по­следовательное движение разных клеток («конвейерная сбор­ка»), 3 С помощью своих длинных отростков фибробласт регули­рует более сложное трехмерное взаимоотношение волокон и пучков волокон, характерное для каждой ткани. На это же на­правлена и траектория движения клетки, которая, как и ориен­тация клеток, определяется «линиями напряжения», т. е. био­механической нагрузки на развивающуюся ткань. 4 В расположении клетки есть механизм выбраковки «непра­вильных» деталей. Учитывая наличие на поверхности фибро­бластов систем рецепторов к коллагену (см. раздел 1.1.3), мож­но допустить, что между клеткой и волокнами в процессе конструирования ткани существует «обратная связь». При не­соответствии конструкции с «планом» (который может быть «записан» в специфическом расположении рецепторов) или при несоответствии структуры и биомеханической функции межкле­точные структуры сигнализируют об «ошибке» и клетка путем секреции коллагеназы или прямой фиброклазии (см. раз­дел 2.2.7) восстанавливает правильную структуру. Таким об­разом, возможно, идет и смена структур, состоящих из колла­гена III типа, на волокна, состоящие из коллагена I типа. Так осуществляется «архитектурный надзор», в котором важную роль играет «биомеханическое соответствие» структуры и функ­ции.

Уменьшение количества хлопьевидного материала по мере созревания ткани, очевидно, связано с частичным разрушением протеогликанов и включением оставшихся протеогликанов в состав волокон. Действительно, наши данные с использованием рутениевого красного подтверждают это предположение. В раз­вивающейся соединительной ткани, кроме упомянутых хлопье-видного материала и микрофибрилл, определяется несколько других рутениевоположительных протеогликановых структур, непосредственно связанных с коллагеновыми фибриллами: 1) аморфный «чехол» вокруг фибрилл; 2) пояса над большими периодами фибрилл; 3) тонкие микрофиламенты диаметром 3—4 нм, обычно прикрепляющиеся к коллагеновым фибриллам в участках больших периодов и соединяющие соседние фибрил­лы (рис. 33). Подобные рутениевоположительные структуры были обнаружены не только в развивающейся [Merker U., Gun - ter Т., 1973], но и в зрелой соединительной ткани кожи [Омель - яненко Н. П., 1977; Kajikawa К-, 1970; Graniowska М., 1976], в синовиальной оболочке и роговице [Myers D. В. et al., 1969, 1973], аорте [Myers D. В. et al., 1973; Eisenstein R. et al., 1976], хряще [Thyberg J., 1977]. По-видимому, стабилизирующие по­перечные связи между коллагеновыми фибриллами осуществ­ляются, за счет тонких микрофиламентов. Близкие результаты были получены при использовании других методов выявления протеогликанов (см. раздел 2.1.3). Менее ясным является вопрос о микрофибриллярных элемен­тах. К ним причисляют структуры толщиной менее 20 нм, в ко­торых не обнаруживается периодичность 64 нм; наименьшие из них имеют диаметр 3—4 нм [Low F. W., 1962; 1968; На - ust М. D., 1965; Anderson Н. С., Sajdera S. W., 1971; Morse D. Е„ Low F. N., 1974]. В развивающейся соединительной ткани они содержатся в большем количестве, чем в тканях зрелого орга­низма. Первоначально эти структуры относили к первичным агрегатам коллагена [Karrer Н. Е., I960; Chapman J. А., 1961; Zellickson A. S. et al., 1963; Haust M. D., 1965; Gieseking R., 1966], считая, что коллагеновые фибриллы образуются в ре­зультате их соединения. Однако серией работ F. В. Low и соавт. [Frederickson R. G., Low F. N. 1971; Neuman Т. L., Low F. N., 1972; Morse D. E„ Low F. N. 1974; Frederickson R. G. et al, 1977], использовавшими предварительное ферментативное раз­рушение, было показано, что микрофибриллы устойчивы к кол – лагеназе, но разрушаются гиалуронидазой, «-амилазой и трип­сином. На этом основании авторы считают, что микрофибриллы состоят не из коллагена, а из белково-полисахаридных комп­лексов. Путем аккумуляции на них молекул растворимого кол­лагена и соединения между собой они формируют коллагеновые фибриллы. В определенной степени это противоречит представлениям о самосборке коллагеновых фибрилл из молекул коллагена. Пред­ставляется более вероятным, что микрофибриллы служат «мат­рицей», направляющей агрегацию молекул и образование пер­вичных филаментарных агрегатов коллагена, соединяющихся затем в фибриллу. Возможно, часть наиболее тонких микро­фибрилл (4—5 нм) представлена именно этими филаментами. В принципе, это соответствует представлениям L. Robert и В. Robert (1974) о структурных гликопротеинах как о «матри­це» для агрегации коллагена, подобному тому, как гликопро – теиновые микрофибриллы служат такой же «матрицей» для отложения эластина при формировании эластических волокон (см. разделы 2.1.2 и 2.3.2). При образовании коллагеновых волокон, согласно моделям D. S. Jackson и J. P. Bentley (1968) и Н. В. Mathews (1965), гликопротеины и протеогликаны вхо­дят в их состав, причем первые скрепляют между собой пер­вичные агрегаты (филаменты или протофибриллы), а вторые — фибриллы . D. С. Pease и М. Bouteile (1971) дей­ствительно выявили с помощью окраски фосфорно-вольфрамо – вой кислотой углеводные компоненты внутри диспергированных коллагеновых фибрилл (в межфиламентарном пространстве). Таким образом, гликопротеины и протеогликаны не только ре­гулируют рост и ориентация коллагеновых фибрилл, но и ста­билизируют структуру волокон.

Фазе фуксинофильных при окраске по Ван-Гизону волокон (рис. 31) соответствует преобладание «зрелых» коллагеновых фибрилл, их упорядочение с постепенным приобретением оди­наковой ориентации (рис. 32). Можно видеть образование «зре­лых» фибрилл путем соединения более тонких «незрелых» кол­лагеновых фибрилл, однако агрегации микрофибрилл в фиб­риллы не обнаруживается. Хлопьевидный материал и небольшое число микрофибрилл остаются внутри волокон между рыхло расположенными коллагеновыми фибриллами, но главным об­разом между волокнами. По мере созревания и все более ком­пактного расположения коллагеновых фибрилл и волокон ко­личество хлопьевидного материала и микрофибрилл заметно уменьшается, что отмечается также при развитии тканей в эмбриогенезе [Haust М. D., 1965; Morse D. Е., Low F. N., 1974]. Однако и в зрелой ткани рубца, кожи и других органов микрофибриллы и хлопьевидный материал остаются непремен­ным компонентом, составляя, по-видимому, ультраструктурную основу основного цементирующего вещества. Природа хлопьевидного материала и микрофибрилл еще не совсем ясна, однако данные электронной гистохимии в соче­тании с ферментативным анализом указывают на то, что они в основном состоят из гликопротеинов и протеогликанов. Так, например, данные С. W. Kischer и соавт. (1974), R. Eisenstein и соавт. (1976) свидетельствуют об исчезновении хлопьевидного материала при обработке ткани гиалуронидазой и хондроитин – азой. Кроме того, хлопьевидный материал частично разруша­ется коллагеназой, что, по-видимому, свидетельствует о наличии в нем и растворимого коллагена [Friederickson R. G., Low F. N., 1971; Neuman Т. L„ Low F. N. 1973].

Некоторые из этих положений подтверждаются при ультра­структурном и гистохимическом анализе развивающейся соеди­нительной ткани. Как показывают наши исследования, в про­цессе фибриллогенеза в межклеточном веществе наблюдаются следующие основные компоненты: 1) аморфный хлопьевидный материал, 2) микрофибриллы диаметром 4—12 нм без перио­дичности, но с четкообразной структурой, 3) тонкие коллагено­вые фибриллы диаметром 14—30 нм с нечеткой периодичностью 64—67 нм и 4) «зрелые» коллагеновые фибриллы диаметром 40—150 нм (чаще 50—90 нм) с четким периодом, в котором видны дополнительные полосы (рис. 30). Первые два компо­нента ярко окрашиваются рутениевым красным, что свидетель­ствует о том, что в их составе преобладают протеогликаны и гликопротеины; незрелые и зрелые КФ имеют узкий рутениево – положитёльный «чехол», особенно четко выявляющийся на по­перечных срезах. По мере созревания соединительной ткани соотношение меж­ду перечисленными компонентами резко изменяется. В самые начальные периоды роста, когда между пролиферирующими фибробластами при световой микроскопии толуидиновым или алциановым синим обнаруживается накопление ГАГ и видны лишь единичные аргирофильные волокна, при ультраструктур­ном анализе преобладает хлопьевидный материал, в котором беспорядочно расположены микрофибриллы и тонкие коллаге­новые фибриллы с нечеткой периодичностью. Фазе аргирофиль – ных и метахромазирующих (так называемых преколлагеновых) волокон’ на ультраструктурном уровне соответствует накопле­ние тонких коллагеновых фибрилл и появление более толстых«зрелых» коллагеновых фибрилл с четким периодом . Отмечается тенденция к формированию волокон (пуч­ков фибрилл), последние на этом этапе состоят из слабо ори­ентированных коллагеновых фибрилл, микрофибрилл и хлопь­евидного материала. Соотношение этих компонентов различа­ется даже в близлежащих волокнах; преобладают или микрофибриллы, или хлопьевидный материал, или коллагено­вые фибриллы, что, по-видимому, отражает степень созревания волокон.