Ткань живого организма, изучение, понятия профилактика заболеваний

Понятие «мукоидное набухание» было введено в патологию А. И. Струковым (1961) как новое толкование миксоматозного (хромотропного) отека соединительной ткани, описанного В. Т. Талалаевым (1923) при ревматизме. В. Т. Талалаев называл миксоматозным отеком такой вид дезорганизации межуточной субстанции, который ха­рактеризуется накоплением в ней хромотропных веществ, да­ющих реакцию метахромазии. С помощью гистохимических и иммунолюминесцентных методов в 50—60-х годах удалось по­казать, что в основе миксоматозного отека лежит накопление и перераспределение в межуточной субстанции гидрофильных ГАГ, с чем связано ее последующее пропитывание белками и гликопротеинами плазмы крови. Возникает набухание основно­го вещества и коллагеновых волокон соединительной ткани, что и определяет сущность процесса. В связи с этим А. И. Струков счел более правильным назвать начальную фазу дезорганизации соединительной ткани мукоидным набуханием. Термин этот при­жился лишь в отечественной литературе, за рубежом он либо не употребляется, либо подменяется понятием мукоидного (хро – мотропного) отека.

Общая патология соединительной ткани представлена по су­ществу всеми стандартными общепатологическими процесса­ми— дистрофическими процессами и некрозом, нарушениями крово – и лимфообращения, воспалительной и иммунопатологи­ческими реакциями, репаративной регенерацией и нарушением роста, среди которого «мягкот, канные» опухоли занимают основ­ное место. В настоящей главе будут разобраны те общепатологические процессы, которые составляют сущность повреждения соедини­тельной ткани и ее реакции на повреждение. Эти процессы наиболее полно раскрывают возможности и формы реагирова­ния соединительной ткани как системы. Репарация соединитель­ной ткани и механизмы ее ауторегуляции освещаются в сле­дующей главе.

Из перечисленных выше уровней организации и регуляции нас интересуют прежде всего уровни между органным и кле­точным, так как СТ как система функционирует преимущест­венно в этом диапазоне. Учитывая трофическую роль соедини­тельной ткани, а также единство клеток, микроциркуляции и иннервации в обеспечении функций органа, многократно пред­принимались попытки выделить структурно-функциональную единицу ткани. Так, был выделен гистион, под которым пони­малась структурная единица СТ, состоящая из клеток, волокон, основного вещества, сосудистых путей и нервов данной микро­области (Letterer Е, 1953). Frascher и Wayland (1972) нашли в брыжейке повторяющиеся пентагональные структуры, огра­ниченные артериолой и венулой, которые они назвали модулем. Предпочтительнее, однако, не чисто морфологические, а мор – фофункциональные тканевые или межтканевые единицы, как, например, микрорайон В. П. Казначеева (1960, 1972), включа­ющий паренхиматозную клетку органа, капилляр и окружаю­щую его соединительную ткань. Более крупная единица, объ­единяющая микрорайон с регионарным комплексом лимфоидной системы, названа автором регионом. С физиологической точки зрения еще более обоснован выде­ленный А. М. Чернухом (1977, 1979) функциональный элемент, включающий ориентированную систему специфических (эпите­лиальных, мышечных и др.) клеток, соединительную ткань, мик – роциркуляторную единицу (артериола, капилляры, венула) и терминальные нервные образования. Такой элемент представ­ляет собой относительно автономную саморегулирующуюся сис­тему, которая благодаря взаимосвязи всех частей элемента и связи с другими элементами, органом и организмом (через нервные образования и циркулирующие медиаторы) регулиру­ет микроциркуляцию, проницаемость, питание клеток и гомео – стаз в целом. Именно на этом уровне в основном осуществля­ется взаимодействие между паренхиматозными (чаще всего эпи­телиальными) элементами и соединительной тканью, т. е. то, что обычно понимается под термином «эпителио-мезенхимные взаимоотношения».

Для понимания структурно-функциональной специфики элас­тической ткани особое значение имеют представления об осо­бенностях ее архитектоники в различных тканях и органах. Они были сформулированы в основном в классический период раз­вития микроскопической анатомии и предложенные еще в 20—30-х годах схемы структурной организации эластической ткани, ос­нованные на реконструкции в объеме данных световой микро­скопии без существенных дополнений приведены в современных учебниках и руководствах. В последние годы, однако, благодаря использованию сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) получены новые интересные сведения о трехмерном взаимоот­ношении волокон, входящих в состав некоторых органов, уль­траструктуре их поверхности, а также о тонком строении эла­стических мембран стенки артерий [Шехтер А. Б. и др, 1976; 1978; Нестайко Г. В. и др, 1976; Gotte L. et al, 1977; Car­ries W. H. et al, 1977; Kadar A, 1977]. Эластические структуры в ткани окружены другими клеточ­ными и неклеточными компонентами, поэтому успехи в СЭМ были достигнуты благодаря разработке методов удаления этих компонентов, не нарушающих, однако, строения эластической ткани. Адекватными для этой цели оказались модифицирован­ный метод Лансинга, основанный на применении щелочного гидролиза [Gotte L. et al, 1972], метод ферментативного гид­ролиза ГМК и основного вещества артериальной стенки [Шех­тер А. Б. и др, 1976] и метод автоклавирования после обра­ботки бромидом натрия [Tsuji Т. et al, 1979]. Изучение в СЭМ эластической ткани выйной связи быка по­казало, что она состоит из волокон цилиндрической формы, диаметром 1—3 мкм, расположенных параллельно друг другу и ориентированных преимущественно вдоль длинной оси связки. В отдельных участках эти волокна переплетаются друг с другом или соединяются при помощи более тонких волокон [Gotte L. et al., 1972, 1977; Kadar A., 1977]. M. A. Kewley и соавт. (1977) обнаружили, что эластические волокна связки в свою очередь состоят из тонких фибрилл толщиной около 120 нм (0,12 мкм). Существенным отличием эластической ткани средней оболоч­ки магистральных артерий является то, что она представлена в основном специфическими мембранами, играющими важную роль в обеспечении основной функции этих сосудов: передаче пульсовой волны и превращении пульсового потока крови в бо­лее равномерный. Понятие об эластических мембранах сформу­лировалось в основном под влиянием данных по изучению плос­костных препаратов [Benninghoff А, 1930]. По этим представ­лениям мембраны состоят из беспорядочной сети тонких воло­конец, погруженных в гомогенное эластическое вещество, и име­ют особые «оконца». Авторы, использовавшие трансмиссионную электронную микроскопию [Piase D. С, Paul W. J, 1960; Kar - rer H. E, 1961; Keech M. K., I960; Rees P. M, 1968], в подав­ляющем большинстве случаев отмечали гомогенную структуру мембран.

Возможно, наиболее характерной для эластина в отличие от микрофибриллярного компонента является окраска железным гематоксилином Вергофа, так как он связывается лишенными эластина незрелыми волокнами, а также окситалановыми и элауниновыми волокнами (см. выше). Гистохимические реакции на углеводные компоненты (ШИК-реакция, альциановый си­ний), а также серебрение по Футу, напротив, характерны для ранних стадий развития эластических волокон и исчезают по мере их созревания, оставаясь только на самой периферии во­локна, где сохраняется микрофибриллярный компонент [Jen­sen J. С, Bertelsen S. V, 1961; Frankel H. et al, 1963; Ferreli A, 1965; Simone-Santaro J, Renda T, 1971; Nanov S„ Harisonova S, 1974]. При патологических состояниях (атеросклероз, латиризм, дефицит меди) интенсивность этих реакций может увеличивать­ся. Гистохимическая характеристика белковых компонентов эластических волокон также неспецифична, но связана с воз­растными особенностями ткани. В аорте реактив Шиффа окра­шивает эластические волокна у молодых животных, но не окра­шивает их у старых, что связывается с наличием а-аминоади – пинового полуальдегида [McCallum D. К, 1973]. Одним из методов дифференцировки эластических структур от других соединительнотканных волокон является люминесцен­тная микроскопия, благодаря более интенсивной первичной флюоресценции в нефиксированных срезах [Zanotti L, 1964] или окрашиванию некоторыми красителями, например данзил – гидразином [Keith D. A. et al, 1977]. Хорошие результаты дает и поляризационно-оптический метод Ромхани [Romhanyi G, 1962; Banga I, 1966], основанный на отрицательном двойном лучепреломлении эластина при анилиновой реакции. При этом анилин реагирует с микрофибриллярным компонентом, а не эластином.

Эласти­ческие структуры в тканях встречаются в виде двух морфоло­гически различных форм: волокон (легкие, кожа, склера, вены, эластические связки и хрящ) и мембран (артерии), причем толь­ко в средней оболочке сосудов эластического типа выйной связки быка (lig. nuchae) они обнаруживаются в больших ко­личествах. В других органах они в виде ветвящихся волокон различной толщины (от 0,2 до 5 мкм) располагаются среди количественно преобладающих коллагеновых волокон. На ги­стологических срезах эластические образования выявляются благодаря специфике тинкториальных свойств — избирательно­му окрашиванию резорцин-фуксином, альдегид-фуксином, ор – сеином и железным гематоксилином Вергофа. Несмотря на дли­тельный период изучения, в том числе при помощи современных методов исследования [Banga J., 1966; Keith D. A. et al, 1977], химические основы взаимодействия эластической ткани с этими красителями остаются неясными. Следует помнить об относительной специфичности тинкто­риальных методов. Так, резорцин-фуксин и орсеин окрашивают коллагеновые волокна при их «эластоидной дегенерации», в условиях возрастных и патологических изменений, в частно­сти, в коже и в атеросклеротической бляшке. Н. Puchtler и соавт. (1976) показали, что подобный «псевдоэластин» относится к коллагену III типа. По данным J. V. Stevanovich (1976), в участ­ках «эластоидной» дегенерации кожи ультраструктурно опре­деляется отложение гранулярного и тонковолокнистого мате­риала вокруг коллагеновых фибрилл, потеря ими исчерченности и гомогенизация.

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.