Ткань живого организма, изучение, понятия профилактика заболеваний

Развитие организма сопровождается увеличением диаметра КФ вплоть до окончания формирования ткани [Fitton-Jack - son S., 1968]. Изменения диаметра фибрилл продолжаются в течение всей жизни, однако при этом отмечается тканевая спе­цифичность. Например, в фиброзном кольце межпозвоночного диска человека средний диаметр коллагеновых фибрилл от 1 года до 70 лет уменьшается с 65 до 40 нм, а в nucleus pulpo – sus, напротив, увеличивается от 25 до 40 нм [Happey F. et al., 1974], что связано, вероятно, с разным типом коллагена и осо­бенностями состава протеогликанов и гликопротеинов. До настоящего времени не решен окончательно вопрос о ме­ханизме роста фибрилл. По мнению некоторых исследователей [Виноградов В. В., 1969; Schwarz W., 1958], увеличение толщи­ны КФ происходит за счет «напластования» новых порций мо­лекул коллагена при очередных волнах фибриллогенеза в эмб­риональной ткани или при заживлении ран. С этой точки зрения широта диапазона диаметров отражает продолжительность и интенсивность фибриллогенеза: чем он продолжительнее, тем больше диапазон. I. В. Bard и R. Higginson (1977) показали, что при развитии роговицы коллаген, продуцируемый фибро – бластами, не формирует новых фибрилл, а увеличивает диаметр тех, которые предварительно были образованы эпителием.

Представляет интерес вопрос об изменении диаметра и ве­личины периода в коллагеновых фибриллах созревающей сое­динительной ткани. В некоторых работах указывается, что в эмбриональных тканях первоначально вблизи клеточных мемб­ран обнаруживаются тонкие фибриллы диаметром от 14 до 30 нм, в которых основной период равен, по данным разных авторов, 12—30 нм [Орловская Г. В. и др., 1956, 1971; Kaji - kawa К., 1961; Fernando N. V., Movat Н. Z„ 1964; Rupes M. et al., 1967]. Впоследствии постепенно начинают преобладать более толстые КФ, в которых, начиная с диаметра 40—50 нм, выявляется типичный период. Происхождение малого периода трудно «объяснимо с точки зрения современных представлений о природе периодичности фибрилл. В наших исследованиях четкий типичный период также вы­являлся в КФ диаметром не менее 40 нм, в более тонких фиб­риллах (до 20 нм) он определяется с трудом. По данным R. G. Frederickson, F. W. Low (1971) и Е. D. Hay, J. W. Dodson (1973), наименьший диаметр фибрилл, в которых определяется типичный период, колеблется между 20—25 нм. Ухудшение окрашивания темной и светлой полосы большого периода с утончением коллагеновых фибрилл, по-видимому, зависит от уменьшения концентрации полярных и неполярных групп. При этом на первый план выходят дополнительные полосы, которые симулируют исчерченность с небольшой длиной периода (см, рис. 30). Нельзя исключить, что это и служит причиной оши­бочных заключений.

Пластическая функция соединительной ткани представле­на двояко — как структурообразовательная и как репаратив – ная. Структурообразовательная («морфогенетическая») функция соединительной ткани проявляется в эмбриональном и постна – тальном периоде во взаимодействии мезенхимы с эпителием и мышечцой тканью, во влиянии клеток соединительной ткани, гликозаминогликанов и, особенно, коллагена, на дифференци­ровку различных тканей (см. разделы 3.1.1 и 3.1.3). В основе репаративной функции соединительной ткани ле­жит высочайшая способность ее к адаптации. В отличие от большинства высокодифференцированных тканей она реализу­ется главным образом не в функциональной перестройке кле­ток, а в миграции и пролиферации необходимых клеточных форм и выработке пластических субстанций. Возможно, с не­обходимостью быстрой мобилизации связаны и особенности гистогенеза клеток соединительной ткани. Известно, что пред­шественники макрофагов, лимфоцитов и лаброцитов мигриру­ют в соединительную ткань из крови. Происхождение фибро­бластов окончательно не установлено, но и для них не исклю­чается подобная миграция (см. раздел 1.1.2). Благодаря этим качествам соединительная ткань не только сама себя воспро – Vизвoдит, но и активно участвует в заместительной регенерации других органов. Рост соединительной ткани ран кожи, дефектов различных тканей и органов или развитии склеротических процессов име­ет общие закономерности (см. раздел 3.2). Этот процесс состо – их из стадий повреждения, воспаления (включая микроциркуля – торную, нейтрофильную и макрофагальную реакцию), проли­ферации фибробластов и роста сосудов, вплоть до образования грануляционной ткани, контракции, ремоделирования (перест­ройки), инволюции или стабилизации фиброзной ткани. На каждом из этапов играют роль определенные клеточные типы. Для избыточного (фиброз, склероз) или недостаточного (неза­живающие раны и язвы) развития соединительной ткани зна­чение имеет активность пролиферативной реакции и соотноше­ние биосинтеза и катаболизма коллагена (см. схему 7). В регуляции роста соединительной ткани играют роль не только внешние влияния, но и внутренние ауторегуляторные процессы, реализующиеся путем взаимодействия между клет­ками, а также между клетками и межклеточным матриксом. В результате проведенных исследований нами была предложена гипотеза о регуляции роста соединительной ткани на основе обратной связи между распадом и синтезом коллагена (см. раздел 5.2).

Важным свойством всех клеточных популяций соединительной ткани является их полиморфизм, отражающий функ­циональную гетерогенность. Подобная гетерогенность имеет несколько оснований. Во-первых, это тканевая специализация клеток, которая приводит к структурно-функциональным раз­личиям фибробластов кожи, подкожной клетчатки, хондробла – стов, остеобластов и др, макрофагов соединительной ткани, лимфоидных органов, легких, печени, брюшной полости и др, тучных клеток рыхлой соединительной ткани, кожи, сосудов, легких и др. Во-вторых, различия объясняются одновременным наличием в ткани, особенно растущей, клеток с различной сте­пенью дифференцировки и деградации: малодифференцирован – ных, юных и зрелых фибробластов, фиброцитов; моноцитоид – ных, активированных, гиперактивированных и распадающихся макрофагов; незрелых, зрелых и дегранулированных тучных кле­ток: лимфоидных и плазматических клеток различной стадии дифференцировки. В-третьих, наконец, имеет место структурно – функциональная специализация зрелых клеток каждой попу­ляции, например наличие коллагенобластов, фиброкластов, мио – фйбробластов среди фибробластов; эритрофагов, гемосидеро – фагбв, «некрофагов», коллагенофагов и др. среди макрофагов; обычных и активированных гладкомышечных клеток и т. д. (см. разделы 1.1.1; 1.1.3; 1.2.2). Каждая из таких специализи­рованных клеточных форм (функциональных вариантов) игра­ет преимущественную роль на одной из стадий роста и инво­люции соединительной ткани или вносит вклад в ту или иную приспособительную реакцию (см. схему 6). Все это имеет следствием значительную гетерогенность каж­дой клеточной популяции по размерам клеток, их форме, ядер – но-цитоплазматическому отношению, цитохимическим свойствам и ультраструктурной организации. Качественный и количествен­ный анализ гетерогенности дает возможность морфологу судить о функциональных особенностях ткани, что особенно важно при изучении патологических процессов. В то же время гетеро­генность затрудняет точную идентификацию клеточных эле­ментов.

Представление о том, что в основе ауторегуляции роста соединительной ткани лежит обратная связь между распадом и синтезом коллагена, возникло в результате наших многолетних исследований по применению препаратов из коллагена в раз­личных сферах медицины [Шехтер А. Б. и др, 1966—1979; Хилькин А. М, Шехтер А. Б. и др, 1976; Сычеников И. А, Шех­тер А. Б. и др, 1978, 1979; Николаев А. В, Шехтер А. Б, 1979]. Одним из направлений исследований было использова­ние этих препаратов в форме пленки, губки, порошка для ле­чения как неосложненных, так и инфицированных (гнойных) и ожоговых ран, трофических язв и нейтрофических пролежней. Эффективность этих препаратов, резко ускоряющих заживле­ние ран, объясняется рядом причин. В первой фазе раневого процесса коллагеновые покрытия, играя роль «искусственного струпа», изолируют раневую поверхность от окружающей сре­ды, защищая ее от повторного инфицирования, уменьшая экс­судацию, а впоследствии предотвращая высыхание раны. Однако этим не ограничивается ролыпрепаратов в ускорении заживления. Лечебный эффект в первую очередь обусловлен мощным стимулирующим воздействием коллагена на развитие собственной соединительной ткани в ране. Биохимически это выражалось в значительном увеличении по сравнению с конт­ролем содержания ДНК, РНК, общего белка, растворимого и нерастворимого коллагена, уроновых кислот и глюкозамина. Гистохимически и электронно-микроскопически наблюдалась более активная макрофагальная реакция, усиленная пролифе­рация фибробластов, активация в клетках синтеза РНК, про­дукции кислых ГАГ и особенно коллагена, быстрый и интен­сивный фибриллогенез, ускоренное формирование грануляци­онной ткани и созревание ее в фиброзно-рубцовую. Это и обусловливает быстрое сокращение размеров раны и эпите – лизацию дефекта. Таким образом, влияние коллагена заключено не в появ­лении новых механизмов заживления, а в интенсификации тех естественных процессов, которые без него протекают медлен­нее. Именно поэтому особой эффективностью обладает коллаген в тех случаях, когда репаративные процессы в ранах затормо­жены в результате неблагоприятных условий: инфекции, ожо­гов, трофических язв. Так, обширные пролежни у больных с травмой спинного мозга, безуспешно леченные различными способами в течение ряда лет, в подавляющем большинстве случаев полностью заживали после аппликаций коллагеновой губкой или пленкой [Николаев А. Ф. и др, 1977; Казбеко - ва И. П, 1979]. Электронная микроскопия показала в этих слу­чаях резкое усиление пролиферации фибробластов, синтеза в них коллагена и внеклеточного фибриллогенеза [Берченко Г. И, Шехтер А. Б. и др, 1979].

Реорганизация грануляционной ткани и перестройка рубца являются сложным процессом, механизмы которого еще недоста­точно выяснены. В основе заживления раны лежит постоянно меняющийся баланс между синтезом коллагена и его разруше­нием коллагеназой. Биохимические исследования показывают, что отложение нового коллагена в ранних фазах связано не только с увеличением синтеза, но и со снижением распада кол­лагена [Zeitz М. et al., 1978]. В фазе ремоделирования рубца распад коллагена возрастает, а синтез падает. Коллагеназа, как мы сообщали (см. раздел 2.2.4), продуцируется как эпи­телием, что играет определенную роль в перестройке подэпи – телиальных участков, так и мезенхимальными клетками (фиб­робластами и эозинофилами). В регуляции этого процесса уча­ствуют сывороточные факторы, а также факторы других клеток (тучных, лимфоцитов), среди которых имеются стимуляторы и ингибиторы коллагенолиза (см. раздел 2.2.7). Однако основнуюроль в регуляции мы придаем взаимодействию между клетка­ми (макрофаги, фибробласты) и коллагеном, что подробно из­ложено в следующем разделе.

Рубцовая ткань, особенно «а границах с окружающей кожей и подкожной клетчаткой, а также под эпидермисом, разрыхля­ется, а коллагеновые волокна истончаются. Однако полной ин­волюции |рубца или перестройки его с восстановлением архитек­тоники дермы: не происходит, что показывают и наши исследо­вания с использованием СЭМ. Как мы уже указывали (см. раздел 2.2.4), причиной этого следует считать то, что в реге­нерации основное участие принимают не «специализированные» фибробласты дермы, в которых, по-видимому, закодированы «инструкции» для соответствующей архитектоники, а фибробла­сты рыхлой соединительной ткани или клетки, мигрирующие из костного мозга через кровь. Для полноты регенерации кожи иг­рает важную роль и степень контракции раны. Так, по данным Е. А. Ефимова (1975), более. полно восстанавливается дерма на участках малоподвижной кожи (ухо кролика, хвост крысы, рога оленя и др.), где заживление идет в основном за счет роста но­вых тканей. Полнота регенерации зависит также от вида жи­вотных [Браун А. А, Ефимов Е. А, 1979].

Вероятно, это не единственный путь формирования капилля­ров, так как последние образуются и в жировой клетчатке (где нет перерезанных капилляров) при ее «перерождении» в грану­ляционную ткаиь (рис. 81). Часть авторов считает, что эндоте­лий капилляров имеет общий генез с фибробластами и перици­тами, причем все три типа клеток развиваются из не­дифференцированных мультипотентных фибробластов или или «мезенхимальных» клеток окружающих тканей [Minooka М, 1972; Saeki К., 1978] или имеет гематогенное происхождение [Biichner Т. et al, 1970]. Указывается и на роль пептидов как источников фибробластов и эндотелия [Crocker D. J, 1970]. Действительно, в наших электронно-микроскопических исследо­ваниях среди типичных перицитов часто встречались клетки, приближающиеся по ультраструктуре к фибробластам (развитие ГЭР и комплекса Гольджи) или эндотелия (многочисленные везикулы, филаменты и др.). Однако достаточно убедительных данных о едином источнике фибробластов, перицитов и эндоте­лия или о возможности перехода одной формы в другую еще не представлено. Возможно, синхронность роста фибробластов и со­судов обусловливается гуморальным коррелятивным взаимодей­ствием клеток. Так, сывороточный фактор роста фибробластов усиливает рост сосудов в ткани и эндотелия в культуре [Gospo - darowiecz D, 1976; BirdwellR, 1977], хотя тромбоцитарный фак­тор на эндотелий не действует [Ross R., Vogel А, 1978].

Определенную, хотя еще неясную роль играют в процессе за­живления тучные клетки (лаброциты). В первые сутки после ранения наблюдаются массовая дегрануляция и распад этих клеток, число их в окружающих дефект тканях резко сни­жается. К 5—7-му дню число клеток восстанавливается, a Bsпоследующие дни превосходит норму, причем они появляются и в грануляционной ткани. Обнаруживаются тучные клетки и в формирующемся рубце. По-видимому, ‘нормальное функциони­рование тучных клеток необходимо для репаративного процесса. Выделяемые ими_вещества, как мы уже говорили, активируют коллагенолиз, стимулируют фдшШГтоз макрофагов. При этом встречаются контакты этих. клеток с макрофагами, подобные описанным для подкожной клетчатки В. В. Виноградовым и Н. Ф. Воробьевой (1973), хотя функциональная роль их неясна. Важная роль в реализации влияния тучных клеток на заживле­ние принадлежит^гдстамину. Предварительное истощение пос­леднего препаратом 48/80 вело к замедлению заживления ран [Юрина Н. А., Радостина А. И., 1977; Boyd J. F., Smith A. N„ 1959]. Подкожное введение гистамина вызывает местный фиброз ткани [McDonald et al., 1958], но в ране гистамин тор­мозит рост грануляционной ткани [Saeki К. et al., 1975]. По-ви­димому, это объясняется тем, что гистамин, по данным элект­ронной микроскопии, ингибирует пролиферацию фибробластов, но усиливает их дифференцировку и синтез коллагена [Fujiwa - га К, 1978]. По мнению С. D. Bloom (1965), тучные клетки со­держат фактор роста новых капилляров. Выделяемый этими клетками гепарин тормозит синтез коллагена и заживление ран [Ludewig R. М. et al, 1970]. Вторая фаза заживления ран — развитие соедини­тельной (грануляционной) ткани и эпителиза – ция дефекта — начинается обычно с 4—6-го дня (в зависи­мости от величины и типа раны), когда фибробласты становятся преобладающими клеточными элементами. Однако рост фибро­бластов и эпителия начинается уже в первые сутки. Новообра­зование и созревание СТ проходит несколько этапов: рост ка­пилляров, (миграцию и пролиферацию фибробластов, накопление ГАГ, биосинтез и фибриллогенез коллагена, созревание KB, образование фиброзной ткани. Происхождение, гистохимические и ультраструктурные характеристики фибробластов, смена их структурно-функциональных типов при созревании, роль ГАГ и особенности фибриллогенеза уже рассмотрены нами в главах 1 и 2 (см. раз деды 1.1 и 2.2). Новообразование капилляров в ране детально изучено Н. Н. Аничковым и соавт. (1951), И. К. Есиповой (1966), М. А1 – lgower (1956), М. В. Myers и J. Cherry (1971). На концах перерезанных капилляров образуется сгущение клеток («сточки»), в которых идет интенсивное митотическое деление. Образуются эндотелиальные тяжи, в которых позже возникает просвет. Не v исключено, однако, что просвет имеется с самого начала, так как при электронной микроскопии мы всегда обнаруживали очень узкий просвет в тяжах, в которых при световой микроско­пии он не виден (рис. 80).

В своих исследованиях мы использовали разные экспериментальные модели ран: 1) линейные «резаные» раны, заживающие первичным натяжением, 2) полнослойные «вырезанные» раны за­живающие под струпом, 3) инфицированные гнойные раны, 4) ожоговые раны, 5) трофические язвы, 6) «вырезанные» раны, в края которых вставлено тефлоновое кольцо, предотвращающее контракцию и эпителизацию, что позволяет изучать грануляци­онную ткань в «чистом» виде. В качестве экспериментальных животных были попользованы крысы, кролики, морские свинки. Было изучено также заживление гнойных ран и нейротрофичес – ких язв (пролежней) у больных людей. Опыт гистохимического и электронно-микроскопического исследования в сочетании с биохимическим (содержание общего и растворимого коллагена, РНК, ДНК, углеводных компонентов), а также планиметрией и тензиометрией показывает, что, несмотря на значительные различия, выделенные фазы характерны для всех ран. Разли­чия, зависящие от характера, размера, локализации и степени инфицированное™ ран, а также от вида животного, заключаются в общей скорости заживления, в скорости протекания отдельных фаз, вклада контракции и вставочного роста, степени развития грануляционной ткани, полноты регенерации. Следует выделить три основных типа заживления: первичным или вторичным натяжением, а также заживление «под струпом». Цри заживлении первичным натяжением и подтвержде­ние данных И. К. Есиповой (1964, 1966) воспаление носит сероз­ный характер, нейтрофилы и макрофаги немногочисленны, пролиферирующий из перерезанных сосудов эндотелий образует синусоиды, часто путем эндотелизации щелей в «пробке» из некротизированных тканей и фибрина, закрывающей 1раиевой ка­нал. Молодая ткань не носит характера грануляционной ткани, ‘ так как она ‘сравнительно бедна сосудами и фибробластами, об­разование ее идет путем организации фибрина. Такая ткань раз­вивается в изоляции от внешней среды вследствие быстрой эпителизации и поэтому очень скоро (к 5—7-му дню) превра­щается в рубцовую (рис. 76). Представление о том, что возмож­но «сращивание» краев раны совсем без образования соедини­тельной ткани, нам кажется. несостоятельным.