18.Понятие о секреторном цикле:механизмы поглощения и выделения продуктов в клетке

Секреторным циклом называется периодическое изменение состояния секреторной клетки, обусловленное образованием, накоплением, выделением секрета и восстановлением ее дальнейшей секреции. В секреторном цикле выделяют несколько фаз: поступление в клетку исходных веществ (ведущее значение в этом имеют диффузия, активный транспорт и эндоцитоз), синтез и транспорт исходного секреторного продукта, формирование секреторных гранул, выделение секрета из клетки — экзоцитоз. Из клетки выделяются и негра-нулированные продукты секреции. Существуют клетки с разными типами внутриклеточных процессов и видами выделения секретов. В зависимости от типа выделения секрета секрецию делят на голокриновую, апокриновую (макро- и микро-) и мерокриновую двух видов в зависимости от механизма выхода секрета через апикальную мембрану: секрет покидает гландулоцит через отверстия, образующиеся при контакте с ней секреторной гранулы в апикальной мембране, или через мембрану, не меняющую свою структуру.

Экскреция - выделение токсичных или вредных продуктов метаболизма, которые подлежат выводу за пределы организма. Рекреция - это удаление из клеток веществ, которые не изменяют своей химической структуры в процессе внутриклеточного метаболизма (вода, минеральные соли). Клазматоза - удаление за пределы клетки отдельных ее структурных компонентов.

Механизмы экзоцитоза преимущественно имеют характер прямо противоположный фаго-и пиноцитоза. Например, продукты синтетической деятельности клетки накапливаются в виде окруженных биомембран скоплений (в составе мешочков и пузырьков комплекса Гольджи, или пластинчатого комплекса), постепенно смещаются от центральных участков цитоплазмы к периферии, после чего биомембран мешочка включается в плазмолемму, а содержимое мешочка переходит в межклеточное пространство или окружающую среду. Возможен также путь выведения веществ в составе пузырьков (без нарушения целостности их биомембраны), который имеет название секреции по мерокриновых типу. Когда много секреторных пузырьков скапливаются в области апикального полюса клетки и они выделяются на расстоянии его, таким образом секреторной деятельности называется апокринового. В случае голокринового способа секреции цитоплазма постепенно заполняется продуктами синтетической деятельности и клетка перерождается в окруженную плазмолемме капельку секрета.

Эндоцитоз — это транспорт макромолекул через плазмолемму. Соответственно агрегатному состоянию поглощаемого вещества выделяют пиноцитоз (захват и транспорт клеткой жидкости или растворенных в жидкости соединений) и фагоцитоз (захват и транспорт твердых частиц). Эндоцитоз бывает неспецифический и специфический.

Неспецифический эндоцитоз осуществляется без участия рецепторных белков плазмолеммы. Первым этапом неспецифического эндоцитоза в случае транспорта твердых частиц является адгезия (прилипание) частиц к внешней поверхности плазмолеммы (важную роль в этом процессе играет гликокаликс). Второй этап — погружение частиц в клетку путем инвагинации плазмолеммы. Адгезия и погружение происходят в тех участках плазмолеммы, которые свободны от холестерина, т. е. наименее жесткие, и к которым со стороны цитоплазмы прилежит слой белка клатрина. После отшнуровки участка плазмолеммы с твердыми частицами образуется внутриклеточный пузырек — эндосома. Перемещение эндосомы в гиалоплазме осуществляется с помощью элементов цитоскелета. Дальнейшая судьба эндосом может быть различна. Наиболее часто эндосомы подвергаются процессу внутриклеточного переваривания: к эндосоме подходят и сливаются с ней первичные лизосомы — формируется фаголизосома, в которой под действием гидролитических ферментов лизосом происходит химическое расщепление макромолекул до мономерных соединений.

По мере расщепления (переваривания) макромолекул от мембраны фаголизосомы отшнуровываются фрагменты, которые встраиваются в плазмолемму и восполняют ее дефицит, ранее образовавшийся при отшнуровке эндосомы.

Процесс пиноцитоза подразделяется на микро- и макропиноцитоз. При микропиноцитозе начальным этапом является образование инвагинации плазмолеммы, в которой находится часть жидкой среды. Образующиеся затем по аналогии с эндосомами пиносомы представляют собой небольшие пузырьки (везикулы), которые по мере продвижения по цитоплазме могут сливаться в более крупные — мультипиноцитозные образования. Погружение капли жидкости при микропиноцитозе происходит не в случайных участках плазмолеммы, а в тех областях, которые имеют со стороны гиалоплазмы тонкий слой особого белка — клатрина. В этих участках, как правило, отсутствует холестерин, что делает мембрану податливой к инвагинации. Когда от мембраны отшнуровывается пиносома (пиноцитозный пузырек, или везикула) по периферии она имеет слой клатрина, в связи с чем пузырек именуют окаймленным.

Постэмбриональный гемопоэз Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови (клеточное обновление), который компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток. Миелопоэз происходит в миелоидной ткани (textus myeloideus), расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей. Здесь развиваются форменные элементы крови: эритроциты, гранулоциты, моноциты, кровяные пластинки, предшественники лимфоцитов. В миелоидной ткани находятся стволовые клетки крови и соединительной ткани. Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют такие органы, как тимус, селезенка, лимфатические узлы и др. Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани (textus lymphoideus), которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные функции: образование Т- и В-лимфоцитов и иммуноцитов (плазмоцитов и др.). Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, т.е. относятся к тканям внутренней среды. В них представлены две основные клеточные линии — клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические. Ретикулярные, а также жировые, тучные и остеогенные клетки вместе с межклеточным веществом (матрикс) формируют микроокружение для гемопоэтических элементов. Структуры микроокружения и гемопоэтические клетки функционируют в неразрывной связи. Микроокружение оказывает воздействие на дифференцировку клеток крови (при контакте с их рецепторами или путем выделения специфических факторов).

СКК являются плюрипотентными (полипотентными) предшественниками всех клеток крови и относятся к самоподдерживающейся популяции клеток. Они редко делятся. Впервые представление о родоначальных клетках крови сформулировал в начале XX в. А.А.Максимов, который считал, что по своей морфологии они сходны с лимфоцитами. В настоящее время это представление нашло подтверждение и дальнейшее развитие в новейших экспериментальных исследованиях, проводимых главным образом на мышах. Выявление СКК стало возможным при применении метода колониеобразования. Экспериментально (на мышах) показано, что при введении смертельно облученным животным (утратившим собственные кроветворные клетки) взвеси клеток красного костного мозга или фракции, обогащенной СКК, в селезенке появляются колонии клеток — потомков одной СКК. Пролиферативную активность СКК модулируют колониестимулирующие факторы (КСФ), интерлейкины (ИЛ-3 и др.). Каждая СКК в селезенке образует одну колонию и называется селезеночной колониеобразующей единицей (КОЕ-С). Подсчет колоний позволяет судить о количестве стволовых клеток, находящихся во введенной взвеси клеток. Таким образом, было установлено, что у мышей на 105 клеток костного мозга приходится около 50 стволовых клеток, из селезенки — 3,5 клетки, среди лейкоцитов крови — 1,4 клетки. Исследование очищенной фракции стволовых клеток с помощью электронного микроскопа позволяет считать, что по ультраструктуре они очень близки к малым темным лимфоцитам. Исследование клеточного состава колоний позволило выявить две линии их дифференцировки. Одна линия дает начало мультипотентной клетке — родоначальнице ранулоцитарного, эритроцитарного, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов гемопоэза (КОЕ-ГЭММ). Вторая линия дает начало мультипотентной клетке — родоначальнице лимфопоэза (КОЕ-Л) (рис. 77). Из мультипотентных клеток дифференцируются олигопотентные (КОЕ-ГМ) и унипотентные родоначальные (прогениторные) клетки. Методом колониеобразования определены родоначальные унипотентные клетки для моноцитов (КОЕ-М), нейтрофильных гранулоцитов (КОЕ-Гн), эозинофилов (КОЕ-Эо), базофилов (КОЕ-Б), эритроцитов (БОЕ-Э и КОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ-МГЦ), из которых образуются клетки-предшественники (прекурсорные). В лимфопоэтическом ряду выделяют унипотентные клетки — предшественницы для В-лимфоцитов и соответственно для Т- лимфоцитов. Полипотентные (плюрипотентные и мультипотентные), олигопотентные и унипотентные клетки морфологически не различаются. Все приведенные выше стадии развития клеток составляют четыре основных компартмена: I — стволовые клетки крови (плюрипотентные, полипоте нтные); II — коммитированные родоначальные клетки(мультипотентные); III — коммитированные родоначальные (прогенторные) олигопотентные и унипотентные клетки; IV — клетки-предшественники (прекурсорныеI. Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные определяется действием ряда специфических факторов — эритропоэтинов (для эритробластов), гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для лимфобластов), тромбопоэтинов (для мегакариобластов) и др.

Эритроцитопоэз. Родоначальницей эритроидных клеток человека, как и других клеток крови, является полипотентная стволовая клетка крови (СКК), способная формировать в культуре костного мозга колонии. Дифференцирующаяся полипотентная СКК дает два типа мультипотентных частично коммитированных СКК: 1) коммитированные к лимфоидному типу дифференцировки (Сл); 2) КОЕ-ГЭММ — единицы, образующие смешанные колонии, состоящие из гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов и мегакариоцитов (аналог КОЕ-С in vitro). Из второго типа мультипотентных СКК дифференцируются унипотентные единицы: бурстообразующая (БОЕ-Э) и колониеобразующая (КОЕ-Э) эритроидные клетки, которые являются коммитированными родоначальными клетками эритропоэза. Гранулоцитопоэз. Источником для гранулоцитопоэза являются также СКК и мультипотентные КОЕ-ГЭММ (см. рис. 77), одновременно начинающие дифференцироваться через ряд промежуточных стадий в трех различных направлениях и образующие гранулоциты трех видов: нейтрофилы, эозинофилы и ба-зофилы. Основные ряды для каждой из групп гранулоцитов слагаются из следующих клеточных форм: СКК ->¦ КОЕ-ГЭММ -> КОЕ-ГМ -> унипотен- тные предшественники (КОЕ-Б, КОЕ-Эо, КОЕ-Гн) — миелобласт — промиелоцит — миелоцит —метамиелоцит — палочкоядерный гранулоцит — сегментоядерный гранулоцит. Моноцитопоэз. Образование моноцитов происходит из стволовых клеток костного мозга по схеме: СКК — КОЕ-ГЭММ — КОЕ-ГМ — унипотентный предшественник моноцита (К.ОЕ-М) — монобласт (monoblastus) — промоноцит — моноцит (monocytus). Моноциты из крови поступают в ткани, где являются источником развития различных видов макрофагов. Лимфоцитопоэз и иммуноцитопоэз. Лимфоцитопоэз проходит следующие стадии: СКК — КОЕ-Л (лимфоидная родоначальная мультипотентная клетка) — унипотентные предшественники лимфоцитов (пре-Т-клетки и пре-В-клетки) — лимфобласт (lymphoblastus) — пролимфоцит — лимфоцит. Особенностью лимфоцитопоэза является способность дифференцированных клеток (лимфоцитов) де- дифференцироваться в бластные формы. Процесс дифференцировки Т-лимфоцитов в тимусе приводит к обра- зованию из унипотентных предшественников Т-бластов, из которых формируются эффекторные лимфоциты — киллеры, хелперы, супрессоры. Дифференцировка унипотентных предшественников В-лимфоцитов в лимфоидной ткани ведет к образованию плазмобластов (plasmoblastus), затем проплазмоцитов, плазмоцитов (plasmocytus). Более подробное изложение процессов образования иммунокомпетентных клеток.