3. Принципы самосборки соединительной ткани и ее нарушения
Введение
Самосборка тканей – одно из самых изумительных свойств живого организма. Его проявления столь поразили выдающегося немецкого эмбриолога Ганса Дриша (1867 – 1941), что он истолковал результаты своих экспериментов (1911), как доказательство справедливости витализма. Дриш обработал суправитальным красителем бластулу зародыша тритона. Затем он подверг действию пищеварительных ферментов in vitro окрашенную бластулу и неокрашенную бластулу другого зародыша. Обе бластулы распались на бластомеры. Дриш смешал взвеси бластомеров двух разных тритоновых зародышей в одном флаконе. Каково же было его удивление, когда окрашенные бластомеры спонтанно воссоединились с окрашенными, а неокрашенные - с неокрашенными, воссоздав обе бластулы. Чтобы объяснить подобные явления, нобелевский лауреат Ганс Шпеман (1869-1941) создал концепцию организационных зародышевых центров (1935). По современным данным, явления самосборки живых тканей основываются на комплементарном распознавании поверхностных структур клеток и якорных молекул межклеточного вещества.
+++…. (Михайлов В.И.)…
Термин «соединительная ткань» принадлежит в основном к области физиологии и биомедицины. Для того чтобы приблизиться к молекулярным механизмам, которые могут быть вовлечены в самосборку соединительной ткани и ее дисплазии (ДСТ), мы должны оперировать терминами молекулярной биологии клетки, такими как «внеклеточный матрикс», «межклеточная адгезия», «адгезия матрикс–клетка», «протеогликаны» и др. Сложность любой ткани человеческого тела при рассмотрении на молекулярном уровне просто ошеломляет, и в этом отношении соединительная ткань вовсе не исключение. Часто говорится, что основные компоненты соединительной ткани – это коллагеновые волокна, гибкие волокна, клетки и ремоделирующие ткань ферменты. Но такого рода описания не отражают фактическую сложность ткани на молекулярном уровне и реальное число вовлеченных в ее генерацию генов. Поэтому данный раздел представляет собой сжатое резюме результатов исследований макромолекул, комплексы которых лежат в основе ультраструктуры и молекулярно-биологического функционирования соединительной ткани.
Принципиальное отличие соединительной ткани от любого другого типа ткани – это избыток внеклеточного матрикса при сравнительно небольшом числе клеток, продуцирующих ткань. В молекулярной биологии внеклеточный матрикс (ВКМ) определен как сложная сеть, сформированная многочисленными структурными макромолекулами (такими как протеогликаны, коллагены, и эластин). Взаимодействуя друг с другом и с клетками, эти структурные макромолекулы поддерживают структурную целостность тканей (Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts R., Walter P. 2002). Именно матрикс обеспечивает организованную среду, в пределах которой мигрирующие клетки могут перемещаться и взаимодействовать друг с другом. Все макромолекулы, составляющие ВКМ, производятся клетками, живущими в матриксе. В большинстве соединительных тканей матриксные макромолекулы синтезируются фибробластами, а в специализированных типах соединительной ткани, таких как, например, хрящ и кость – хондробластами и остеобластами.
Вокруг эпителиальных, гладкомышечных и вдоль эндотелиальных клеток ВКМ формирует базальные мембраны. Подобные мембраны, сплетеные из нефибриллярного коллагена 4-го типа и коллаген-ассоциированных белков, выполняют не только опорную функцию. Они представляют субстрат, с которым клетки комплементарно взаимодействуют. Эти взаимодействия контролируют миграцию, пролиферативную и синтетическую активность, а также полярность клеток, их адгезивные свойства. Если в ходе воспаления не нарушена или восстановлена целостность базальных мембран, на которых фиксируются паренхиматозные клетки, эндотелий, гладкомышечные элементы – то регенерация может привести к полному восстановлению нормальной структуры тканей и органов, как это происходит, например, при нетяжелом остром вирусном гепатите или ожогах первой степени тяжести. Если целостность базальных мембран нарушена и не восстановлена, регенерация ведет к изменению структуры органа, хотя количественно паренхиматозные клетки и восполняются. Так, в печени при этом образуются узлы регенерации, меняющие ее микроархитектуру, нарушающие полярность гепатоцитов, внутрипеченочный кровоток и приводящие к циррозу.
ВКМ состоит из трех основных компонентов: гелеобразной среды, коллагеновых волокон и эластиновых волокон (рис. ).
Рис. . Основныезакономерности строения внеклеточного матрикса и его взаимоотношения с эпителиальными и соединительнотканными клетками (Kumar V. et al. 2005)
Гелеобразная среда - наиважнейший компонент внеклеточного матрикса, формируется протеогликанами: чрезвычайно растянутыми полипептидными цепями с многочисленными полисахаридными цепочками гликозаминогликанов (ГАГ), присоединенных к полипептидам посредством ковалетных связей. Комплексы ГАГ и белков, на которых они синтезируются, называются протеогликанами. В протеогликане белок составляет ядро, а ГАГ выступают из него, наподобие щетины щёток (рис. 13).
Рис. 13. Структура протеогликанов и ГАГ (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2007; цит. по Уайт А. и соавт., 1981).
Многочисленные цепи протеогликанов прикрепляются к особому виду ГАГ – полимеру гиалуроновой кислоты, называемому гиалуронаном, представляющему остов всей конструкции. Гиалуронан синтезируется гиалуронансинтетазами (гены HAS1, HAS2 и HAS3) и расщепляется гиалуронидазами (гены HYAL2, HYAL3, HYAL4 и HYALP). Нити гиалуронана скрепляют структуру геля в единое целое, и этот полисахаридный «гель» может противостоять сжатию и растяжению ВКМ и в то же время обеспечивать быструю диффузию питательных веществ, строительных материалов и биорегуляторов между кровью и клетками соединительной ткани.