Bykov-_gistologia_obschaya

ВНУТРИТКАНЕВЫЕ И МЕЖТКАНЕВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Поддержание структурно-функциональной организации тканей (тканевого гомеостаза) обеспечивается постоянным влиянием образующих их компонентов друг на друг а (внутритканевые взаимодействия) и одних тканей на другие (межтканевые взаимодействия). Характер таких взаимодействий специфичен для каждой ткани и связан с ее топографией, архитектоникой, клеточным составом и метаболическими особенностями.

Внутритканевые взаимодействия. В пределах каждой ткани особенности взаиморасположения и взаимосвязей ее компонентов в существенной мере определяются относительным содержанием клеток и межклеточного вещества.

При незначительном содержании межклеточного вещества (например, в эпителиях) ведущую роль в поддержании тканевой организации играют непосредственные межклеточные взаимодействия (охватывающие клетки, относящимися к одному или нескольким типам). Эти взаимодействия опосредуются мембранными макромолекулами их плазмолемм, которые получили общее наименование клеточных адгезионных молекул (KAM). Контактирующие участки клеток образуют специализированные межклеточные соединения, обеспечивающие механическую или химическую (метаболическую, ионную и электрическую) связь между ними.

При значительном количественном преобладании межклеточного вещества (например, в соединительных тканях) клетки располагаются на некотором расстоянии друг от друг а, и на первое место выступают адгезивные взаимодействия между клетками и компонентами межклеточного вещества, которые опосредуются субстратными адгезивными молекулами (САМ). Существенную роль играют также прямые контактные (адгезивные) и дистантные химические (опосредованные гуморальными факторами) внутритканевые межклеточные взаимодействия.

Специфические адгезивные взаимодействия между клетками или клетками и компонентами межклеточного вещества обеспечиваются в тканях путем взаимного распознавания адгезивных рецепторов и соответствующих им лигандов, которые экспрессируются на их поверхности.

- 111 -

Большинство KAM принадлежит к трем специфическим тинам ("семействам") связанных с мембраной гликопротеинов - интегринам, селектинам и иммуноглобулиноподобным адгезивным белкам.

Большая часть САМ относится к семейству интегринов и связывается с фибронектином, ламинином, витронектином, коллагеном и другими компонентами базальных мембран и межклеточного вещества.

Высокоспецифические адгезивные и обусловленные цитокинами (см. ниже) взаимодействия клеток иммунной системы лежат в основе их кооперации, обеснечиваюей иммунный ответ. Эффективности межклеточных взаимодействий в тканях с высоким содержанием межклеточного вещества способствует отростчатая форма клеток (например, у остеоцигов, фибробластов, дендритных антиген-представляющих клеток и др.). Важную роль в поддержании целостности ткани играет ее способность к обновлению (см. выше).

Гуморальные факторы, обеспечивающие межклеточные взаимодействия в тканях, включают разнообразные метаболиты, гормоны (действующие локально - паракринно - см. ниже) цитокины и кейлоны.

Цитокины являются наиболее универсальным классом внутри- и межтканевых регуляторных веществ. Они представляют собой нетканеспецифические (т.е. продуцируемые клетками различных тканей) гликонептиды с молекулярной массой 5-50 килодальтон, которые в пикомолярных (10-12М) концентрациях оказывают влияние на реакции клеточного роста (пролиферации), дифференцировки и воспаления.

Действие цитокинов обусловлено наличием рецепторов к ним на плазмолемме клеток-мишеней (в количестве от 10 до 104/клетку). Оно осуществляется тремя основными механизмами: (1) аутокринным (локальное воздействие в пределах однотипных клеток), (2) паракринным (локальное взаимодействие между клетками разных типов) и (3) эндокринным (дистантное воздействие одних клеток на другие, опосредованное переносом действующих факторов с кровью). Отдельные цитокины обладают множественными эффектами. Реакция клетки на данный цитокин зависит от его локальной концентрации, типа клетки и присутствия других регуляторных молекул.

Важнейшими цитокинами являются интерлейкины (ИЛ), факторы роста, колониестимулирующие факторы (КСФ), фактор некроза опухолей (ФИО), интерферон (ИФН). Клетки различных тканей обладают большим количеством рецепторов к разнообразным цитокинам.

- 112 -

эффекты которых нередко взаимно перекрываются. Такая "избыточность" системы цитокинов обеспечивает биологическую надежность их функционирования. В последние годы обнаружена группа болезней, обусловленных недостаточностью или избыточностью выработки одного или нескольких цитокинов (цитокинопатии). Выяснение природы таких заболеваний создает основу для разработки принципиально новых перспективных методов их лечения, основанных на воздействиях на систему цитокинов

.

Кейлоны представляют собой тканеспецифические факторы, вырабатываемые дифференцированными клетками данной ткани и угнетающие деление ее малодифференцированных камбиальных элементов (стволовых и полустволовых клеток). Благодаря продукции кейлонов осуществляется поддержание относительного постоянства числа теток в зрелой ткани. При побуждении ткани и убыли ее дифференцированных клеток сниженная продукция кейлонов способствует усиленной регенерации.

Межтканевые взаимодействия. Отдельные ткани в организме существуют не изолированно, а в постоянном взаимодействии с другими тканями, что способствует поддержанию их нормальной структурной и функциональной организации. Межтканевые индуктивные взаимодействия впервые проявляются в процессе эмбрионального развития, в дальнейшем, изменяя свой характер, они сохраняются и в зрелом организме. Утрата таких взаимодействий, например, при культивировании ткани in vitro (даже в оптимальных условиях) вызывает изменение ее свойств и потерю ряда функций, характерных для этой ткани in vivo (дифференцировку).

Ткани оказывают друг на друга контактное влияние, опосредованное адг езионными механизмами их клеток, взаимодействующих с другими клетками и с компонентами межклеточного вещества, а также осуществляют воздействия посредством локальных и дистантных гуморальных факторов, включающих гормоны, цитокины, метаболиты, нейромедиаторы и др. продукта.

Гормоны - биологически активные вещества разнообразной химической природы (производные аминокислот, жирных кислот, полипептиды, гликопротеины, стероиды), продуцируемые эндокринными железами и выделяемые ими в кровь, где они циркулируют в очень низких (менее 10-8М) концентрациях. Благодаря воздействию на клетки-мишени (обладающие специфическими рецепторами), гормоны регулируют рост и деятельность различных тканей, тем самым способствуя под-

- 113 -

держанию тканевого гомеостаза и нормальной тканевой организации. Помимо эндокринного (дистантного) эффекта многие гормоны обладают и локальным (паракринным) действием.

Нейромедиаторы - группа веществ, различных по химическому строению, которые, выделяясь строго локально в химических межнейронных контактах (синапсах) или контактах между нервным волокном и органоммишенью, обеспечивают синаптическую передачу нервного импульса. Некоторые нейромедиаторы могут синтезироваться в эндокринных органах и выполнять роль гормонов.

Взаимодействие тканей, образующих органы, на уровне целостного организма контролируется эндокринной, нервной и иммунной система¬ми.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТКАНЕЙ

Организм человека содержит большое разнообразие тканей, которые наиболее часто объединяют (1) в группы по признакам сходства их строения и функций (морфофункциональный принцип) или (2) в типы на основании общности источников их развития (гистогенетический принцип).

Морфофункциональная классификация тканей, впервые предложенная в 50-х г.г. XIX столетия немецкими гистологами Ф.Лейдигом и Р.Келликером, получила наибольшее распространение. Она выделяет четыре группы тканей (см. схему): (1) эпителиальные (пограничные); (2) соединительные (ткани внутренней среды); (3) мышечные и (4) нервную (нейральную).

ТКАНИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Эпителиальные (пограничные) ткани

Соединительные ткани (ткани внутренней среды)

Мышечные ткани

Нервная (нейральная) ткань

- 114 -

Каждая группа тканей может включать ряд подгрупп. Внутри отдельной ткани выделяют различные клеточные популяции. Последние могут разделяться далее на индивидуальные субпопуляции.

1.Эпителиальные (пограничные) ткани характеризуются сомкнутым расположением клеток, образующих пласты, практическим отсутствием межклеточного вещества, пограничным положением в организме (обычно на границе с внешней средой), полярностью. Их основные функции - барьерная, защитная, секреторная.

2.Соединительные (ткани внутренней среды) - обширная группа,

объединяющая ряд подгрупп тканей, общим признаком которых служит резкое преобладание межклеточного вещества по объему над клетками. Эти компоненты в различных тканях этой группы существенно различаются по строению, физико-химическим свойствам, количественному соотношению и пространственной организации. Важнейшие функции соединительных тканей - гомеостатическая, опорная, трофическая, защитная.

3.Мышечные ткани обладают сократительной способностью, благодаря которой они выполняют свою основную функцию - перемещение организма или его частей в пространстве. Морфологически мышечные ткани представлены удлиненными сократимыми элементами (клетками или волокнами), которые обычно располагаются параллельно друг другу и объединены в слои. Группа включает несколько видов тканей, различающихся морфологическими и функциональными признаками.

4.Нервная (нейральная) ткань характеризуется способностью к возбудимости и проведению нервного импульса. Она образована (а) собственно нервными клетками (нейронами) отростчатой формы, связанными друг с другом

вцени и сложные системы посредством специализированных соединений (синапсов), и (б) клетками, осуществляющими вспомогательные функции - нейроглией. Основная функция нервной ткани - интеграция отдельных частей организма и регуляция его функций.

Критерии объединения тканей в каждую из четырех указанных выше групп не полностью идентичны: при выделении эпителиальных и соединительных тканей за основу принимались преимущественно морфологические признаки, при определении специфики мышечных и нервной тканей исходили, главным образом, из функциональных критериев.

Каждая группа (кроме последней) включает ряд тканей, различающихся источниками своего эмбрионального развития.

- 115 -

Гистогенетическая классификация тканей (наиболее известные ее варианты разработаны Н.Г.Хлопиным и В.П.Михайловым) основывается на происхождении тканей в пропессах онто- и филогенеза. Она вскрывает глубинные гистогенетические связи между морфологически и функционально различными тканями, происходящими из одного эмбрионального зачатка. Эти связи и общие признаки, не всегда заметные в физиологических условиях жизнедеятельности тканей, могут ярко проявляться в процессах их регенерации, реактивных изменений или злокачественного роста.

Универсальная классификация, охватывающая все тканевые типы, нуждается в уточнении и находит использование преимущественно у специалистов. Более широкое распространение получили гистогенетические классификации отдельных групп тканей (в частности, эпителия, мышечных тканей).

Поскольку морфофункциональная и гистогенетическая классификации тканей дополняют друг друга, наиболее полная оценка свойств тканей должна учитывать как их морфофункциональные, так и гистогенетические характеристики.

- 116 -

порта, опосредованного белками-переносчиками, и везикулярного транспорта.

4.Всасывающая - многие эпителии активно всасывают вещества; наиболее яркими их примерами служат эпителии кишки и почечных канальцев. Эта функция, по сути, представляет собой частный вариант транспортной функции.

5.Секреторная - эпителии являются функционально ведущими тканями большей части желез.

6.Экскреторная - эпителии участвуют в удалении из организма (с мочой, потом, желчью и др.) конечных продуктов обмена веществ или введенных в

организм (экзогенных) соединений (например, лекарств).

7.Сенсорная (рецепторная) - эпителии, находясь на границе внутренней среды организма и внешней среды, воспринимают сигналы (механические, химические), исходящие из последней.

ОБЩИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭПИТЕЛИЕВ И ОБРАЗУЮЩИХ ИХ КЛЕТОК

Общие морфологические признаки эпителиев включают (рис. 5-1):

1)расположение клеток (эпителиоцитов) сомкнутыми пластами,

которые образуют плоскостные выстилки, сворачиваются в трубочки или формируют пузырьки (фолликулы); данная особенность эпителиев обусловливается признаками (2) и (3);

2)минимальное количество межклеточного вещества, узкие межклеточные пространства;

3)наличие развитых межклеточных соединений, которые обусловливают прочную связь эпителиоцитов друг с другом в едином пласте;

4)пограничное положение (обычно между тканями внутренней среды и внешней средой);

5)полярность клеток - как следствие признака (4). В эпителиоцитах различают апикальный полюс (от греч. apex - верхушка), свободный, направленный во внешнюю среду, и базальный полюс, обращенный к тканям внутренней среды и связанный с базальной мембраной (см. ниже). Многослойным эпителиям свойственна вертикальная анизоморфия (от греч. ап - отрицание, iso - одинаковый, morphe - форма) - неодинаковые морфологические свойства клеток различных слоев эпителиального пласта;

- 118 -

6)расположение на базальной мембране - особом структурном образовании (строение см. ниже), которое находится между эпителием и подлежащей рыхлой волокнистой соединительной тканью;

7)отсутствие сосудов; питание эпителия осуществляется путем диффузии веществ через базальную мембрану из сосудов соединительной ткани. Различное удаление отдельных слоев многослойных эпителиев от источника питания, вероятно, усиливает (или поддерживает) их вертикальную анизоморфию;

8)высокая способность к регенерации - физиологической и репаративной (см. главу 4) - осуществляется благодаря камбию (включающему стволовые и полустволовые клетки) и обусловлена пограничным положением эпителиев (определяющим значительную потребность в активном обновлении быстро изнашивающихся эпителиоцитов). Камбиальные элементы в одних эпителиях сконцентрированы в их определенных участках (локализованный камбий), в других - равномерно распределены среди остальных клеток (диффузный камбий).

Рис. 5-1. Морфологические признаки эпителия. Эпителий занимает пограничное положение; его клетки (эпителиоциты) располагаются в виде сомкнутого пласта, связаны межклеточными соединениями (МС) и разделены узкими межклеточными пространствами. Форма ядра (Я) эпителиоцитов обычно соответствует форме клетки. Эпителиоциты обладают полярностью: в них различают апикальный полюс (АП) и базальный полюс (БП). Эпителий располагается на базальной мембране (ВМ). находящейся между ним и подлежащей рыхлой волокнистой соединительной тканью (РВСТ). Питание эпителия происходит за счет диффузии веществ через БМ из капилляров (КАП), лежащих в РВСТ.

- 119 -

Взаимодействие эпителия с другими тканями проявляется как в процессе внутриутробного развития, так и после рождения. Основной тканью, с которой эпителий осуществляет постоянные индукционные взаимодействия, является связанная с ним рыхлая волокнистая соединительная ткань, которая не только обеспечивает питание эпителия за счет имеющихся в ней сосудов, но оказывает на нею регуляторные влияния. Изменение нормальных взаимоотношений указанных тканей может вызывать нарушение их роста и дифференцировки (в частности, явиться механизмом развития опухолей, например, молочной и предстательной желез).

Неэпителиальные клетки в пласте эпителия. В пласте эпителия среди его клеток всегда располагаются отдельные неэпителиальные клетки, взаимодействующие с эпителиоцитами. Наиболее многочисленными из них являются внутриэпителиальные лимфоциты, реже обнаруживаются другие лейкоциты. В некоторых эцителиях в значительном количестве содержатся отростчатые клетки нескольких видов, имеющие нодинаковое происхождение и

Эпителии как источник опухолей человека. Эпителии часто служат источником развития опухолей человека, в частности, наиболее распространенных злокачественных новообразований - раков. Этому, вероятно, способствует свойственная этим тканям высокая активность процессов регенерации, при которой могут возникать или усиливаться повреждения генетического аппарата клеток. Злокачественные опухоли способны развиваться из покровного и железистого эпителиев; в последнем случае они называются аденокарциномами (от греч. adenos - железа и karkinos - рак). В высокодифференцированных раках в большей или меньшей степени сохраняются морфологические особенности (цитоархитектоника, цитологические характеристики) и функциональные признаки (выработка слизи, ферментов, гормонов, экспрессия специфических цитокератинов), свойственные тем или иным эпителиям. В малодифференцированных опухолях они утрачиваются, и эпителиальную природу опухоли удается установить лишь пугем иммуноцитохимического выявления цитокератинов (см. ниже) в ее клетках.

Морфологические особенности эпителиоцитов варьируют в широких пределах, различаясь как в разных эпителиальных тканях, так и между отдельными клетками в пределах одной ткани. Эти особенности тесно связаны с функцией клеток и их положением в эпителиальном пласте.

- 120 -