Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ УПОРЯДОЧЕННОСТЬ КЛЕТОК 13

Рис. 15.9. Контактное ориентирование аксонов волокнами стресса сгустка плазмы. В том случае, когда субстрат представлен неупорядоченной сетью волокон, расположение аксонов случайно, и они часто ветвятся. Однако в местах, где волокна матрикса параллельны друг другу, аксоны также вынуждены располагаться параллельно друг другу. (По Weiss, 1955 )	Рис. 15.10. Волокна стресса, образуемые одиночным фибробластом куриного зародыша. Фибробласт движется по слою силиконовой резины. Ширина клетки составляет примерно 80 мкм. (Из Harris, 1984; фотография с любезного разрешения А. К. Harris.)

рование вызывает миграцию мезенхимных клеток в плавнике рыбы. Содержащие коллаген фибриллы в основании развивающегося грудного плавника у зародышей костистых рыб образуют субстрат, обеспечивающий преимущественное направление движения мезенхимных клеток из туловища в область плавника (Wood, Thorogood, 1987).

Контактное ингибирование движения

Рассмотренные выше механизмы миграции клеток на относительно дальние расстояния следует дополнить локальными явлениями, которые также вносят определенный вклад в направленную миграцию. Клетки движутся посредством вытягивания тонкого отростка – ламеллоподии. Когда ламеллоподия одной мигрирующей клетки контактирует с поверхностью другой клетки, наблюдается паралич этой ламеллоподии и ее исчезновение. Такое явление называется контактным ингибированием движения (рис. 15.11). В данном случае новая ламеллоподия образуется где-либо в другом месте клетки, уводя ее от соседней (Abercrombie, Ambrose, 1958). В итоге происходит миграция подвижных клеток от центральной массы. (Это явление прежде всего характерно для мезенхимных клеток и не свойственно клеткам, объединенным в эпителиальный слой, если только не обнажена свободная граница эпителия.)

Контактное ингибирование может служить стимулом для миграции клеток нервного гребня (Rosavio et al., 1983); процесс этот имеет место и при заживления ран. Если удалить эпидермальные клетки с хвостов головастиков Xenopus, то подстилающие базальные клетки по краям раны в течение 5-10 секунд формируют ламеллоподии. С помощью этих ламеллоподий клетки перемещаются по базальной мембране, покрывая площадь раны. Прикасаясь друг к другу, противолежащие ламеллоподии слегка пересекаются, слипаются и перестают двигаться (Radice, 1980).

Термодинамическая модель клеточных взаимодействий

Приведенные выше модели объясняют ряд существенных черт морфогенеза, но они не позволяют объяснить явление рассортировки, обнаруженное Таунсом и Гольтфретером. В 1964 г. Малколм Стейнберг предложил модель, объясняющую направления клеточной рассортировки на основе принципов термодинамики. В опытах на клетках трипсинизированных эмбриональных тканей Стейнберг показал, что клетки определенных типов в комбинациях с одними клетками всегда мигрируют к центру, а с другими – к периферии. Более того, эти взаимо-

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

14 ГЛАВА 15

Рис. 15.11. Контактное ингибирование. Ламеллоподия одного фибробласта приближается (А) и контактирует (Б) с мембраной другого фибробласта. Во время этого контакта клетка с гофрированной мембраной проходит под другой клеткой (В) и затем от нее удаляется (Г). (Из Erickson, 1978; фотография с любезного разрешения С. A. Erickson.)

действия образуют коммутативную иерархию (Steinberg, 1970). Если положение одного клеточного типа А является внутренним по отношению к другому клеточному типу Б, а Б служит внутренним по отношению к третьему клеточному типу В. то А всегда будет внутренним по отношению к В (рис. 15.12). Это наблюдение привело Стейнберга к мысли о том, что смешанные клетки взаимодействуют таким образом, что формируется агрегат с наименьшей свободной энергией поверхности (рис. 15.13). Иными словами, в результате клеточной перестройки достигается наиболее стабильная в термодинамическом отношении организация. Если клеточные типы А и В обладают различной силой адгезии и если сила связей А-А больше А-В или В-В, то произойдет рассортировка, в результате которой клетки А займут центральное положение. Если же сила связей А-А меньше или равна силе связей А–В, то клетки в агрегате останутся беспорядочно перемешанными. И наконец, если сила сцепления А-А намного больше силы сцепления А-В, другими словами, если адгезия между клетками А и В практически отсутствует, то клетки А и В сформируют раздельные агрегаты.

Все, что необходимо для рассортировки клеток, – это разная сила их адгезии. В простейшем случае на поверхности всех клеток может быть один и тот же сорт «клея». Количество этого продукта клеточной поверхности или клеточная архитектура, обусловливающая различную концентрацию этого вещества, может стать достаточным условием для установления разного количества устойчивых контактов между клетками разных типов. Вместе с тем причиной термодинамических различий могут быть разные типы адгезионных молекул. Эта термодинамическая модель названа гипотезой дифференциальной адгезии. В соответствии с этой гипотезой считается, что ранний зародыш находится в состоянии равновесия, пока какое-либо изменение активности генов не приведет к изменению поверхностных молекул. Тогда происходят перемещения клеток с целью поиска и установления новой равновесной конфигурации.