Дифференциальное сродство клеток (Стационарные культуры)

Начало современному анализу морфогенеза было положено экспериментами Таунса и Гольтфретера в 1955 г. Использовав способность тканей зародышей амфибий диссоциировать на отдельные клетки в щелочной среде, эти исследователи приготовили суспензии одиночных клеток каждого из трех зародышевых листков и тканей нейрулы. Две или более таких суспензий можно комбинировать в разных сочетаниях; после нормализации рН клетки прилипают друг к другу, формируя агрегаты на агаре, покрывающем дно чашки Петри.

Результаты экспериментов оказались поразительными.

1)Во-первых, исследователи обнаружили, что диссоциированные клетки способны к пространственной сегрегации. Иными словами, происходит рассортировка смешанных клеток, и клетки каждого типа занимают соответствующую область. Так, в агрегате, образованном эпидермальньми и мезодермальными клетками, эпидермальные клетки оказываются на периферии агрегата, а мезодермальные внутри.

2)Во-вторых, Таунс и Гольтфретер обнаружили, что окончательное положение реагрегировавших клеток отражает их положение в зародыше. Как мы уже видели, мезодерма занимает центральное положение по отношению к эпидермису, прилипая к его внутренней поверхности. Как и прежде, презумптивные эпидермальные клетки мигрируют на периферию, а клетки нервной пластинки перемещаются внутрь, образуя структуру, напоминающую нервную трубку. Т.е. клетки способны сортироваться в соответствии со своим истинным положением в зародыше.

3)Третий вывод, к которому пришли Гольтфретер и его сотрудники, заключался в том, что в процессе развития избирательное сродство меняется. Этого следовало ожидать, поскольку связь между соседними клетками зародыша не остается постоянной. Для нормального развития необходимо, чтобы в определенные периоды времени осуществлялось дифференциальное взаимодействие клеток одной популяции с клетками другой.

Разнообразные события в развитии и особенно события, связанные с направленными перемещениями клеток, объясняют изменением сродства клеточных поверхностей. Так, в гл. 4, например, описывались эксперименты, свидетельствующие о том, что во время ранней гаструляции происходит изменение сродства клеток-предшественников первичной мезенхимы. В начале гаструляции эти клетки утрачивают сродство к соседним клеткам и внеклеточному гиалиновому слою и одновременно приобретают сродство к волокнам фибронектина, выстилающим бластоцель. На более поздних этапах гаструляции эти клетки приобретают способность мигрировать к определенной части стенки бластоцеля. Кроме того, будучи «антисоциальными» по отношению друг к другу со времени ингрессии в бластоцель, теперь они начинают объединяться в синцитий и формировать мезодермальное кольцо вокруг инвагинирующей энтодермы. Эти изменения адгезионных свойств характеризуются временной специфичностью и специфичностью в отношении клеток первичной мезенхимы.

Способы клеточной миграции

Подвижная клетка (как и бесцельно движущаяся особь) едва ли в течение какого-то времени покинет свое исходное местоположение и удалится от него на значительное расстояние, если условия существования не вынудят ее перемещаться в определенном направлении. Каков же механизм, позволяющий клеткам мигрировать в те или иные области зародыша? Дальние миграции могут быть обусловлены хемотаксисом, гаптотаксисом, гальванотаксисом и контактным ориентированием. Ближние взаимодействия (ответственные, например, за взаимодействие клеток при формировании органов) могут быть обусловлены контактным ингибированием и термодинамическими взаимодействиями на клеточных поверхностях.