Статья на конкурс «био/мол/текст»: Иммунная система - это мощная многослойная защита нашего организма, которая потрясающе эффективна против вирусов, бактерий, грибов и других патогенов извне. Кроме того, иммунитет способен эффективно распознавать и уничтожать трансформированные собственные клетки, которые могут перерождаться в злокачественные опухоли. Однако сбои в работе иммунной системы (по генетическим либо другим причинам) приводят к тому, что однажды злокачественные клетки берут верх. Разросшаяся опухоль становится нечувствительной к атакам организма и не только успешно избегает уничтожения, но и активно «перепрограммирует» защитные клетки для обеспечения собственных нужд. Поняв механизмы, которые опухоль использует для подавления иммунного ответа, мы сможем разработать контрмеры и попытаться сдвинуть баланс в сторону активации собственных защитных сил организма для борьбы с болезнью.
Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2014 в номинации «Лучший обзор».
Главный спонсор конкурса - дальновидная компания Генотек .
Конкурс поддержан ОАО «РВК» .
Опухоль и иммунитет - драматический диалог в трех частях с прологом
Долгое время считалось, что причина низкой эффективности иммунного ответа при раке - то, что опухолевые клетки слишком похожи на нормальные, здоровые, чтобы иммунная система, настроенная на поиск «чужаков», могла их как следует распознавать. Этим как раз и объясняется тот факт, что иммунная система успешнее всего противостоит опухолям вирусной природы (их частота резко возрастает у людей, страдающих иммунодефицитом). Однако позже стало ясно, что это не единственная причина.
Если в этой статье речь идет про иммунные аспекты рака, то в работе «Страшней клешней на свете нет... » можно прочесть про особенности ракового метаболизма. - Ред.
Оказалось, что взаимодействие раковых клеток с иммунной системой носит гораздо более разносторонний характер. Опухоль не просто «прячется» от атак, она умеет активно подавлять местный иммунный ответ и перепрограммировать иммунные клетки, заставляя их обслуживать собственные злокачественные нужды.
«Диалог» между переродившейся, вышедшей из-под контроля клеткой с ее потомством (то есть будущей опухолью) и организмом развивается в несколько стадий, и если вначале инициатива почти всецело находится на стороне защитных сил организма, то в конце (в случае развития болезни) - переходит на сторону опухоли. Несколько лет назад учеными-онкоиммунологами была сформулирована концепция «иммуноредактирования» (immunoediting ), описывающая основные этапы этого процесса (рис. 1) .
Рисунок 1. Иммуноредактирование (immunoediting ) в процессе развития злокачественной опухоли.
Первая стадия иммуноредактирования - процесс устранения (elimination ). Под действием внешних канцерогенных факторов или в результате мутаций нормальная клетка «трансформируется» - приобретает способность неограниченно делиться и не отвечать на регуляторные сигналы организма. Но при этом она, как правило, начинает синтезировать на своей поверхности особые «опухолевые антигены» и «сигналы опасности». Эти сигналы привлекают клетки иммунной системы, прежде всего макрофаги , натуральные киллеры и Т-клетки . В большинстве случаев они успешно уничтожают «испортившиеся» клетки, прерывая развитие опухоли. Однако иногда среди таких «предраковых» клеток оказывается несколько таких, у которых иммунореактивность - способность вызывать иммунный ответ - по каким-то причинам оказывается ослабленной, они синтезируют меньше опухолевых антигенов, хуже распознаются иммунной системой и, пережив первую волну иммунного ответа, продолжают делиться.
В этом случае взаимодействие опухоли с организмом выходит на вторую стадию, стадию равновесия (equilibrium ). Здесь иммунная система уже не может полностью уничтожить опухоль, но еще в состоянии эффективно ограничивать ее рост. В таком «равновесном» (и не обнаруживаемом обычными методами диагностики) состоянии микроопухоли могут существовать в организме годами. Однако такие затаившиеся опухоли не статичны - свойства составляющих их клеток постепенно меняются под действием мутаций и последующего отбора: преимущество среди делящихся опухолевых клеток получают такие, которые способны лучше противостоять иммунной системе, и в конце концов в опухоли появляются клетки-иммуносупрессоры . Они в состоянии не только пассивно избегать уничтожения, но и активно подавлять иммунный ответ. По сути, это эволюционный процесс, в котором организм невольно «выводит» именно тот вид рака, который его убьет.
Этот драматический момент знаменует собой переход опухоли к третьей стадии развития - избегания (escape ), - на которой опухоль уже малочувствительна к активности клеток иммунной системы, более того - обращает их активность себе на пользу. Она принимается расти и метастазировать. Именно такая опухоль обычно диагностируется медиками и изучается учеными - две предыдущие стадии протекают скрыто, и наши представления о них основаны главным образом на интерпретации целого ряда косвенных данных.
Дуализм иммунного ответа и его значение в канцерогенезе
Существует множество научных статей, описывающих, как иммунная система борется с опухолевыми клетками, но не меньшее количество публикаций демонстрирует, что присутствие клеток иммунной системы в ближайшем опухолевом окружении является негативным фактором, коррелирующим с ускоренным ростом и метастазированием рака , . В рамках концепции иммуноредактирования, описывающей, как изменяется характер иммунного ответа по мере развития опухоли, подобное двойственное поведение наших защитников получило, наконец, свое объяснение.
Мы рассмотрим некоторые механизмы того, как это происходит, на примере макрофагов. Похожие приемы опухоль использует и для того, чтобы обманывать другие клетки врожденного и приобретенного иммунитета.
Макрофаги - «клетки-воины» и «клетки-целители»
Макрофаги, пожалуй, самые знаменитые клетки врожденного иммунитета - именно с изучения их способностей к фагоцитозу Мечниковым и началась классическая клеточная иммунология. В организме млекопитающих макрофаги - боевой авангард: первыми обнаруживая врага, они не только пытаются уничтожить его собственными силами, но также привлекают к месту сражения другие клетки иммунной системы, активируя их. А после уничтожения чужеродных агентов принимаются активно участвовать в ликвидации причиненных повреждений, вырабатывая факторы, способствующие заживлению ран. Эту двойственную природу макрофагов опухоли используют себе на пользу.
В зависимости от преобладающей активности различают две группы макрофагов: М1 и М2. М1-макрофаги (их еще называют классически активированными макрофагами) - «воины» - отвечают за уничтожение чужеродных агентов (в том числе и опухолевых клеток), как напрямую, так и за счет привлечения и активации других клеток иммунной системы (например, Т-киллеров). М2 макрофаги - «целители» - ускоряют регенерацию тканей и обеспечивают заживление ран , .
Присутствие в опухоли большого количества М1-макрофагов тормозит ее рост , а в некоторых случаях может вызвать даже практически полную ремиссию (уничтожение). И наоборот: М2-макрофаги выделяют молекулы - факторы роста, которые дополнительно стимулируют деление опухолевых клеток, то есть благоприятствуют развитию злокачественного образования. Экспериментально было показано, что в опухолевом окружении обычно преобладают именно М2-клетки («целители»). Хуже того: под действием веществ, выделяемых опухолевыми клетками, активные М1-макрофаги «перепрограммируются» в М2-тип , перестают синтезировать антиопухолевые цитокины, такие как интерлейкин-12 (IL12) или фактор некроза опухолей (TNF) и начинают выделять в окружающую среду молекулы, ускоряющие рост опухоли и прорастание кровеносных сосудов, которые будут обеспечивать ее питание, например фактор роста опухолей (TGFb) и фактор роста сосудов (VGF). Они перестают привлекать и инициировать другие клетки иммунной системы и начинают блокировать местный (противоопухолевый) иммунный ответ (рис. 2).
Рисунок 2. М1- и М2-макрофаги: их взаимодействие с опухолью и другими клетками иммунной системы.
Ключевую роль в этом перепрограммировании играют белки семейства NF-kB . Эти белки являются транскрипционными факторами, контролирующими активность множества генов, необходимых для М1 активации макрофагов. Наиболее важные представители этого семейства - р65 и р50, вместе образующие гетеродимер р65/р50, который в макрофагах активирует множество генов, связанных с острым воспалительным ответом, таких как TNF, многие интерлейкины, хемокины и цитокины. Экспрессия этих генов привлекает все новые и новые иммунные клетки, «подсвечивая» для них район воспаления. В то же время другой гомодимер семейства NF-kB - р50/р50 - обладает противоположной активностью: связываясь с теми же самыми промоторами, он блокирует их экспрессию, снижая градус воспаления.
И та, и другая активность NF-kB транскрипционных факторов очень важна, но еще важнее равновесие между ними. Было показано, что опухоли целенаправленно выделяют вещества, которые нарушают синтез p65 белка в макрофагах и стимулируют накопление ингибиторного комплекса р50/р50 . Таким способом (помимо еще ряда других) опухоль превращает агрессивных М1-макрофагов в невольных пособников своего собственного развития: М2-тип макрофагов, воспринимая опухоль как поврежденный участок ткани, включают программу восстановления, однако секретируемые ими факторы роста только добавляют ресурсы для роста опухоли. На этом цикл замыкается - растущая опухоль привлекает новые макрофаги, которые перепрограммируются и стимулируют ее рост вместо уничтожения.
Реактивация иммунного ответа - актуальное направление антираковой терапии
Таким образом, в ближайшем окружении опухолей присутствует сложная смесь молекул: как активирующих, так и ингибирующих иммунный ответ. Перспективы развития опухоли (а значит, перспективы выживания организма) зависят от баланса ингредиентов этого «коктейля». Если будут преобладать иммуноактиваторы - значит, опухоль не справилась с задачей и будет уничтожена или ее рост сильно затормозится. Если же преобладают иммуносупрессорные молекулы - это значит, что опухоль смогла подобрать ключ и начнет быстро прогрессировать. Понимая механизмы, которые позволяют опухолям подавлять наш иммунитет, мы сможем разработать контрмеры и сдвинуть баланс в сторону уничтожения опухолей .
Как показывают эксперименты, «перепрограммирование» макрофагов (и других клеток иммунной системы) обратимо. Поэтому одним из перспективных направлений онко-иммунологии на сегодняшний день является идея «реактивации» собственных клеток иммунной системы пациента с целью усиления эффективности других методов лечения. Для некоторых разновидностей опухолей (например, меланом) это позволяет добиться впечатляющих результатов. Другой пример, обнаруженный группой Меджитова , - обычный лактат, молекула, которая производится при недостатке кислорода в быстрорастущих опухолях за счет эффекта Варбурга . Эта простая молекула стимулирует перепрограммирование макрофагов, заставляя их поддерживать рост опухоли. Лактат транспортируется внутрь макрофагов через мембранные каналы, и потенциальная терапия заключается в блокировке этих каналов.
ам, поддерживая осуществление иммунного ответа (рис. 6).
Основным свойством макрофага (рис. 4) является способность к фагоцитозу — селективному эндоцитозу и дальнейшей деструкции объектов, содержащих патогенсвязанные молекулярные шаблоны или присоединенные опсонины (рис. 5, 6).
Рецепторы макрофагов
Для выявления таких объектов макрофаги содержат на своей поверхности рецепторы шаблонного распознавания (в частности, ман-нозосвязывающий рецептор и рецептор к бактериальным липополисахаридам), а также рецепторы к опсонинам (например, к C3b и Fc-фрагментам ан-тител).
Макрофаги на своей поверхности экспрессиру-ют рецепторы, обеспечивающие процессы адгезии (например, CDllc и CDllb), восприятие регуляторных влияний и участие в межклеточном взаимодействии. Так, есть рецепторы к различным цитокинам, гормонам, биологически актив-ным веществам.
Бактериолиз
Презентация антигена
Пока происходит разрушение захваченного объекта, на мембране макро-фага существенно возрастает количество рецепторов шаблонного распознава-ния и рецепторов к опсонинам, что позволяет продолжать осуществление фа-гоцитоза, а также повышается экспрессия молекул главного комплекса гистосовместимости II класса, вовлекаемых в процессы презентации (рекомендации) антигена иммунокомпетентным клеткам . Параллельно макрофаг производит синтез доиммунных цитокинов (в первую очередь ИЛ-1β, ИЛ-6 и фактора не-кроза опухоли α), привлекающих к работе другие фагоциты и активирующих иммунокомпетентные клетки, подготавливая их к предстоящему распознаванию антигена. Остатки патогена удаляются из макрофага путем экзоцитоза, а иммуногенные пептиды в комплексе с НLA II поступают на поверхность клетки для активации Т-хелперов, т.е. поддержания иммунного ответа.
Хорошо известна важная роль макрофагов в асептическом воспалении, кото-рое развивается в очагах неинфекционного некроза (в частности, ишемического). Благодаря экспрессии рецепторов к «мусору» (scavenger receptor) эти клетки эффективно фагоцитируют и обезвреживают элементы тканевого детрита.
Также именно макрофаги захваты-вают и перерабатывают инородные частицы (например, пыль, частицы металла), по разным причинам по-павшие в организм . Трудность фа-гоцитоза таких объектов состоит в том, что они абсолютно лишены мо-лекулярных шаблонов и не фикси-руют опсонины. Чтобы выйти из этой сложной ситуации, макрофаг начинает синтезировать компоненты межклеточного матрикса (фибронектин, протеогликаны и др.), которы-ми обволакивает частицу, т.е. искус-ственно создает такие ее поверхност-ные структуры, которые легко рас-познаются. Материал с сайта
Установлено, что за счет деятель-ности макрофагов происходит пере-стройка метаболизма при воспале-нии. Так, ФНО-α активирует липопротеинлипазу, мобилизирующую липиды из депо, что при длительном течении воспаления приводит к похуданию. За счет синтеза доиммунных ци-токинов макрофаги способны угнетать синтез целого ряда продуктов в печени (так, ФНО-α угнетает синтез гепатоцитами альбуминов) и повышать образова-ние острофазовых белков (в первую очередь за счет ИЛ-6), относящихся пре-имущественно к глобулиновой фракции. Подобная перепрофилизация гепатоцитов наряду с увеличением синтеза
Макрофáги (от др.-греч. μακρός - большой, и φάγος - пожиратель (синонимы: гистиоцит-макрофаг, гистофагоцит, макрофагоцит, мегалофаг-пожиратель)), полибласты, клетки мезенхимальной природы в животном организме, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных для организма частиц. Термин «макрофаги» введён Мечниковым.
К макрофагам относят моноциты крови, гистиоциты соединительной ткани, эндотелиальные клетки капилляров кроветворных органов, купферовские клетки печени, клетки стенки альвеол лёгкого (лёгочные макрофаги) и стенки брюшины (перитонеальные макрофаги).
Установлено, что у млекопитающих предшественники макрофагов образуются в костном мозге. Активными фагоцитарными свойствами обладают также клетки ретикулярной ткани кроветворных органов, объединяемые с макрофагами в ретикуло-эндотелиальную (макрофагическую) систему, выполняющую в организме защитную функцию.
Морфология
Главный тип клеток системы мононуклеарных фагоцитов. Это крупные (10 - 24 мкм) долгоживущие клетки с хорошо развитым лизосомальным и мембранным аппаратом. На их поверхности имеются рецепторы к Fc-фрагменту IgGl и IgG3, C3b-фрагменту С, рецепторам В- и Т-лимфоцитов, комплементу, другим интерлейкинам и гистамину.
Тканевые макрофаги
Фактически моноцит становится макрофагом, когда покидает сосудистое русло и проникает в ткани.
В зависимости от типа ткани выделяют следующие виды макрофагов.
· Гистиоциты - макрофаги соединительной ткани; компонент ретикуло-эндотелиальной системы.
· Купферовские клетки - иначе эндотелиальные звездчатые клетки печени.
· Альвеолярные макрофаги - иначе, пылевые клетки; расположены в альвеолах.
· Эпителиоидные клетки - составляющие гранулемы.
· Остеокласты - многоядерные клетки, участвующие в резорбции костной ткани.
· Микроглия - клетки центральной нервной системы, разрушающие нейроны и поглощающие инфекционные агенты.
· Макрофаги селезенки
Идентификация макрофагов
макрофаги содержат многочисленные цитоплазматические ферменты и могут быть идентифицированы в тканях гистохимическими методами, которые обнаруживают эти ферменты. Некоторые ферменты, типа мурамидазы (лизоцима) и химотрипсина, могут обнаруживаться методом меченных антител (иммуногистохимия), при котором используются антитела против белков фермента. Такие моноклональные антитела против различных CD антигенов широко используются для идентифицикации макрофагов.
Функции макрофагов
функции макрофагов включают в себя фагоцитоз, «обработку» антигенов и взаимодействие с цитокинами.
Фагоцитоз
· Неиммунный фагоцитоз: макрофаги способны фагоцитировать чужеродные частицы, микроорганизмы и остатки поврежденных клеток непосредственно, без вызова иммунного ответа. Однако фагоцитоз микроорганизмов и их уничтожение значительно облегчаются при присутствии специфических иммуноглобулинов, комплемента и лимфокинов, которые производятся иммунологически активированными T-лимфоцитами.
· Иммунный фагоцитоз: макрофаги имеют поверхностные рецепторы для C3b и Fc-фрагмента иммуноглобулинов. Любые частицы, которые покрыты иммуноглобулином или комплементом (опсонизированы), фагоцитируются значительно легче, чем «голые» частицы.
· «Обработка» антигенов: макрофаги «обрабатывают» антигены и представляют их B- и T-лимфоцитам в необходимой форме; Это клеточное взаимодействие включает одновременное распознавание лимфоцитами MHC молекул и «обработанных антигенов», находящихся на поверхности макрофагов.
· Взаимодействие с цитокинами: макрофаги взаимодействуют с цитокинами, производимыми T-лимфоцитами для защиты организма против определенных повреждающих агентов. Типичный результат такого взаимодействия - формирование гранулем. Макрофаги также производят цитокины, включая интерлейкин-l, b-интерферон и факторы роста T- и B-клеток. Различные взаимодействия лимфоцитов и макрофагов в тканях проявляются морфологически при хроническом воспаление.
Роль макрофагов не ограничивается секрецией ИЛ-1. В этих клетках синтезируется еще ряд биологически активных веществ, каждое из которых делает свой вклад в воспаление. К ним относятся: эстеразы, протеазы и антипротеазы; лизосомальные гидролазы - коллагеназа, аластаза, лизоцим, α-макроглобулин; монокины - ИЛ-1, колониестимулирующий фактор, фактор, стимулирующий рост фибробластов; антиинфекционные агенты - интерферон, трансферрин, транскобаламин; компоненты комплемента: С1, С2, СЗ, С4, С5, С6; дериваты арахидоновой кислоты: простагландин Е2, тромбоксан А2, лейкотриены.
Макрофаги - это гетерогенная специализированная клеточная популяция защитной системы организма. Различают две группы макрофагов- свободные и фиксированные. К свободным макрофагам относятся макрофаги рыхлой соединительной ткани, или гистиоциты; макрофаги серозных полостей; макрофаги воспалительных экссудатов; альвеолярные макрофаги легких. Макрофаги способны перемещаться в организме. Группу фиксированных макрофагов составляют макрофаги костного мозга и костной ткани, селезенки, лимфатических узлов, внутриэпидермальные макрофаги, макрофаги ворсин плаценты, ЦНС.
Размер и форма макрофагов варьируют в зависимости от их функционального состояния. Обычно макрофаги имеют одно ядро. Ядра макрофагов небольшого размера, округлые, бобовидные или неправильной формы. В них содержатся крупные глыбки хроматина. Цитоплазма базофильна, богата лизосомами, фагосомами и пиноцитозными пузырьками, содержит умеренное количество митохондрий, гранулярную эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, включения гликогена, липидов и др.
Формы проявления защитной функции макрофагов: 1) поглощение и дальнейшее расщепление или изоляция чужеродного материала; 2) обезвреживание его при непосредственном контакте; 3) передача информации о чужеродном материале иммунокомпетентным клеткам, способным его нейтрализовать; 4) оказание стимулирующего воздействия на другую клеточную популяцию защитной системы организма.
Количество макрофагов и их активность особенно возрастают при воспалительных процессах. Макрофаги вырабатывают факторы, активирующие выработку иммуноглобулинов В-лимфоцитами, дифференцировку Т- и В-лимфоцитов; цитолитические противоопухолевые факторы, а также факторы роста, влияющие на размножение и дифференцировку клеток собственной популяции, стимулируют функцию фибробластов. Макрофаги образуются из СКК, а также от промоноцита и моноцита. Полное обновление макрофагов и рыхлой волокнистой соединительной ткани эксперементальных животных осуществляется примерно в 10 раз быстрее, чем фибробластов. Одной из разновидности макрофагов являются многоядерные гигантские клетки, которые раньше называли « гигантскими клетками инородных тел», так они могут формироваться, в частности, в присутствии инородного тела. Многоядерные гигантские клетки представляют собой симпласты, содержащие 10-20 ядер и более, возникающие либо путем эндомитоза без цитотомии. В многоядерных гигантских клетках присутствуют развитый синтетический и секреторный аппарат и обилие лизосом. Цитолемма образует многочисленные складки.
Понятие о макрофагической системе. К этой системе относятся совокупность всех клеток, обладающих способностью захватывать из тканевой жидкости организма инородные частицы, погибающие клетки, неклеточные структуры, бактерии и др. Фагоцитированный материал подвергается внутри клетки ферментативному расщеплению, благодаря чему ликвидируются вредные для организма агенты, возникающие местно или проникающие извне. И.И. Мечников первым пришел к мысли о том, что фагоцитоз, возникающий в эволюции как форма внутриклеточного пищеварения и закрепившийся за многими клетками, одновременно является важным защитным механизмом. Он обосновал целесообразность объединения их в одну систему и предложил назвать ее макрофагической . Макрофагическая система представляет собой мощный защитный аппарат, принимающий участие, как в общих, так и в местных защитных реакциях организма. В целостном организме макрофагическая система регулируется как местными механизмами, так нервной и эндокринной системами.
4. Плотные соединительные ткани. Классификация, особенности строения и отличия от рыхлой ткани. Строение сухожилия.
Общей особенностью для ПВСТ является преобладание межклеточного вещества над клеточным компонентом, а в межклеточном веществе волокна преобладают над основным аморфном веществом и располагаются по отношению друг к другу очень близко (плотно) - все эти особенности строения в сжатой форме отражены в названии данной ткани. Клетки ПВСТ представлены в подавляющем большинстве фибробластами и фиброцитами, в небольшом количестве (в основном в прослойках из рвст) встречаются макрофаги, тучные клетки, плазмоциты, малодифференцированные клетки и т.д.
Плотные волокнистые соединительные ткани характеризуются относительно большим количеством плотно расположенных волокон и незначительным количеством клеточных элементов и основного аморфного вещества между ними. В зависимости от расположения волокнистых структур эта ткань подразделяется на плотную неоформленную и плотную оформленную соединительную ткань.
Плотная неоформленная соединительная ткань характеризуется неупорядоченным расположением волокон. В плотной оформленной волокнистой соединительной ткани расположение волокон строго упорядочено и в каждом случае соответствует тем условиям, в каких функционирует данный орган. Оформленная волокнистая соединительная ткань встречается в сухожилиях и связках, в фиброзных мембранах. Сухожилие.
Оно состоит из толстых плотно лежащих параллельных пучков коллагеновых волокон
. Между этими пучками располагаются фиброциты
и небольшое количество фибробластов и основного аморфного вещества. Тонкие пластинчатые отростки фиброцитов входят в промежутки между пучками волокон и тесно соприкасаются с ними. Фиброциты сухожильных пучков называются сухожильными клетками.
Каждый пучок коллагеновых волокон, отделенный от соседнего слоем фиброцитов, называется пучком первого порядка . Несколько пучков первого порядка, окруженных тонкими прослойками рыхлой волокнистой соединительной ткани, составляют пучки второго порядка . Прослойки рыхлой волокнистой соединительной ткани, разделяющие пучки второго порядка, называются эндотенонием. Из пучков второго порядка слагаются пучки третьего порядка, разделенные более толстыми прослойками рыхлой соединительной ткани- перитенонием. В крупных сухожилиях могут быть и пучки четвертого порядка.
В перитенонии и эндотенонии проходят кровеносные сосуды, питающие сухожилия, нервы и проприоцептивные нервные окончания. К плотной оформленной волокнистой соединительной ткани относится и выйная связка .
Фиброзные мембраны. К той разновидности плотной волокнистой соединительной ткани относят фасции, апоневрозы, сухожильные центры диафрагмы, капсулы некоторых органов, твердую мозговую оболочку, склеру, надхрящницу, надкостницу, а также белочную оболочку яичника и яичка и др. Фиброзные мембраны трудно растяжимы. Кроме пучков коллагеновых волокон, в фиброзных мембранах есть эластические волокна. Такие фиброзные структуры, как надкостница, склера, белочная оболочка яичка, касулы суставов и др.
5.Хрящевые ткани.Общая морфо- функциональная характеристика. Классификация.Развитие и особенности строения различных хрящевых тканей.Надхрящница.Рост хряща,возможности регенерации и возрастные изменения хрящевых тканей .
Хрящевые ткани входят в состав органов дыхательной системы,суставов,межпозвоночных дисков,состоят из клеток – хондроцитов и хондробластов и межклеточного вещества .Классификация :различают три вида хрящевой ткани: гиалиновую, эластическую, волокнистую.
В процессе развития хрящевой ткани из мезенхимы
образуется хрящевой дифферон:
1. Стволовая клетка
2. Полустволовая клетка
3. Хондробласт
4. Хондроцит
Стволовая и полустволовая клетка - малодифференцированные камбиальные клетки, в основном локализуются вокруг сосудов в надхрящнице. Дифференцируясь превращаются в хондробласты и хондроциты, т.е. необходимы для регенерации.
Хондробласты - молодые клетки, располагаются в глубоких слоях надхрящницы по одиночке, не образуя изогенные группы. Под световым микроскопом х/бласты уплощенные, слегка вытянутые клетки с базофильной цитоплазмой. Под электронным микроскопом в них хорошо выражены ЭПС гранулярный, комплекс Гольджи, митохондрии, т.е. белоксинтезирующий комплекс органоидов т.к. основная функция х/бластов - выработка органической части межклеточного вещества: белки коллаген и эластин, глюкозаминогликаны (ГАГ) и протеогликаны (ПГ). Кроме того, х/бласты способны к размножению и в последующем превращаются в хондроциты. В целом, х/бласты обеспечивают аппозиционный (поверхностный) рост хряща со стороны над-хрящницы.
Хондроциты - основные клетки хрящевой ткани, располагаются в более глубоких слоях хряща в полостях - лакунах. Х/циты могут делиться митозом, при этом дочерние клетки не расходятся, остаются вместе - образуются так называемые изогенные группы. Первоначально они лежат в одной общей лакуне, затем между ними формируется межклеточное вещество и у каждой клетки данной изогенной группы появляется своя капсула. Х/циты - овально-округлые клетки с базофильной цитоплазмой. Под электронным микроскопом хорошо выражены ЭПС гранулярный, комплекс Гольджи, митохондрии, т.е. белоксинтезирующий аппарат, т.к. основная функция х/цитов - выработка органической части межклеточного вещества хрящевой ткани. Рост хряща за счет деления х/цитов и выработки ими межклеточного вещества обеспечивает интерстициальный (внутренний) рост хряща.
Межклеточное вещество хрящевой ткани содержит коллагеновые, эластические волокна и основное вещество.Межклеточное вещество обладает высокой гидрофильностью, содержание воды доходит до 75% массы хряща, это обуславливает высокую плотность и тургор хряща. Хрящевые ткани в глубоких слоях не имеют кровеносных сосудов, питание осуществляется диффузно за счет сосудов надхрящницы.
Источником развития хрящевых тканей является мезенхима.
В первой стадии в некоторых участках тела зародыша, где образуется хрящ, клетки мезенхимы теряют свои отростки, усиленно размножаются и, плотно прилегая друг к другу, создают определенное напряжение- тургор. Такие участки, называют хондрогенными зачатками,
или хондрогенными островками.
Находящиеся в их составе стволовые клетки дифференцируются в хондробласты- клетки, подобные фибробластам. В следующей стадии- образования первичной хрящевой ткани,клетки центрального участка округляются,увеличиваются в размере, в их цитоплазме развивается гранулярная ЭПС, с участием которой происходит синтез и секреция фибриллярных белков.По периферии хрящевой закладки, на границе с мезенхимой формируется надхрящница
Надхрящница - это слой соединительной ткани, покрывающий поверхность хряща. В надхрящнице выделяют наружный фиброзный (из плотной неоформленной сдт с большим количеством кровеносных сосудов) и внутренний клеточный слой
, содержащее большое количество стволовых, полустволовых клеток и ф/бластов. В процессе секреции продуктов синтеза и наслаивания на уже имеющийся хрящ по его периферии сами клетки «замуровываются» в продукты своей деятельности.Так происходит рост хряща способом наложения
.
Отличие друг от друга 3 видов хрящей. Отличия в основном касаются строения межклеточного вещества:
Гиалиновый хрящ
–
Покрывает все суставные поверхности костей, содержится в грудинных концах ребер, в воздухоносных путях. Главное отличие гиалинового хряща от остальных хрящей в строении межклеточного вещества: межклеточное вещество гиалинового хряща в препаратах окрашенных гематоксилин-эозином кажется гомогенным, не содержащим волокон.
В действительности в межклеточном веществе имеется большое количество коллагеновых волокон, у которых коэффициент преломления одинаковый с коэффициентом преломления основного вещества, поэтому коллагеновые волокна под микроскопом не видимы, т.е. они маскированы.
Второе отличие гиалинового хряща - вокруг изогенных групп имеется четко выраженная ба-зофильная зона - так называемый территориальный матрикс.
Это связано с тем, что х/циты выделяют в большом количестве ГАГ с кислой реакцией, поэтому этот участок окрашивается основными красками, т.е. базофильна. Слабооксифильные участки между территориальными матриксами называются интертерриториальным матриксом.
Эластический хрящ
имеется в ушной раковине, надгортаннике, рожковидных и клиновидных хрящах гортани. Главное отличие эластического хряща - в межклеточном веществе кроме коллагеновых волокон
имеется большое количество беспорядочно расположенных эластических волокон
, что придает эластичность хрящу. В эластическом хряще меньше содержание липидов, хондроэтинсульфатов и гликогена. Эластический хрящ не обызвествляется.
Волокнистый хрящ
расположен в местах прикрепления сухожилий к костям и хрящам, в симфизе и межпозвоночных дисках. По строению занимает промежуточное положение между плотной оформленной соединительной и хрящевой тканью. Отличие от других хрящей: в межклеточном веществе гораздо больше коллагеновых волокон, причем волокна расположены ориентированно - образуют толстые пучки, хорошо видимые под микроскопом. Х/циты чаще лежат по одиночке вдоль волокон, не образуя изогенные группы .
Возрастные изменения .По мере старения организма в хрящевой ткани уменьшаются концентрация протеогликанов и связанная с ними гидрофильность. Ослабляются процессы размножения хондробластов и молодых хондроцитов. Часть лакун после гибели хондроцитов заполняется аморфным веществом и коллагеновыми фибриллами.Местами в межклеточном веществе обнаруживаются отложения солей кальция, вследствие чего хрящ становится мутным, непрозрачным,приобретает твёрдость и ломкость.Регенерация. Физиологическая регенерация хрящевой ткани осуществляется за счёт малоспециализированных клеток надхрящницы и хряща путём размножения и дифференцировки прехондробластов и хондробластов .Посттравматическая регенерация хрящевой ткани внесуставной локализации осуществляется за счёт надхрящницы.
Макрофаги – это клетки системы мононуклеарных фагоцитов, которые способны захватывать и переваривать чужеродные частицы или остатки клеток в организме. Они имеют овальное ядро, большое количество цитоплазмы, диаметр макрофага составляет от 15 до 80 мкм.
В систему мононуклеарных фагоцитов помимо макрофагов входят их предшественники – монобласты, промоноциты. Макрофаги имеют схожие функции с нейтрофилами, однако они задействованы в некоторых иммунных и воспалительных реакциях, в которых нейтрофилы участия не принимают.
Моноциты образуются в костном мозге в виде промоноцитов, затем попадают в кровь, из крови путем диапедеза, протискивания моноцитов в щели между эндотелиальными клетками сосудов, они попадают в ткани. Там они становятся макрофагами, больше всего их скапливается в селезенке, легких, печени, костном мозге, где они выполняют специфические функции.
У мононуклеарных фагоцитов есть две основные функции, которые выполняются двумя типами клеток:
— профессиональными макрофагами, которые устраняют корпускулярные антигены;
— антигенпрезентирующими клетками, которые участвуют в поглощении, процессинге и представлении антигена T-клеткам.
К макрофагам относятся гистиоциты соединительной ткани, моноциты крови, кулферовские клетки печени, клетки стенок альвеол легкого и стенок брюшины, эндотелиальные клетки капилляров кроветворных органов, гистиоциты соединительной ткани.
Макрофаги обладают рядом функциональных признаков:
— способность прилипать к стеклу;
— способность поглощать жидкость;
— возможность поглощать твердые частицы.
Макрофаги обладают способностью к хемотаксису – это возможность двигаться по направлению к источнику воспаления благодаря разности содержания веществ в клетках и вне них. Макрофаги способны вырабатывать компоненты комплемента, которые играют важную роль в образовании иммунных комплексов, выделять лизоцим, обеспечивающий бактериальное действие, вырабатывать интерферон, который ингибирует размножение вирусов, фибронектин, имеющий ключевое значение в процессе адгезии. Макрофаги продуцируют пироген, который воздействует на центр терморегуляции, что способствует повышению температуры, необходимому для борьбы с инфекцией. Еще одна из важных функций макрофага – «представление» чужеродных антигенов. Поглощенный антиген расщепляется в лизосомах, его фрагменты, выйдя из клетки и взаимодействуя на ее поверхности с молекулой HLA‑DR‑подобного белка образуют комплекс, выделяющий интерлейкин I, который поступает к лимфоцитам, что обеспечивает в последствии иммунный ответ.
Помимо перечисленных, макрофаги обладают еще рядом важных функций, например, продуцирование тканевого тромбопластина, который помогает при свертывании крови.
