Фиксированные клетки соединительной ткани.

    Всё многообразие  клеток соединительной ткани во взрослом организме можно разделить на две большие группы:

1. клетки осёдлые (резистентные), фиксированные в строме различных органов и в стенках сосудов, в том числе в стенках магистральных, самых крупных артерий, в  аорте и в венах. Они выполняют опорную (биомеханическую) функцию и относятся к группе так называемых стромальных механоцитов.
2. клетки мобильные, мигрирующие из костного мозга по кровеносному руслу в различные органы и ткани, они  реализуют защитно-трофическую функцию соединительной ткани.

      В эмбриогенезе первая группа клеток возникает из мезенхимы тела зародыша,  вторая группа - развивается из мезенхимы желточного мешка и затем эти клетки мигрируют в тело зародыша,  заселяя  последовательно вначале печень, затем селезенку,   и на поздних стадиях эмбриогенез - уже сформированный  костный мозг в длинных трубчатых и  в плоских костях, где остаются  постоянно.

      В постнатальном онтогенезе в собственно соединительной ткани функционируют -  перициты (pericyte) или периваскулярные клетки (pericapillary cells), которые их первооткрыватель Марчанд (Мarchand) называл адвентициальными клетками (adventitial sells).  Однако большинство отечественных авторов выделяют дифференциальные признаки,  отличающие перициты от адвентициальных клеток, которые тоже расположены вдоль сосудов, считая последние  предшественниками фибробластов, при этом  четко определяются  стадии созревания фибробластов от адвентициальных клеток до зрелой формы – фиброцита, что составляет фибробластический ряд или фибробластический дифферон.

    На протяжении практически всего XX века  функциональное назначение перицитов  оставалось неясным. В настоящее время общепризнан тот факт, что это - малодифференцированные  полипотентные клетки, которые, по мнению ряда авторов  (Ross et al., 1970), образуют все остальные клеточные элементы соединительной ткани - стромальные механоциты.  К ним относятся,  в частности, эндотелиальные клетки, фибробласты и ретикулярные клетки. Перициты могут  дифференцироваться  также в остеобласты и хондробласты   в процессе эктопического костеобразования (Urist et al., 1967-1977 гг.).

    Индукционный остеогенез, в результате которого образуется эктопическая костная ткань, на мой взгляд,  черезвычайно интересный феномен.  На его анализе я ещё отановлюсь подробнее. Сейчас отмечу, что перицитам  приписывается, таким образом, способность образовывать детерминированные механоциты собственно соединительной ткани и при действии индуцирующих остеогенных  факторов - индуцированные механоциты, в частности,   хондробласты и остеобласты, которые существуют временно, до тех пор, пока действует индуцирующий фактор (А. Я. Фриденштейн, К. С. Лалыкина 1973).

   Следует отметить, что основатель экспериментальной гематологии А. А. Максимов также считал, что в постнатальном периоде продолжают существовать полипотентные клетки, он называл их недифференцированными мезенхимными клетками, которые должны иметь тесную связь с сосудами.

     Гистогенез перицитов очень тесно связан с  эндотелиальными клетками. Перициты располагаются кнаружи от эндотелия вдоль длинной оси капилляра и представляют собой вытянутые клетки с множеством отростков различной длины, которые  со всех сторон окружают и плотно прилегают к кровеносным капиллярам, прободают базальный слой и подходят к эндотелиоцитам. Следует подчеркнуть, что каждый эндотелиоцит контактирует с отростками перицитов  (рис. 1, 2:  обе фотографии опубликованы на сайте http://www.tryphonov.ru).

 Рис.1 Электронная микрофотография поперечного сечения фенестрированного кровеносного капилляра и его перицитов (схематическое изображение).
(A. Sato, S. Miyoshi. Anat. Rec.- 1990.- № 226. Р. 288-294).

Рис.2 Микрофотография кровеносного капилляра, полученная с помощь сканирующего электронного микроскопа (×5000). Перициты своими мощными длинными и короткими отростками со всех сторон охватывают кровеносный капилляр.  (T. Fujiwara, Y. Uehara. Am. J. Anat .- 1984.-170.-Р. 39-54).

    В цитоплазме перицитов обнаружены фибриллярные структуры, с помощью которых реализуется  механизм центральной регуляции  кровотока (C. Peppiatt, С. Howarth, et. al, 2006), суть которого заключается в следующем. К каждому перициту подходит окончание аксона симпатического нерва (нервы сопровождают сосуды вплоть до самых мелких капилляров), он как бы инвагинируется  (погружается) в плазмалемму пенрицита, образуя синапсоподобную структуру для передачи нервных импульсов. Нервное возбуждение  по фибриллам в цитоплазме перицита передается эндотелиальной клетке, в результате чего она накапливает жидкость и разбухает или, наоборот, теряет жидкость и уменьшается в размере, что приводит, в свою очередь, к периодическому расширению или сужению просвета капилляра.

     Другой механизм регуляции кровотока в терминальном русле связан с поддержанием тонуса гладкомышечных клеток (ГМК) в стенках артериол и венул.  Начиная от этих сосудов, ГМК становятся затем важнейшим компонентом стенок всех крупных артерий и вен, в том числе аорты. Их популяция сохраняет способность к самоподдержанию  на протяжении всей жизни организма, что свидетельствует о наличии среди них стволовых клеток, к которым относят перициты (А. Хэм, Д. Кормак, 1983).

    Недавно показано (K. Bostrom,  K. Watson, S. Horn, et al. 1993;  E. R. Mohler, M.K. Chawla, A. W. Chang, et al. 1999;  Y. Tintut, Z. Alfonso, T. Saini et al. 2003), что из ГМК аорты телят при длительном культивировании (11-18 пассажей) из фибробластоподобных клеток можно выделить популяцию малодифференцированных клеток, которые способны дифференцироваться в    ГМК, а также формировать популяцию  хондроидных и остеогенных   клеток.

   ГМК образуют одноименную ткань в трубчатых органах (бронхиальном древе и в кишечном тракте,  обнаружены они также во многих структурных компонентах сердца, что не вызывает удивления, потому что сердце является  производным сосудистой стенки. Однако их роль и назначение в стромальных компонентах сердца мало изучены.

    Эндотелиальные клетки и перициты  кровеносных  капилляров в соединительной ткани располагаются на общей базальной мембране,  эндотелий - с внутренней стороны сосуда, перициты, как правило, – с внешней стороны. Базальная мембрана является продуктом их обоюдной синтетической деятельности. В  состав базальной мембраны входят вещества, играющие   важную роль в её организации и функции, в том числе  коллаген IV, который   называют ещё коллагеном базальных мембран (Garrone, 1986). Он является её обязательным компонентом (Hishida et al., 1986). При взаимодействии молекул коллагена IV типа формируется остов базальной мембраны - трехмерная объемная сеть, которая является её основой и на которой располагаются остальные ее компоненты (В. В. Куприянов с соавт., 1985).

       В настоящее время описано 28 типов коллагена, которые кодируются более чем 40 генами. Однако более 90 % всего коллагена в структурных элементах соединительной ткани приходится на коллагены I, II, III и IV типов.  Коллаген I типа (самый архетипичный), находится, главным образом, в костях и в коже. Коллаген II типа входит в состав гиалиновых и фиброзных хрящей. Коллаген III типа формирует ретикулярные волокна, их  ещё  называют аргирофильными волокнами, так как они хорошо импрегнируются солями серебра.  Они входят в состав базальных мембран, располагаются вокруг сосудов, в том числе капилляров, в состав нервных волокон.  Вместе с ретикулярными клетками, которые их образуют, формируют сетчатую строму кроветворных органов. Строма грануляционной ткани также имеет аргирофильную сетчатую структуру. И,  наконец, коллаген IV типа (как отмечалось выше)  локализуется в базальных мембранах.

   Наряду с  коллагеновыми и ретикулярными   волокнами в соединительной ткани имеются также эластические волокна. Их синтезируют, преимущественно, ГМК. Они образуют эластические мембраны в крупных артериях и в аорте, а также обеспечивают работу струн клапанов сердца.

    Кроме структурной, обеспечивающей  механическую прочность соединительнотканной стромы органов, коллаген выполняет важную морфогенетическую функцию, которая реализуется в процессе регенерации тканей. Смысл её заключается в том, что коллаген влияет на пролиферацию и дифференцировку клеток. Допускается, что в коллагеновых волокнах имеются полипептидные участки, детерминанты, которые передают контактирующим с ними клеткам сигналы, специфически влияющие на их метаболизм. Коллагеновые детерминанты  разрушенных коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон  регулируют, очевидно, пролиферацию и созревание мигрирующих мезенхимальных стволовых клеток (МСК) и их потомков из костного мозга для построения грануляционной ткани.

    Фибриллярные компоненты, таким образом, присутствуют во всех органах  и тканях,  их выработка,  а также синтез основного вещества (гликозоаминогликанов) является главным проявлением функции стромальных механоцитов соединительной ткани.

   Межклеточное вещество хрящевой,  костной ткани и тканей зубов обеспечивается синтетической деятельностью так называемых специализированных фибробластов – соответственно хондробластов,  остеобластов и одонтобластов, которые дифференцируются в зрелые клетки, соответственно хондроциты, остеоциты и одонтоциты. В составе этих тканей имеются камбиальные клетки, которые   поддерживают пул зрелых клеток в течение всей жизни.  Подробнее о закономерностях клеточных дифференцировок в процессе регенерации костной ткани я остановлюсь в следующих статьях.

Основные выводы изложенного материала:

1. Клетки, фиксированные в соединительной ткани – стромальные механоциты - в эмбриогенезе возникают из  мезенхимы тела зародыша.
2.  В постнатальном онтогенезе они локализуются в строме различных органов и в стенках сосудов. Опорная (биомеханическая) функция – их важнейшая функция   в организме.
3. Считается, что стволовыми клетками  стромальных механоцитов собственно соединительной ткани, в том числе эндотелиальных, гладкомышечных, ретикулярных клеток и фибробластов являются перициты. В прцессе индукционного остеогенеза они способны дифференцироваться также в  хондробласты и остеобласты.
4. В специализированных разновидностях соединительной ткани - в костной и  хрящевой ткани, а также   в тканях зуба существуют камбиальные клетки, которые поддерживают пул соответственно остеобластов, хондробластов и одонтобластов.
5. Перициты локализуются в стенках сосудов и их гистогенез тесно связан с  эндотелиальными клетками.
6. Через синапсы, расположенные на поверхности перицитов, осуществляется один из механизмов центральной регуляции кровотока.
7. Стромальные механоциты, кроме основного вещества (гликозоаминогликанов), синтезируют различные типы коллагенов, в том числе коллагены I, II, III и IV типов, которые, выполняя опорнуюфункцию, влияют   на пролиферацию и дифференцировку контактирующих с ними клеток.
8.  Морфогенетическая функция коллагена, играет определяющую роль в процессах  формировании грануляционной ткани потомками МСК,  мигрирующими из костного мозга и вступающими в контакт с детерминантами разрушенного коллагена.