Отечественные традиции в исследовании свойств соединительной ткани.

     Целый ряд ключевых моментов в изучении структуры, функции, свойств соединительной и кроветворной тканей традиционно связаны с именами   отечественных исследователей. В блестящих работах И. И. Мечникова, А. А. Максимова, А. А. Заварзина и многих других ученых можно проследить все этапы развития гистологии конца XIX, начала и середины ХХ вв. Полученные ими результаты и по сей день служат исходным моментом и источником вдохновения для многих современных исследователей

    Илья  Ильич Мечников (1845-1916 гг.) еще при жизни был признан Гордостью России. Врач, многогранный ученый, обнаружил и описал явление фагоцитоза и  сформулировал основные положения патологии воспаления, создав фагоцитарную теорию иммунитета, за что в 1908 г. вместе с П. Эрлихом был награжден Нобелевской премией в области физиологии и медицины. Он первым пришел к мысли о том, что в процессе фагоцитоза, возникшего в эволюции как форма внутриклеточного пищеварения и закрепившегося за многими клетками, реализуется  важный защитный механизм, характерный для целого ряда клеток именно  соединительной ткани. И. И. Мечников предложил объединить все фагоцитирующие клетки соединительной ткани в макрофагическую систему,  принимающую  участие в общих и в местных защитных реакциях организма. Он - мой соотечественник, родился в Харьковской губернии. В Днепропетровске, где я живу, крупнейший в городе лечебный центр - Областная больница носит его имя. Мы её так и называем больница Мечникова.

     Александр Александрович Максимов (1874- 1928 гг.) — выдающийся российский учёный, гистолог и эмбриолог, основатель экспериментальной морфологии соединительной ткани и крови. Он впервые высказал идею о существовании стволовой клетки, единой для кроветворных, а возможно, и для других элементов тканей внутренней среды в постнатальном онтогенезе. Введенные им в науку понятия о стволовых клетках лежат в основе современной клеточной биологии и регенеративной медицины. Именно А. А. Максимов дал экспериментальное и научное обоснование унитарной теории кроветворения, основные положения которой он изложил в своем  программном докладе «Лимфоцит как общая стволовая клетка различных элементов крови в эмбриональном развитии и постфетальной жизни млекопитающих», сделанном 1 июня 1909 г. на чрезвычайном заседании Берлинского гематологического Общества. Гениальное прозрение исследователя, который мог не только смотреть в микроскоп, но и глубоко проникать в суть того, что он видит, надолго опередило своё время.

     Только в 1961 году J. E. Till и  E. A. McCullch, используя разработанный ими метод клонирования клеток костного мозга в селезенке летально облученных мышей, подтвердили его мысли,  получив данные о том, что в постнатальном онтогенезе млекопитающих в костном мозге сохраняются стволовые кроветворные клетки (СКК), единые для всех ростков кроветворения. После публикации их известной работы “A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells” (Rad. Res., 1961, v.14, N 2, p. 213-222), началась интенсивная  разработка методов клонирования СКК in vivo и  in vitro. Уникальность кроветворной ткани как биологической модели, впервые продемонстрированная А. А. Максимовым, до сих пор с успехом используется в новейших разработках специалистами в области клеточной биологии.

     Александр Александрович  Богомолец (1881-1946 г.г.), биолог, патофизиолог, 7-й президент АН Украины(1930-1946), первым предложил называть соединительную ткань «физиологической системой соединительной ткани». Он впервые сформулировал такое понятие как «реактивность соединительной ткани».  Ученики его школы показали, что замедление  заживления ран, в том числе,  срастания переломов, напрямую связано с этим её свойством. А. А. Богомолец отмечал важную роль соединительной ткани в процессе старения организма. Он писал, что «старение начинается именно с соединительной ткани», происходит  «…созревание клеточных коллоидов и мицеллоидов, превращение их в преципитаты и флокуляты, образующие биологически инертные включения, тормозящие жизнедеятельность клеток". Эти выводы подтверждают современные исследования. Показано, что  с возрастом в соединительной ткани происходят изменения, которые нарушают ее функцию. Так, в строме органов уменьшается количество клеток соединительной ткани, снижается их пролиферативная активность, меняется структура и функциональная активность коллагена,  замедляется его самообновление. В основном веществе соединительной ткани уменьшается количество гиалуроновой кислоты, что снижает способность тканей  организма удерживать воду, увеличивается количество хондроитинсульфата в сосудистой стенке, что способствует кальцификации сосудов, так как сульфатированные гликозаминогликаны обладают сродством к ионам кальция.

     В изучение функций и структуры соединительной ткани большой вклад внёс Алексей Алексеевич Заварзин. В своих сочинениях  (Очерки эволюционной гистологии крови и соединительной ткани (1945-1947г.г.),  Руководство по гистологии (в соавторстве с С. И. Щелкуновым)– 1954 г.) он справедливо считал, что рассматривать гистогенез соединительной ткани необходимо в неразрывном единстве с гистогенезом крови. Григорий Константинович Хрущов (1897-1962). Развивая идеи И. И. Мечникова об эволюции защитных сил организма в борьбе с инфекциями и повреждениями тканей, разрабатывал вопросы о стимулирующей роли лейкоцитов крови в восстановительных процессах.

     Александр Яковлевич Фриденштейн  (1924-1997 гг.) и Николай Григорьевич Хрущов (1932-2009 гг.) – их, к великому моему сожалению, уже нет в живых, но  я их с полным правом и с большой благодарностью могу назвать своими учителями. С ними я общалась и   внимательно прислушивалась к их советам, их труды стали моими настольными книгами.

     А. Я. Фриденштейн и сотрудники руководимой им лаборатории иммуноморфологии ИЭМ  им. Н. Ф. Гамалеи разрабатывали в то время проблему кроветворного микроокружения,  методы выращивания, как они считали, стромальных механоцитов в культурах и их клонирование, исследовали их свойства и распределение  в кроветворной ткани. Они показали, что при монослойном культивировании клеток костного мозга образуются колонии-клоны  фибробластов, которые при обратной трансплантации в организм (в диффузионных камерах или в открытых системах под почечную капсулу) образуют костную ткань.Изучая свойства этих клеток, Александр Яковлевич пришёл к выводу о том, что в организме существуют два вида остеогенных клеток-предшественников. Первый из них - детерминированные остеогенные клетки-предшественники (ДОКП),  которые, для реализации своих костеобразовательных потенций  не нуждаются в воздействии экзогенных индукторов. Они формируют костную ткань в эмбриогенезе и за их счет в постнатальном онтогенезе  обновляется в процессе физиологической регенерации и восстанавливает свою целостность после повреждения костная ткань. И второй вид - индуцибельные остеогенные клетки-предшественники (ИОКП). К ним, как считал Александр Яковлевич, относились клетки соединительной ткани других органов, которые при воздействии индукторов остеогенеза тоже могли формировать костную ткань, существовавшую до тех пор, пока действовал индуктор. Эти клетки также обладали значительным пролиферативным потенциалом. А. Я. Фриденштейн полагал, что  клетки,  образующие колонии–клоны  фибробластов в монослойных культурах,  являются именно  ДОКП. Это была ошибочная точка зрения. Он наделил их свойствами стволовых клеток, хотя по своему фенотипу они принадлежали к фибробластам, вполне дифференцированным клеткам.

     В то время считался незыблемым тот факт, что механоциты, к которым относятся клетки соединительной ткани, синтезирующие коллаген, а это - фибробласты и их разновидности в специализированных тканях (остеобласты, хондробласты и др.), не  способны к миграции по кровеносному руслу. К этой категории клеток были причислены и клетки,  образующие колонии фибробластов в монослойных культурах костного мозга. А. Я. Фриденштейн считал, что в костном мозге они формируют микроокружение для СКК и не имеют с ними гистогенетической связи.

    В 1975 г. вышла в свет монография Н. Г. Хрущова «Гистогенез соединительной ткани», не большая по объему, но очень ёмкая по глубине изложенной в ней мысли о том,  что в постнатальном онтогенезе млекопитающих  существуют две популяции фибробластов, имеющих разное биологическое предназначение. Автор обобщил результаты собственных многолетних исследований и многочисленные данные, уже существовавшие на тот момент, о том, что в очаг асептического воспаления и в заживающие раны  на самых ранних стадиях репаративного процесса из костного мозга мигрируют клетки. Они дифференцируются в типичные фибробласты, синтезирующие коллаген и межклеточное вещество соединительной ткани и замещаются затем фибробластами местной соединительной ткани. Было высказано предположение, что мигрирующие фибробласты  дифференцируются из стволовых кроветворных клеток (СКК).

     Метод монослойного культивирования клеток костного мозга я использовала в своей работе (1975-1983 гг.) для количественного учета колоний фибробластов при культивировании костного мозга из длинных трубчатых костей  собачек, которым удлиняли голень по методу Г. А. Илизарова. В получении результатов исследования мне помогал замечательный коллектив сотрудников, которым я бесконечно благодарна. Подробно о том, где, как и в каких условиях проводились исследования я пишу  на этом сайте в страничке «Обо мне». Суть моих исследований заключалась в том, что, интенсивное накопление клоногенных фибробластов в зоне формирования костной ткани при удлинении конечности происходило только в период формирования дистракционного регенерата - грануляционной ткани. Количество этих клеток в костном мозге интактных костей при этом уменьшалось. Этот процесс    сопровождался также уменьшением эритроцитов в крови животных – развивалась анемия. Как только прекращалось удлинение конечности и, соответственно, формирование дистракционного регенерата и начинался процесс его перестройки в костную ткань, количество клоногенных фибробластов в интактных костях нормализовалось. Исчезала анемия. Полученные данные чётко  свидетельствовали о том, что, клоногенные фибробласты из костного мозга:

   1. относятся к  клеткам, которые способны к миграции через кровоток из костного мозга интактных костей, где их количество уменьшается, в удлиняемую кость - зону формирования костной ткани, где их количество увеличивается, т.е. являются мигрирующими механоцитами;

     2. реагируют на индукторы остеогенеза, которые появляются в крови после повреждения костной ткани и мобилизуют их миграцию из интактных участков костного мозга в зону формирования костной ткани;

    3. принимают участие только в формировании костного регенерата – сосудов и стромы грануляционной ткани;

   4. не участвуют в перестройке костного регенерата в костную ткань, следовательно,  не являются собственно остеогенными клеткамии, которые фиксированы  в костной ткани и не способны к миграции по кровеносному руслу;

   5. тесно связаны с кроветворными клетками  и увеличение их количества в организме сопровождается уменьшением кроветворных клеток в костном мозге.

     Из всего сказанного следовало, что клетки, образующие колонии фибробластов в монослойных культурах костного мозга, не являются ДОКП и относятся  к категории ИОКП, которые локализуются в костном мозге и гистогенетически связаны с СКК. Когда мои исследования  были закончены, я приехала в Москву и доложила их результаты на заседании сотрудников лаборатории иммуноморфологии, которой руководил А. Я. Фриденштейн. После длительного обсуждения и разбора полученных данных, Александр Яковлевич не согласился с моей трактовкой полученных данных, но, сказал, что я, как автор, имею право на свою трактовку и дал добро на защиту диссертации, предложив свои услуги в качестве рецензента. Это был поступок настоящего учёного.

    Сейчас  уже общепринятым является тот факт, что в костном мозге существует  популяция мигрирующих механоцитов,  о которых впервые заявил Н. Г. Хрущов и наличие которых подтвердила я в своих исследованиях. Эти клетки  называют сейчас  мезенхимальными стволовым   клетками (МСК). По многочисленным данным (в основном, зарубежных авторов)   эти клетки обладают способностью дифференцироваться в фибробласты, остеобласты, хондробласты,  адипоциты, эндотелиальные и гладкомышечные клетки.   Их культивируют, трансплантируют в поврежденные органы для стимуляции репаративных процессов. Создано новое направление в медицине, получившее бурное развитие в последние десятилетия - регенеративная  медицина. Однако, по-прежнему,  исследователи считают, что МСК в постнатальном онтогенезе  гистогенетически не связаны с СКК и  являются  компонентом их микроокружения в костном мозге.

     "Открытие"  зарубежными исследователями способности клоногенных фибробластов костного мозга к миграции спустя десятилетие после наших публикаций  в центральной печати (Бюлл. экспер. биол. и мед., 1980, №4, с.489-490;  Онтогенез, 1983, №2, с. 146-151; №6, с. 617-623 и защиты моей диссертации "Реакция клеток костного мозга у собак на репаративную регенерацию при удлинении голени по Илизарову", которая состоялась в ИБР в Москве в  1983 г, лишний раз подтверждает справедливость поговорки о том, что нет пророка в своем Отечестве. Однако наши данные, по-прежнему, являются пионерскими, поскольку дают ответ на вопрос:  зачем организму нужны два вида механоцитов: фиксированные и мигрирующие и можно ли ставить знак равенства между теми и другими. И, наконец,  можно ли МСК наделять свойствами стволовых в общепринятом понимании,  т.е  способными поддерживать в течение всей жизни организма пул тех дифференцированных клеток, которые они образуют.  Появились сенсационные "факты" о  способности ММСК дифференцироваться в паренхиматозные элементы, придумали даже термин для обозначения этого феномена - " высокая пластичность стволовых клеток".  Всё это внесло сумятицу в фундаментальные представления о фенотипе  стволовых и дифференцированных клеток.  Основные усилия были направлены  на поиск и разработку методов практического применения ММСК. Теоретические исследования в этом направлении значительно отстали и по образному определению Члена корреспондента РАМН В. С. Репина находятся в настоящее время "в серой зоне неопределенности знаний".

     Таким образом, традиционная для гистогенеза соединительной ткани проблема взаимоотношений между "лимфоцитами, макрофагами и фибробластами", не имеет окончательного решения и на сегодняшний день, а наоборот, выглядит ещё более запутанной. В своих публикациях на сайте я хочу внести ясность во многие аспекты этой проблемы.