Базальная мембрана — особый вид внеклеточного матрикса, имеет вид листа или пластинки толщиной 20-200 нм и состоит из специальных белков, служащих для соединения клеток различного типа (эпителиальных, мышечных, шванновских) с окружающей соединительной тканью. Базальная мембрана состоит из двух слоев — lamina lucida (светлого слоя) толщиной 10-50 нм, примыкающего к плазмолемме, и lamina densa (электронно-плотного слоя, варьирующего по толщине). Основа lamina lucida и lamina densa — трёхмерная сеть, состоящая преимущественно из коллагена типов IV, XV и XVIII, с которым связаны ламинин, энтактин и гепарансульфат протеогликаны.
• Функции. Базальная мембрана объединяет клетки, способствуя их организации в пласт, препятствует инвазии эпителиальных клеток в подлежащую соединительную ткань, фильтрует макромолекулы (например, в почке lamina densa задерживает молекулы с Mr более 50 кД).
• Якорные волокна. Большинство базальных мембран прочно соединено с рыхлой соединительной тканью. Базальные мембраны многослойного эпителия кожи, пищевода, роговицы и амниона короткими (якорными) волокнами связаны с якорными пластинками в подлежащей соединительной ткани. Якорные волокна состоят в основном из коллагена типа VII, якорные пластинки содержат коллаген типа IV. Якорные волокна также соединяют между собой якорные пластинки в строме. В итоге образуется плотная сеть переплетённых волокон, стабилизирующая базальную мембрану в тканях, подверженных значительным воздействиям на сдвиг.
Клетки соединительных тканей
Клетки соединительных тканей разнообразны. Это фибробласты, фиброциты, хондробласты, хондроциты, остеобласты, остеоциты, макрофаги, тучные клетки, лейкоциты, плазмоциты, перициты, адипоциты.
Клетки соединительных тканей подразделяют на две группы — резиденты и иммигранты.
• Резиденты — фибробласты и фиброциты (волокнистая соединительная ткань), хондробласты и хондроциты (хрящевая ткань), остеобласты и остеоциты (костная ткань), тучные клетки, адипоциты, макрофаги.
• Иммигранты — лейкоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты, лимфоциты). При возникновении очагов воспаления эти клетки выходят из кровотока в соединительную ткань. Лимфоциты, осуществляющие иммунологический надзор, постоянно циркулируют между кровью, соединительными тканями, лимфой.
В зависимости от выполняемой функции клетки соединительных тканей можно разделить на ответственные за синтез молекул внеклеточного вещества, ответственные за накопление и метаболизм жира, клетки с защитными функциями.
Фибробласты и фиброциты
Фибробласт (рис. 6-31А) секретирует компоненты внеклеточного матрикса, способен к пролиферации и миграции. Фибробласт — упло- щённая клетка звездчатой формы, образует широкие клиновидные отростки; содержит крупное овальное ядро с несколькими ядрышками. Размер клетки изменчив. Фибробласт интенсивно синтезирует белок, поэтому его цитоплазма содержит в большом количестве цистерны гранулярной эндоплазматической сети, хорошо выраженный комплекс Гольджи, много митохондрий. Имеются лизосомы и секреторные гранулы, гликоген, многочисленные микрофиламенты и
Рис. 6-31. Фибробласт (А) и фиброцит (Б). Фибробласт (активная форма клетки) содержит хорошо выраженные органеллы: гранулярную эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии. Фибробласт образует крупные удлинённые отростки. В фиброците органелл значительно меньше, клетка лишена отростков и имеет веретеновидную форму. [17]
микротрубочки. К фибробластам относят также липофибробласты и миофибробласты (см. главу 7).
Фибробласты синтезируют коллагены, эластин, фибронектин, гликозаминогликаны, протеогликаны и другие компоненты внеклеточного матрикса. Фибробласты вырабатывают различные цитокины — колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов (G-CSF) и колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF). Фибробласты костного мозга секретируют ИЛ3 и ИЛ7.
Фиброцит (рис. 6-31Б) — зрелая форма фибробласта, присутствующая в плотной оформленной соединительной ткани. Фиброцит имеет веретенообразную форму. Уплотнённое ядро вытянуто и расположено вдоль клетки. Имеются рассеянные цистерны гранулярной эндоплазматической сети, небольшое количество митохондрий. Функция фиброцита заключается в поддержании тканевой структуры путём непрерывного (хотя и медленного) обновления компонентов внеклеточного матрикса.
Липофибробласты содержат многочисленные жировые капли, гранулы гликогена, сократительные белки, накапливают ретиноиды, присутствуют в интерстиции межальвеолярных перегородок лёгких и некоторых других органов. Липофибробласты сходны с адипоцитами, ГМК, миофибробластами, перицитами и жиронакапливающими клетками печени.
Макрофаги
Макрофаг — дифференцированная форма моноцитов. Макрофаги — профессиональные фагоциты, они найдены во всех тканях и органах. Это очень мобильная популяция клеток. Продолжительность жизни — месяцы. Тканевые макрофаги сохраняют некоторую способность к делению. Макрофаги подразделяют на резидентные и подвижные. Среди резидентных макрофагов различают свободные (имеющие округлую форму) и фиксированные макрофаги — звездообразной формы клетки, прикрепляющиеся своими отростками к внеклеточному матриксу или другим клеткам. Подвижные макрофаги — популяция переселяющихся макрофагов.
Строение макрофага (рис. 6-32) зависит от его активности и локализации. Диаметр клетки — около 20 мкм. Ядро неправильной формы, с углублениями. В цитоплазме присутствуют митохондрии, свободные рибосомы, хорошо выраженный комплекс Гольджи, мультивезикулярные тельца, гранулярная эндоплазматическая сеть, лизосомы, фаголизосомы и остаточные тельца, материал которых может выделяться из макрофага путём экзоцитоза. В лизосомах присутствуют бактерицидные агенты (миелопероксидаза, лизоцим, протеиназы, кислые гидролазы, катионные белки, лактоферрин, супероксид дисмутаза — фермент, способствующий образованию H2O2, OH-, O2-).
Рис. 6-32. Макрофаг. Ядро неправильной формы, с выемками. В цитоплазме присутствуют рибосомы, митохондрии, мультивезикулярные тельца. Хорошо развиты комплекс Гольджи и гранулярная эндоплазматическая сеть. Имеются многочисленные лизосомы. Характерно наличие фагосом, фаголизосом, остаточных телец. Клетка образует цитоплазматические отростки, участвующие в миграции и фагоцитозе. [17]
Под плазмолеммой в большом количестве присутствуют актиновые микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные филаменты, необходимые для миграции и фагоцитоза.
Факторы хемотаксиса. Макрофаги мигрируют по градиенту концентрации некоторых факторов, вырабатываемых другими клетками. Факторы хемотаксиса для макрофагов секретируют активированные T-лимфоциты, мигрировавшие в очаг воспаления нейтрофилы. Факторами хемотаксиса для макрофагов служат также компоненты комплемента C5a, C3 и лейкотриен LTB4, бактериальные продукты, лимфокины из активированных лимфоцитов, фрагменты фибронектина. Функции макрофага. Макрофаги — профессиональные фагоциты. Макрофаги фагоцитируют деградированные белки, старые и дефектные эритроциты и другие клетки крови; обломки клеток и тканевого матрикса. Неспецифический фагоцитоз характерен для альвеолярных макрофагов, захватывающих пылевые частицы различной природы, сажу и т.п. Специфический фагоцитоз происходит при взаимодействии макрофага с опсонизированной бактерией.
Система мононуклеарных фагоцитов. Макрофаги соединительной ткани — часть системы мононуклеарных фагоцитов. Клетки системы мононуклеарных фагоцитов отличаются от других фагоцитирующих клеток по трём критериям: имеют морфологию макрофагов, происходят из моноцитов или их предшественников в костном мозге, их фагоцитарную активность модулируют Ig и компоненты комплемента. В систему мононуклеарных фагоцитов входят гистиоциты (тканевые макрофаги), альвеолярные макрофаги, остеокласты, звездчатые макрофаги печени (звездчатые макрофаги), клетки Лангерханса эпидермиса (внутриэпидермальные дендроциты) , клетки Хофбауэра хориона, гигантские клетки инородных тел и, вероятно, клетки микроглии ЦНС.
Тучная клетка
Тучные клетки морфологически и функционально сходны с базофилами крови, но это различные клеточные типы. Тучная клетка, как и базофил, происходит из предшественника в костном мозге, но окончательную дифференцировку проходит в соединительной ткани. Тучные клетки — резидентные клетки соединительной ткани. Их особенно много в коже, в слизистой оболочке органов дыхательной и пищеварительной систем, вокруг кровеносных сосудов. Тучная клетка (рис. 6-34) содержит многочисленные модифицированные лизосомы — крупные метахроматические гранулы. В мембрану клетки встроены различные рецепторы, в том числе рецепторы к Fc-фрагменту IgE. Гранулы тучной клетки. Тучные клетки синтезируют и накапливают в гранулах разнообразные биологически активные вещества, медиаторы и ферменты: гепарин (гепаринсульфат), гистамин, триптазу, химазу, эластазу, дипептидазу, активатор плазминогена, кислые гидролазы, фактор хемотаксиса эозинофилов (ECF), фактор хемотаксиса нейтрофилов (NCF). Основной компонент гранул тучных клеток — отрицательно заряженный сульфатированный гликозаминогликан гепарин, синтезируемый и запасаемый исключительно тучными клетками. Гистамин вызывает сокращение ГМК, гиперсекрецию слизи, увеличение проницаемости сосудов с развитием отёка.
Функции тучной клетки. Тучная клетка участвует в воспалительных и аллергических реакциях. Активация и дегрануляция тучных клеток, как и базофилов, опосредована IgE.
Плазматическая клетка
Плазматическая клетка (плазмоцит) образуется из B-лимфоцита в результате его активации антигеном. Активированный В-лимфоцит делится около 5 дней и, образуя клон, дифференцируется в плазматическую клетку или в В-клетку памяти. Плазматические клетки продуцируют иммуноглобулины и служат главными эффекторными клетками гуморального иммунитета. Плазматическая клетка синтезирует АТ одного типа. Плазматические клетки редко встречаются в периферической крови, в основном они присутствуют в костном мозге,
Рис. 6-34. Тучная клетка. Ядро округлое, умеренно развиты гранулярная эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи; содержит многочисленные крупные гранулы, варьирующие по структуре и плотности. [17]
лимфатических узлах и селезёнке, а также в рыхлой соединительной ткани слизистых оболочек.
Плазматическая клетка (рис. 6-35) имеет округлую форму или форму веера, диаметр 8-15 мкм. Плазматическая клетка содержит большое овальное эксцентрически расположенное ядро с характерными глыбками гетерохроматина. Эухроматин занимает меньший объём ядра, но именно с ним связывают транскрипцию генов, кодирующих иммуноглобулины. Отношение объёма ядра к объёму цитоплазмы очень велико и колеблется от 2:1 до 1:1. В цитоплазме — хорошо развитый комплекс Гольджи и масса крупных цистерн гранулярной эндоплазматической сети, концентрически расположенных вокруг ядра. Продолжительность жизни плазматической клетки — 4-5 дней.
Перициты
Перициты — отростчатые клетки, примыкающие снаружи к капиллярам, наиболее многочисленны в посткапиллярных венулах. Овальной формы клетки образуют длинные, расположенные вдоль сосуда пер-
Рис. 6-35 Плазматическая клетка. Хорошо развитые гранулярная эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи свидетельствуют об активном синтезе и секреции белка. [17]
вичные отростки, от которых под прямым углом отходят более тонкие и короткие вторичные отростки, охватывающие капилляр или посткапиллярную венулу. Для перицита характерны дисковидное ядро, обычный набор органелл, мультивезикулярные тельца, микротрубочки и гликоген. В области, обращённой к стенке сосуда, цитоплазма перицита содержит пузырьки. Около ядра и в отростках присутствуют сократительные белки, в т.ч. актин и миозин. Перициты покрыты базальной мембраной, но тесно связаны с эндотелиальной клеткой, т.к. базальная мембрана между ними может и отсутствовать. Перициты имеют общие свойства с ГМК (экспрессия гладкомышечного актина, виментина) и способны сокращаться в ответ на ангиотензин II, серотонин, ацетилхолин, АТФ, эндотелин-1, регулируя просвет сосуда. При заживлении ран и восстановлении сосудов перициты дифференцируются в ГМК. Наконец, перициты участвуют в фагоцитозе остатков базальной мембраны.
Адипоциты
Среди адипоцитов различают клетки белого и клетки бурого жира. Клетка белого жира. В ходе дифференцировки в цитоплазме мезенхимной клетки появляются капельки жира, сливающиеся по мере увеличения их количества. Дифференцированный адипоцит — крупная округлая клетка диаметром до 120 мкм, содержит одну крупную каплю жира, оттесняющую на периферию цитоплазму и все органеллы. В цитоплазме, узким ободком окружающей каплю жира, находятся сплющенное ядро, свободные рибосомы, гладкая и гранулярная эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи и митохондрии. Адипоциты секретируют гормон лептин, взаимодействие которого с рецепторами нервных клеток вентромедиального и латерального ядер гипоталамуса ведёт к включению центральных механизмов пищевого поведения; лептин противодействует накоплению жировой ткани. Помимо лептина, адипоциты секретируют множество других биологически активных веществ и имеют рецепторы ко многим гормонам. Клетка бурого жира содержит множество мелких жировых капель и крупных митохондрий. В буром адипоците функционирует естественный механизм разобщения окислительного фосфорилирования, что биологически полезно как способ образования тепла. Бурый цвет клетки и ткани в целом обусловлен присутствием железосодержащих пигментов в митохондриях. Активированная гормон-чувствительная липаза гидролизует триглицериды в жирные кислоты и глицерол. Освобождаемые жирные кислоты метаболизируют с образованием тепла. Повышенное теплообразование объясняется наличием во внутренней мембране митохондрий трансмембранного белка термогенина. Термогенин разрешает обратный ток протонов, предварительно транспортированных в интермембранное пространство, без прохождения через систему АТФ-синтетазы. Таким образом, энергия, генерируемая протонным током, не используется для синтеза АТФ, а рассеивается в виде тепла.
Виды соединительных тканей
Различают волокнистые соединительные ткани и соединительные ткани со специальными свойствами. Волокнистые соединительные ткани (в зависимости от количества волокон и основного вещества во внеклеточном матриксе) делят на рыхлую и плотную. В свою очередь, плотная соединительная ткань делится на оформленную и неоформленную, что определяется организацией волокон во внеклеточном матриксе. К соединительным тканям со специальными свойствами относят эмбриональную (мезенхима), жировую и ретикулярную ткани.