Межклеточная и клеточно-субстратная формы адгезии лежат в основе формирования тканей (морфогенеза) и обеспечивают отдельные стороны иммунных реакций животного организма. Адгезия, или прилипание, определяет организацию эпителиев и их взаимодействие с базальной мембраной.
Есть основания рассматривать интегрины в качестве наиболее древней в эволюции группы адгезионных молекул, некоторые из которых обеспечивают отдельные стороны клеточно-клеточных и клеточно-эндотелиальных взаимодействий, важных в реализации иммунных реакций организма (Kishimoto et al., 1999). Интегрины являются двусубъединичными белками, ассоциированными с цитоплазматической мембраной эукариотических клеток. Интегрины а5Р|, а4Р|, avp3 участвуют в фагоцитозе патогенов и клеточного дебриса, опсонизированных фибронектином и (или) витронекти- ном (Blystone, Brown, 1999). Как правило, поглощение этих объектов важно при поступлении второго сигнала, формируемого в экспериментальных условиях при активации протеинкиназы фор- боловыми эфирами (Blystone et аі., 1994). Лигирование интегрина avp3 в нейтрофилах активирует FcR-опосредованный фагоцитоз и продукцию активных форм кислорода клеткой (Senior et аі., 1992). Необходимо отметить, что лиганды интегринов, несмотря на свое структурное разнообразие, часто содержат последовательность из 3 аминокислот - аргинин, глицин, аспарагиновая кислота (RGD), или мотив адгезии, который распознается интегринами. В связи с этим в экспериментальных условиях очень часто синтетические RGD-содержащие пептиды проявляют в зависимости от постановки опытов либо свойства агонистов, либо ингибиторов лигандов интегринов (Johansson, 1999).
У беспозвоночных роль адгезионных молекул наиболее обстоятельно изучена при исследовании развития нервной системы Drosophila melanogaster (Hortsch, Goodman, 1991) и морфогенеза нематоды Caenorhabditis elegans (Kramer, 1994). У них выявлено большинство представленных у позвоночных адгезионных рецепторов и их лигандов, за исключением селектинов. Все эти молекулы в той или иной степени участвуют в процессах адгезии, которые обеспечивают и иммунные реакции беспозвоночных. Наряду с ними у некоторых беспозвоночных выявлены такие молекулы как пероксинектин и пептид распластывания (spreading) плазмо- цитов, которые также участвуют в адгезионных процессах.
У разных раков достаточно хорошо изучена система адгезионных молекул и их роль в иммунитете (Johansson, 1999). Речь, в частности, идет о белках клеток крови рака Pacifastacus lenius- culus. У них открыт белок пероксинектин, являющийся одним из лигандов адгезионных взаимодействий. Его молекулярная масса составляет около 76 кДа, и он ответственен за адгезию и распластывание клеток крови рака (Johansson, Soderhall, 1988). В со-
Основные семейства молекул клеточной адгезии
|
ставе этого белка есть существенный по размерам домен, гомологичный по структуре и функции миелопероксидазе позвоночных. Таким образом, молекула пероксинектина сочетает в себе свойства адгезионных и пероксидазных белков (Johansson et al., 1995). В С-концевой области пероксинектина, в составе его пероксидаз- ного домена, имеется KGD (лизин, глицин, аспарагиновая кислота) последовательность, которая предположительно участвует в адгезии и в связывании с интегринами. Пероксинектин стимулирует процессы инкапсуляции и фагоцитоза. Как адгезионная, так и пероксидазная активности пропероксинектина после его секреции из клеток активируются в присутствии липополисахаридов или р-1,3-гликанов, что связывают с действием сериновых про- теиназ на пропероксинектин. Интегрин является, по-видимому, рецептором пероксинектина. Кроме интегрина, пероксинектин может связываться еще и с другими белками клеточной поверхности (Johansson et al., 1999). К последним принадлежит, в частности (Си, 2п)-супероксиддисмутаза, являющаяся поверхностным, нетрансмембранным белком цитоплазматической мембраны. Взаимодействие двух белков может быть особенно важным в случае продукции антимикробных производных.
Пероксинектин-подобные белки выявлены и у других членистоногих. Из клеток крови креветки Penaeus monodon выделена кДНК на 78 % идентичная ДНК пероксинектинарака. В ее составе есть последовательность нуклеотидов, кодирующая RLKKGDR последовательность, полностью гомологичную в сравниваемых белках. 80 кДа белок из клеток берегового краба Carcinus maenas и 90 кДа белок таракана Blaberus craniifer также сходны с перок- синектином структурно и функционально, стимулируя адгезию и фагоцитоз. Из клеток дрозофилы также выделена кДНК, ответственная за синтез предполагаемой пероксидазы. Кроме того, у нее известен 170 кДа белок внеклеточного матрикса, имеющий перок- сидазный, Ig-подобный, лейцин-богатый и проколлаген-богатый домены (Nelson et al., 1994). У круглого червя С. elegans также обнаружены гомологичные пероксидазные последовательности.
Для миелопероксидазы (МПО) человека также продемонстрирована способность поддерживать клеточно-молекулярную адгезию (Johansson et al., 1997) моноцитов и нейтрофилов, но не недифференцированных клеток линии HL-60. Адгезивным рецептором для МПО предположительно является ашр2 интегрин (CDllb/CD18, или Mac-І, или рецептор комплемента третьего типа CR3).
Предполагается, что за рассматриваемые свойства МПО ответственна последовательность KLRDGDRFWWE, гомологичная соответствующему фрагменту молекулы пероксинектина. Есть основания предполагать, что секретируемая нейтрофилами МПО является эндогенным лигандом его ашр2 интегрина. Это предположение "поддерживается наблюдением, в котором установлена способность антител к МПО человека подавлять адгезию цитокин-примированных нейтрофилов на пластике и коллагене (Ehrenstein et al., 1992). Не исключено, что взаимодействие пе- роксидаз с интегринами имеет место уже у первых многоклеточных животных - губок, так как у них обнаружены и интегрины (Brower et al., 1997) и пероксидазы.
Интегрины беспозвоночных вовлечены в такие иммунные реакции как инкапсуляция и формирование узелков (nodules). Это положение поддерживается опытами с RGD-пептидами на членистоногих, моллюсках и иглокожих. RGD-пептиды подавляют клеточное распластывание, инкапсуляцию, агрегацию и формирование узелков.
У беспозвоночных известно еще несколько типов белковых молекул, которые способствуют клеточно-клеточной и клеточно-субстратной адгезии. Это, например, 18кДа гемагглютинин клеток крови мечехвоста Limulus polyphemus (Fujii et al., 1992). Этот агглютинирующий агрегационный фактор имеет структурную гомологию с 22 кДа белком внеклеточного матрикса человека - дерматопонтином. Гемоцитин из клеток крови шелкопряда
Bombyx mori также запускает аггрегацию клеток крови, т. е. является гемагглютинином. Этот белок содержит домен, сходный с таковым фактора Ван Виллибрандта, который участвует в гемостазе у млекопитающих, а также область подобную лектину С-типа.
Другой тип адгезионных молекул, известных как селектины, выявлен у позвоночных животных. Селектины в своей структуре содержат лектиновый EGF-подобный (epithelial growth factor) и CRP-подобный (complement regulatory protein) домены. Они связывают клеточноассоциированные сахара - лиганды - и инициируют преходящие начальные взаимодействия клеток крови, мигрирующих в очаги воспаления, с эндотелием. Активация клеточной адгезии может иметь место только при синтезе определенных адгезионных молекул и (или) их переносе на поверхность взаимодействующих клеток. Адгезионные рецепторы могут быть активированы по так называемому «inside-out signaling» пути, по которому цитоплазматические факторы, взаимодействуя с цитоплазматическими доменами рецепторов, активируют внеклеточные лигандсвязывающие сайты последних. Так, например, осуществляется увеличение аффинитета интегринов тромбоцитов к фибриногену, достигаемое специфическими агонистами, которые инициируют рассматриваемый процесс на уровне цитоплазмы тромбоцитов (Hughes, Plaff, 1998).
Необходимо подчеркнуть, что многие адгезионные молекулы (кадхерины, интегрины, селектины и Ig-подобные белки) участвуют в морфогенетических процессах, а их вовлечение в иммунные реакции является частным проявлением этой важной функции. И хотя, как правило, эти молекулы не участвуют непосредственно в распознавании ПАМП, тем не менее они обеспечивают возможность мобилизации клеток иммунной системы в области проникновения микроорганизмов. В этом заключается их важная функциональная роль в обеспечении иммунных реакций у животных (Johansson, 1999). Именно экспрессия адгезионных молекул на клетках иммунной системы, эндотелии и эпителиях в значительной степени способствует неотложному характеру мобилизации противоинфекционных механизмов врожденного иммунитета животных.
План I. Определение адгезии и её значение II. Адгезивные белки III. Межклеточные контакты 1. Контакты клетка-клетка 2. Контакты клетка-матрикс 3. Белки межклеточного матрикса
Определение адгезии Клеточная адгезия – это соединение клеток, приводящее к формированию определённых правильных типов гистологических структур, специфичных для данных типов клеток. Механизмы адгезии определяют архитектуру тела – его форму, механические свойства и распределение клеток различных типов.
Значение межклеточной адгезии Соединения клеток образуют пути сообщения, позволяя клеткам обмениваться сигналами, координирующими их поведение и регулирующими экспрессию генов. Прикрепления к соседним клеткам и внеклеточному матриксу влияет на ориентацию внутренних структур клетки. Установление и разрыв контактов, модификация матрикса участвуют в миграции клеток внутри развивающегося организма и направляют их движение при репарационных процессах.
Адгезивные белки Специфичность клеточной адгезии определяется наличием на поверхности клеток белков клеточной адгезии Белки адгезии Интегрины Ig-подобные белки Селектины Кадгерины
Кадгерины проявляют свою адгезионную способность только в присутствии ионов Ca 2+. По структуре классический кадгерин представляет собой трансмембранный протеин, существующий в форме параллельного димера. Кадгерины находятся в комплексе с катенинами. Участвуют в межклеточной адгезии.
Интегрины – это интегральные белки гетеродимерной структуры αβ. Участвуют в образовании контактов клетки с матриксом. Узнаваемым локусом в этих лигандах является трипептидная последовательность –Арг-Гли-Асп (RGD).
Селектины представляют собой мономерные белки. Их N-концевой домен обладает свойствами лектинов, т. е. имеет специфическое сродство к тому или иному концевому моносахараду олигосахаридных цепей. Т. о. , селектины могут узнавать определенные углеводные компоненты на поверхности клеток. За лектиновым доменом следует серия из трех-десяти других доменов. Из них одни, влияют на конформацию первого домена, а другие принимают участие в связывании углеводов. Селектины играют важную роль в процессе трансмиграции лейкоцитов в участок повреждения L-селектин (лейкоциты) при воспалительной реакции. E-селектин (эндотелиальные клетки) P-селектин (тромбоциты)
Ig-подобные белки (ICAMs) Адгезивные Ig и Ig-подобные белки находятся на поверхности лимфоидных и ряда других клеток (например, эндотелиоцитов), выступая в качестве рецепторов.
B-клеточный рецептор имеет структуру близкую к структуре классических иммуноглобулинов. Он состоит из двух одинаковых тяжелых цепей и двух одинаковых легких цепей, соединенных между собой несколькими бисульфидными мостиками. B-клетки одного клона имеют на поверхности Ig лишь одной иммуноспецифичности. Поэтому B-лимфоциты наиболее специфично реагируют с антигенами.
T-клеточный рецептор Т-клеточный рецептор состоит из одной α и одной β цепей, соединенных бисульфидным мостиком. В альфа и бетах цепях можно выделить вариабельные и константные домены.
Типы соединения молекул Адгезия может осуществляться на основе двух механизмов: а) гомофильного – молекулы адгезии одной клетки связываются с молекулами того же типа соседней клетки; б) гетерофильного, когда две клетки имеют на своей поверхности разные типы молекул адгезии, которые связываются между собой.
Клеточные контакты Клетка – клетка 1) Контакты простого типа: а) адгезионные б) интердигитация (пальцевые соединения) 2) контакты сцепляющего типа – десмосомы и адгезивные пояски; 3) контакты запирающего вида – плотное соединение 4) Коммуникационные контакты а) нексусы б) синапсы Клетка – матрикс 1)Полудесмосомы; 2)Фокальные контакты
Архитектурные типы тканей Эпителиальные Много клеток – мало межклеточного вещества Межклеточные контакты Соединительные Много межклеточного вещества – мало клеток Контакты клеток с матриксом
Общая схема строения клеточных контактов Межклеточные контакты, а также контакты клетки с межклеточных контактов образуются по следующей схеме: Элемент цитоскелета (актиновые- или промежуточные филаменты) Цитоплазма Плазмалемма Межклеточное пространство Ряд специальных белков Трансмембранный белок адгезии (интегрин или кадгерин) Лиганд трансмембранного белка Такой же белой на мембране другой клетки, либо белок внеклеточного матрикса
Контакты простого типа Адгезионные соединения Это простое сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15 -20 нм без образования специальных структур. При этом плазмолеммы взаимодействуют друг с другом с помощью специфических адгезивных гликопротеидов – кадгеринов, интегринов и др. Адгезионные контакты представляют собой точки прикрепления актиновых филаментов.
Контакты простого типа Интердигитация (пальцевидное соединение) (№ 2 на рисунке) представляет собой контакт, при котором плазмолемма двух клеток, сопровождая друга, инвагинирует в цитоплазму сначала одной, а затем – соседней клетки. За счет интердигитаций увеличивается прочность соединения клеток и площадь их контакта.
Контакты простого типа Встречаются в эпителиальных тканях, здесь они образуют вокруг каждой клетки поясок (зона прилипания); В нервной и соединительной тканях присутствуют в форме точечных сообщений клеток; В сердечной мышце обеспечивают косвенное сообщение сократительного аппарата кардиомиоцитов; Вместе с десмосомами адгезивные контакты образуют вставные диски между клетками миокарда.
Контакты сцепляющего типа Десмосома представляет собой небольшое округлое образование, содержащее специфические внутри- и межклеточные элементы.
Десмосома В области десмосомы плазмолеммы обеих клеток с внутренней стороны утолщены – за счёт белков десмоплакинов, образующих дополнительный слой. От этого слоя в цитоплазму клетки отходит пучок промежуточных филаментов. В области десмосомы пространство между плазмолеммами контактирующих клеток несколько расширено и заполнено утолщенным гликокаликсом, который пронизан кадгеринами– десмоглеином и десмоколлином.
Полудесмосома обеспечивает контакт клеток с базальной мембраной. По структуре гемидесмосомы напоминают десмосомы и тоже содержат промежуточные филаменты, однако образованы другими белками. Основные трансмембранные белки– интегрины и коллаген XVII. С промежуточными филаментами они соединяются при участии дистонина и плектина. Основной белок межклеточного матрикса, к которому клетки присоединяются с помощью гемидесмосом – ламинин.
Поясок сцепления Адгезивный поясок, (поясок сцепления, поясная десмосома) (zonula adherens), – парное образование в виде лент, каждая из которых опоясывает апикальные части соседних клеток и обеспечивает в этой области их прилипание друг к другу.
Белки поясков сцепления 1. Утолщение плазмолеммы со стороны цитоплазмы образовано винкулином; 2. Нити, отходящие в цитоплазму образованы актином; 3. Сцепляющим белком выступает E-кадгерин.
Сравнительная таблица контактов сцепляющего типа Тип контакта Десмосома Соединение Утолщения со стороны цитоплазмы Сцепляющий белок, тип сцепления Нити, отходящие в цитоплазму Клетка- клетка Десмоплакин Кадгерин, гомофильные Промежуточные филаменты Полудесмосома Клетка- межклеточный матрикс Пояски сцепления Клетка-клетка Дистонин и плектин Винкулин Интегрин, Промежуточные гетерофильное филаменты с ламинином Кадгерин, гомофильное Актин
Контакты сцепляющего типа 1. Десмосомы образуются между клетками тканей, подвергающихся механическим воздействиям (эпителиальные клетки, клетки сердечной мышцы); 2. Полудесмосомы связывают эпителиальные клетки с базальной мембраной; 3. Адгезивные пояски встречается в апикальной зоне однослойного эпителия, часто примыкая к плотному контакту.
Контакт запирающего типа Плотный контакт Плазмолеммы клеток прилегают друг к другу вплотную, сцепляясь с помощью специальных белков. Тем самым обеспечивается надёжное отграничение двух сред, находящихся по разные стороны от пласта клеток. Распространены в эпителиальных тканях, где составляют наиболее апикальную часть клеток (лат. zonula occludens).
Белки плотного контакта Основными белками плотных контактов являются клаудины и окклюдины. Через ряд специальных белков к ним крепится актин.
Контакты коммуникационного типа Щелевидные соединения (нексусы, электрические синапсы, эфапсы) Нексус имеет форму круга диаметром 0, 5 -0, 3 мкм. Плазмолеммы контактирующих клеток сближены и пронизаны многочисленными каналами, которые связывают цитоплазмы клеток. Каждый канал состоит из двух половин – коннексонов. Коннексон пронизывает мембрану лишь одной клетки и выступает в межклеточную щель, где стыкуется со вторым коннексоном.
Транспорт веществ через нексусы Между контактирующими клетками существует электрическая и метаболическая связи. Через каналы коннексонов могут диффундировать неорганические ионы и низкомолекулярные органические соединения – сахара, аминокислоты, промежуточные продукты метаболизма. Ионы Ca 2+ меняют конфигурацию коннексонов – так, что просвет каналов закрывается.
Контакты коммуникационного типа Синапсы служат для передачи сигнала от одних возбудимых клеток к другим. В синапсе различают: 1) пресинаптическую мембрану (Пре. М), принадлежащую одной клетке; 2) синаптическую щель; 3) постсинаптическую мембрану (По. М) – часть плазмолеммы другой клетки. Обычно сигнал передается химическим веществом – медиатором: последний диффундирует от Пре. М и воздействует на специфические рецепторы в По. М.
Коммуникационные соединения Тип Синапти ческая щель Проведен ие сигнала Синаптическа я задержка Скорость импульса Точность передачи сигнала Возбуждение /торможение Способность к морфофизиол огическим изменениям Хим. Широкая (20 -50 нм) Строго от Пре. М к По. М + Ниже Выше +/+ + Эфапс Узкая (5 нм) В любом направлен ии - Выше Ниже +/- -
Плазмодесмы Представляют собой цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки растений. Плазмодесмы проходят через канальцы поровых полей первичной клеточной стенки, полость канальцев выстлана плазмалеммой. В отличие от десмосом животных, плазмодесмы растений образуют прямые цитоплазматические межклеточные контакты, обеспечивающие межклеточный транспорт ионов и метаболитов. Совокупность клеток, объединённых плазмодесмами, образуют симпласт.
Фокальные контакты клеток Фокальные контакты представляют собой контакты между клетками и внеклеточным матриксом. Трансмембранными белками адгезии фокальных контактов являются различные интегрины. С внутренней стороны плазмалеммы к интегрину прикреплены актиновые филаменты с помощью промежуточных белков. Внеклеточным лигандом выступают белки внеклеточного матрикса. Встречаются в соединительной ткани
Белки межклеточного матрикса Адгезивные 1. Фибронектин 2. Витронектин 3. Ламинин 4. Нидоген (энтактин) 5. Фибриллярные коллагены 6. Коллаген IV типа Антиадгезивные 1. Остеонектин 2. тенасцин 3. тромбоспондин
Адгезионные белки на примере фибронектина Фибронектин – гликопротеин, построенный из двух идентичных полипептидных цепей, соединённых дисульфидными мостиками у своих С-концов. Полипептидная цепь фибронектина содержит 7 -8 доменов, на каждом из которых расположены специфические центры для связывания разных веществ. Благодаря своей структуре фибронектин может выполнять интегрирующую роль в организации межклеточного вещества, а также способствовать адгезии клеток.
Фибронектин имеет центр связывания трансглутаминазы – фермента, катализирующего реакцию соединения остатков глутамина одной полипептидной цепи с остатками лизина другой белковой молекулы. Это позволяет сшивать поперечными ковалентными связями молекулы фибронектина друг с другом, коллагеном и другими белками. Таким способом структуры, возникающие путем самосборки, фиксируются прочными ковалентными связями.
Виды фибронектина В геноме человека один ген пептидной цепи фибронектина, но в результате альтернативного сплайсинга и посттрансляционной модификации образуется несколько форм белка. 2 основные формы фибронектина, : 1. Тканевый (нерастворимый) фибронектин синтезируется фибробластами или эндотелиоцитами, глиоцитами и эпителиальными клетками; 2. Плазменный (растворимый) фибронектин синтезируется гепатоцитами и клетками ретикулоэндотелиальной системы.
Функции фибронектина Фибронектин вовлечен в разнообразные процессы: 1. Адгезия и распространение эпителиальных и мезенхимальных клеток; 2. Стимуляция пролиферации и миграции эмбриональных и опухолевых клеток; 3. Контроль дифференцировки и поддержание цитоскелета клеток; 4. Участие в воспалительных и репаративных процессах.
Заключение Таким образом, система клеточных контактов, механизмов клеточной адгезии и внеклеточного матрикса играет принципиальную роль во всех проявлениях организации, функционирования и динамики многоклеточных организмов.
При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации:
- узнавание,
- адгезия.
Узнавание - специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы:
- прекращение миграции клеток,
- адгезия клеток,
- образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов.
- формирование клеточных ансамблей (морфогенез),
- взаимодействие клеток между собой в ансамбле и с клетками других структур.
Адгезия - одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток - клеточную адгезию .
Роль молекул адгезии клеток в межклеточной коммуникации . Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам сформировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра. Адгезия - способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины - молекулы адгезии . Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу - межклеточные контакты. В ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует:
начало и конец миграции клеток,
образование клеточных сообществ .
Адгезия - необходимое условие поддержания тканевой структуры. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает не случайную, а направленную миграцию клеток . Для образования ткани необходимо, чтобы клетки объединились и были связаны между собой в клеточные ансамбли. Клеточная адгезия важна для образования клеточных сообществ практически всех типов тканей.
Молекулы адгезии специфичны для каждого типа ткани . Так, Е-кадгерин связывает клетки эмбриональных тканей, Р-кадгерин - клетки плаценты и эпидермиса, N-CAM - клетки нервной системы и т.д. Адгезия позволяет клеточным партнёрам обмениваться информацией через сигнальные молекулы плазматических мембран и щелевые контакты. Удержание в соприкосновении при помощи трансмембранных молекул адгезии взаимодействующих клеток позволяет другим мембранным молекулам связываться между собой для передачи межклеточных сигналов.
Различают две группы молекул адгезии:
- семейство кадгерина,
- надсемейство иммуноглобулинов (Ig).
Кадгерины - трансмембранные гликопротеины нескольких типов. Надсемейство иммуноглобулинов включает несколько форм молекул адгезии нервных клеток - (N-CAM), молекулы адгезии L1, нейрофасцин и другие. Они экспрессируются преимущественно в нервной ткани.
Адгезионный контакт. Прикрепление клеток к молекулам адгезии внеклеточного матрикса реализуют точечные (фокальные) адгезионные контакты. Адгезионный контакт содержит винкулин, α-актинин, талин и другие белки. В образовании контакта участвуют также трансмембранные рецепторы - интегрины, объединяющие внеклеточные и внутриклеточные структуры. Характер распределения макромолекул адгезии во внеклеточном матриксе (фибронектин, витронектин) определяет место окончательной локализации клетки в формирующейся ткани.
Структура точечного адгезионного контакта . С белковыми макромолекулами внеклеточного матрикса (фибронектин, витронектин) взаимодействует трансмембранный белок-рецептор интегрин, состоящий из α- и β-цепей. На цитоплазматической стороне клеточной мембраны β-СЕ интегрина связывается с талином, взаимодействующим с винкулином. Последний связывается с α-актинином, образующим поперечные связи между актиновыми нитями.
С деятельностью поверхностных рецепторов клеток связан такой феномен, как клеточная адгезия.
Адгезия - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознающих друг друга клеток или клеток и внеклеточного матрикса. В том случае, если гликоиротеины при этом образуют связи, происходит адгезия, а затем формирование прочных межклеточных контактов или контактов клетки и межклеточного матрикса.
Все молекулы клеточной адгезии подразделяются на 5 классов.
1. Кадгерины. Это трансмембранные гликопротеины, использующие для адгезии ионы кальция. Отвечают за организацию цитоскелета, взаимодействие клеток с другими клетками.
2. Интегрины. Как уже отмечалось, интегрины представляют собой мембранные рецепторы для белковых молекул внеклеточного матрикса - фибронектина, ламинина и др. Связывают внеклеточный матрикс с цитос-келетом при помощи внутриклеточных белков талина, винкулина, а-акти-нина. Функционируют как клеточно-виеклеточные, так и межклеточные адгезионные молекулы.
3. Селектины. Обеспечивают прилипание лейкоцитов к эндотелию сосудов и тем самым - лейкоцитарно-эндотелиальпые взаимодействия, миграцию лейкоцитов через стенки сосудов в ткани.
4. Семейство иммуноглобулинов. Эти молекулы играют важную роль в иммунном ответе, а также в эмбриогенезе, заживлении ран и др.
5. Гоминговые молекулы. Обеспечивают взаимодействие лимфоцитов с эндотелием, их миграцию и заселение специфических зон иммунокомпс-тептных органов.
Таким образом, адгезия является важным звеном клеточной рецепции, играет большую роль в межклеточных взаимодействиях и взаимодействиях клеток с внеклеточным матриксом. Адгезионные процессы абсолютно необходимы при таких общебиологических процессах, как эмбриогенез, иммунный ответ, рост, регенерация и др. Они участвуют также в регуляции внутриклеточного и тканевого гомеостаза.
ЦИТОПЛАЗМА
ГИАЛОПЛАЗМА. Гиалоплазму называют также клеточным соком, цитозолем, или клеточным матриксом. Это основная часть цитоплазмы, составляющая около 55% объема клетки. В ней осуществляются основные клеточные обменные процессы. Гиалонлазма является сложной коллоидной системой и состоит из гомогенного мелкозернистого вещества с низ-кой электронной плотностью. Она состоит из воды, белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов, неорганических веществ. Гиалоплазма может менять свое агрегатное состояние: переходить из состояния жидкого (золь) в более плотное - гель. При этом может изменяться форма клетки, ее подвижность и обмен веществ. Функции гиалонлазмы:
1. Метаболическая - метаболизм жиров, белков, углеводов.
2. Формирование жидкой микросреды (матрикса клетки).
3. Участие в движении клетки, обмене веществ и энергии. ОРГАНЕЛЛЫ. Органеллы - это второй важнейший обязательный
компонент клетки. Важным признаком органелл является то, что они имеют постоянное строго определенное строение и функции. По функциональному признаку все органеллы делятся на 2 группы:
1. Органеллы общего значения. Содержатся во всех клетках, поскольку необходимы для их жизнедеятельности. Такими органеллами являются: митохондрии, эндоплазматическая сеть (ЭПС) двух видов, комплекс Голь-джи (КГ), центриоли, рибосомы, лизосомы, пероксисомы, микротрубочки и микрофиламенты.
2. Органеллы специального значения. Есть только в тех клетках, которые выполняют специальные функции. Такими органеллами являются миофибриллы в мышечных волокнах и клетках, нейрофибриллы в нейронах, жгутики и реснички.
По структурному признаку все органеллы делятся на: 1) органеллы мембранного типа и 2) органеллы немембранного типа. Кроме того, немембранные органеллы могут быть построены по фибриллярному и гранулярному принципу.
В органеллах мембранного типа основным компонентом являются внутриклеточные мембраны. К таким органеллам относятся митохондрии, ЭПС, КГ, лизосомы, пероксисомы. К немембранным органеллам фибриллярного типа относятся микротрубочки, микрофиламенты, реснички, жгутики, центриоли. К немембранным гранулярным органеллам относят рибосомы, полисомы.
МЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ
ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (ЭПС) - мембранная органелла, описанная в 1945 году К. Портером. Ее описание стало возможно благодаря электронному микроскопу. ЭПС - это система мелких каналов, вакуолей, мешочков, образующих в клетке непрерывную сложную сеть, элементы которой часто могут формировать кажущиеся на ультратонких срезах изолированными вакуоли. ЭПС построена из мембран, более тонких, чем цитолемма, и содержащих больше белка из-за находящихся в ней многочисленных ферментных систем. Есть 2 вида ЭПС: гранулярная (шероховатая) и агранулярная, или гладкая. Оба вида ЭПС могут взаимно переходить друг в друга и функционально связаны между собой так называемой переходной, или транзиторной, зоной.
Гранулярная ЭПС (рис. 3.3) содержит на своей поверхности рибосомы (полисомы) и является органеллой биосинтеза белка. Полисомы или рибосомы связываются с ЭПС при помощи так называемого причального белка (docking protein). При этом в мембране ЭПС имеются специальные интегральные белки рибофорины, также связывающие рибосомы и формирующие гидрофобные трапемембранные каналы для транспорта синтезированной полипентидной цени в просвет гранулярной ЭПС.
Гранулярная ЭПС видна только в электронном микроскопе. В световом микроскопе признаком развитой гранулярной ЭПС служит базофилия цитоплазмы. Гранулярная ЭПС имеется в каждой клетке, но степень ее развития различна. Она максимально развита в клетках, синтезирующих белок на экспорт, т.е. в секреторных клетках. Максимального развития гранулярная ЭПС достигает в нейроцитах, в которых ее цистерны приобретают упорядоченное расположение. В этом случае на светомикроскопическом уровне она выявляется в виде закономерно расположенных участков базофилии цитоплазмы, называемых базофилыюй субстанцией Ниссля.
Функция гранулярной ЭПС - синтез белка на экспорт. Кроме того, в ней происходят начальные посттрансляционные изменения полипептидной цепочки: гидроксилирование, сульфатирование и фосфорилиро-вание, гликозилирование. Последняя реакция особенно важна, т.к. приводит к образованию гликопротеинов - наиболее частого продукта клеточной секреции.
Агранулярная (гладкая) ЭПС представляет собой трехмерную сеть канальцев, не содержащих рибосомы. Гранулярная ЭПС может без перерыва переходить в гладкую ЭПС, но может существовать как самостоятельная органелла. Место перехода гранулярной ЭПС в агранулярную называется переходной (промежуточной, транзиторной) частью. От нее происходит отделение пузырьков с синтезированным белком и транспорт их к комплексу Гольджи.
Функции гладкой ЭПС:
1. Разделение цитоплазмы клетки на отделы - компартменты, в каждом из которых идет своя группа биохимических реакций.
2. Биосинтез жиров, углеводов.
3. Образование пероксисом;
4. Биосинтез стероидных гормонов;
5. Дезинтоксикация экзо- и эндогенных ядов, гормонов, биогенных аминов, лекарств за счет деятельности специальных ферментов.
6. Депонирование ионов кальция (в мышечных волокнах и миоцитах);
7. Источник мембран для восстановления кариолеммы в телофазе митоза.
ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ. Это мембранная органелла, описанная в 1898 г. итальянским нейрогистологом К.Гольджи. Он назвал эту органеллу внутриклеточным сетчатым аппаратом из-за того, что в световом микроскопе она имеет сетчатый вид (рис. 3.4, а). Световая микроскопия не дает полного представления о строении этой органеллы. В световом микроскопе комплекс Гольджи имеет вид сложной сети, в которой ячейки могут быть связаны друг с другом или лежать независимо друг от друга (диктиосомы) в виде отдельных темных участков, палочек, зерен, вогнутых дисков. Между сетчатой и диффузной формой комплекса Гольд-жи нет принципиального различия, может наблюдаться смена форм этой оргамеллы. Еще в эпоху световой микроскопии было отмечено, что морфология комплекса Гольджи зависит от стадии секреторного цикла. Это позволило Д.Н.Насонову предположить, что комплекс Гольджи обеспечивает накопление синтезируемых веществ в клетке. По данным электронной микроскопии, комплекс Гольджи состоит из мембранных структур: плоских мембранных мешков с ампулярными расширениями на концах, а также крупных и мелких вакуолей (рис. 3.4, б, в). Совокупность этих образований называют диктиосомой. В диктиосоме находятся 5-10 мешковидных цистерн. Число диктиосом в клетке может достигать нескольких десятков. При этом каждая диктиосома связана с соседней при помощи вакуолей. В каждой диктиосоме есть проксимальная, незрелая, формирующаяся, или ЦИС-зона, -повернутая к ядру, и дистальная, ТРАНС-зона. Последняя, в отличие от выпуклой цис-поверхности, вогнутая, зрелая, обращена к цитолем- ме клетки. С цис-стороны происходит присоединение пузырьков, отделяющихся от переходной зоны ЭПС и содержащих вновь синтезированный и частично процессированный белок. При этом мембраны пузырьков встраиваются в мембрану цис-поверхности. С транс-стороны отделяются секреторные пузырьки и лизосомы. Таким образом, в комплексе Гольджи существует постоянный поток клеточных мембран и их созревание. Функции комплекса Гольджи:
1. Накопление, созревание и конденсация продуктов биосинтеза белка (происходящего в гранулярной ЭПС).
2. Синтез полисахаридов и превращение простых белков в гликопротеины.
3. Образование липонротеидов.
4. Формирование секреторных включений и выделение их из клетки (упаковка и секреция).
5. Образование первичных лизосом.
6. Формирование клеточных мембран.
7. Образование акросомы - структуры, содержащей ферменты, находящейся на переднем конце сперматозоида и необходимой для оплодотворения яйцеклетки, разрушения ее оболочек.
 |
Размеры митохондрий составляют от 0,5 до 7 мкм, а их общее число в клетке - от 50 до 5000. Эти органеллы хорошо видны в световом микроскопе, однако информация об их строении, получаемая при этом, скудна (рис. 3.5, а). Электронный микроскоп показал, что митохондрии состоят из двух мембран - наружной и внутренней, каждая из которых имеет толщину 7 нм (рис. 3.5, б, в, 3.6, а). Между наружной и внутренней мембранами имеется щель размером до 20 нм.
Внутренняя мембрана неровная, образует много складок, или крист. Эти кристы идут перпендикулярно поверхности митохондрии. На поверхности крист имеются грибовидные образования (оксисомы, АТФсомы или F,-частицы), представляющие собой АТФ-синтетазный комплекс (рис. 3.6) Внутренняя мембрана отграничивает матрикс митохондрии. Он содержит многочисленные ферменты для окисления пирувата и жирных кислот, а также ферменты цикла Кребса. Кроме того, в матриксе находятся мито-хондриальная ДНК, митохондриальные рибосомы, т-РНК и ферменты активации митохондриального генома. Внутренняя мембрана содержит белки трех типов: ферменты, катализирующие окислительные реакции; АТФ-син-тезатный комплекс, синтезирующий в матриксе АТФ; транспортные белки. Наружная мембрана содержит ферменты, превращающие липиды в реакционные соединения, участвующие затем в метаболических процессах матрикса. Межмембранное пространство содержит ферменты, необходимые для окислительного фосфорилирования. Т.к. митохондрии имеют свой геном, то они обладают автономной системой синтеза белка и могут частично строить собственные белки мембран.
Функции.
1. Обеспечение клетки энергией в виде АТФ.
2. Участие в биосинтезе стероидных гормонов (некоторые звенья биосинтеза этих гормонов протекают в митохондриях). Клетки-продуценты сте
роидных гормонов имеют крупные митохондрии со сложными крупными трубчатыми кристами.
3. Депонирование кальция.
4. Участие в синтезе нуклеиновых кислот. В некоторых случаях в результате мутаций митохондриалыюй ДНК возникают так называемые митохондриальные болезни, проявляющиеся широкой и тяжелой симптоматикой. ЛИЗОСОМЫ. Это мембранные органеллы, не видимые в световом микроскопе. Были открыты в 1955 году К. де Дювом при помощи электронного микроскопа (рис. 3.7). Представляют собой мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты: кислую фосфатазу, липазу, протеазы, нуклеазы и др., всего более 50 ферментов. Различают лизосомы 5 типов:
1. Первичные лизосомы, только что отделившиеся от транс-поверхности комплекса Гольджи.
2. Вторичные лизосомы, или фаголизосомы. Это лизосомы, которые соединились с фагосомой - фагоцитированной частицей, окруженной мембраной.
3. Остаточные тельца - это слоистые образования, формирующиеся в том случае, если процесс расщепления фагоцитированных частиц прошел не до конца. Примером остаточных телец могут быть липофусциновые включения, которые появляются в некоторых клетках при их старении, содержат эндогенный пигмент липофусцин.
4. Первичные лизосомы могут сливаться с погибающими и старыми органеллами, которые они разрушают. Такие лизосомы называются ауто-фагосомами.
5. Мультивезикулярные тельца. Представляют собой крупную вакуоль, в которой, в свою очередь, находятся несколько так называемых внутренних пузырьков. Внутренние пузырьки, очевидно, образуются путем отпочковывания внутрь от мембраны вакуоли. Внутренние пузырьки могут постепенно растворяться содержащимися в матриксе тельца ферментами.
Функции лизосом: 1. Внутриклеточное пищеварение. 2. Участие в фагоцитозе. 3. Участие в митозе - разрушении ядерной оболочки. 4. Участие во внутриклеточной регенерации.5. Участие в аутолизс - саморазрушении клетки после ее гибели.
Существует большая группа болезней, называемых лизосомными болезнями, или болезнями накопления. Они являются наследственными болезнями, проявляются дефицитом определенного лизосомального пигмента. При этом в цитоплазме клетки накапливаются непереваренные продукты
 |
обмена веществ (гликоген, гликолиниды, белки, рис. 3.7, б,в), что ведет к постепенной гибели клетки. ПЕРОКСИСОМЫ. Пероксисомы - это оргаиеллы, напоминающие ли-зосомы, но содержащие ферменты, необходимые для синтеза и разрушения эндогенных перекисей - нероксидазу, каталазу и другие, всего до 15. В электронном микроскопе представляют сферические или эллипсоидные пузырьки с умеренно плотной сердцевиной (рис. 3.8). Образуются пероксисомы путем отделения пузырьков от гладкой ЭПС. В эти пузырьки затем миг-рируют ферменты, которые синтезируются отдельно в цитозоле или в гранулярной ЭПС
Функции пероксисом: 1. Являются, наряду с митохондриями, органеллами утилизации кислорода. В результате в них образуется сильный окислитель Н 2 0 2 . 2. Расщепление при помощи фермента каталазы избытка перекисей и, таким образом, защита клеток от гибели. 3. Расщепление при помощи синтезируемых в самих пероксисомах перекисей токсических продуктов, имеющих экзогенное происхождение (детоксикация). Такую функцию выполняют, например, пероксисомы печеночных клеток, клеток почек. 4. Участие в метаболизме клетки: ферменты пероксисом катализируют расщепление жирных кислот, участвуют в обмене аминокислот и других веществ.
Существуют так называемые пероксисомные болезни, связанные с дефектами ферментов пероксисом и характеризующиеся тяжелыми поражениями органов, что ведет к смерти в детском возрасте.НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ
РИБОСОМЫ. Это оргаиеллы биосинтеза белка. Они состоят из двух рибонуклеоиротеидных субьединиц - большой и малой. Эти субъединицы могут соединяться вместе, при этом между ними располагается молекула информационной РНК. Есть свободные рибосомы - рибосомы, не связанные с ЭПС. Они могут быть одиночными и в виде полисом, когда на одной молекуле и-РНК находятся несколько рибосом (рис. 3.9). Вторая разновидность рибосом - связанные рибосомы, прикрепленные к ЭПС.
 |
Функция рибосом. Свободные рибосомы и полисомы осуществляют биосинтез белка для собственных потребностей клетки.
Связанные на ЭПС рибосомы синтезируют белок на "экспорт", для нужд всего организма (например, в секреторных клетках, нейронах и др.).
МИКРОТРУБОЧКИ. Микротрубочки являются органеллами фибриллярного типа. Они имеют диаметр 24 им и длину до нескольких мкм. Это прямые длинные полые цилиндры, построенные из 13 периферических нитей, или протофиламентов. Каждая нить образована глобулярным белком тубулином, который существует в виде двух субъединиц - аир (рис. 3.10). В каждой нити эти субъединицы располагаются поочередно. Нити в микротрубочке имеют спиральный ход. В стороны от микротрубочек отходят ассоциированные с ними молекулы белков (ассоциированные с микротрубочками протеины, или MAP). Эти белки стабилизируют микротрубочки, а также связывают их с другими элементами цитоскелета и орга-неллами. С микротрубочками связан также белок кииезин, который представляет собой фермент, расщепляющий АТФ и преобразующий энергию ее распада в механическую энергию. Одним концом кииезин связывается с определенной органеллой, а другим за счет энергии АТФ скользит вдоль микротрубочки, перемещая таким образом органеллы в цитоплазме
 |
Микротрубочки являются очень динамичными структурами. Они имеют два конца: (-) и (+) - концы. Отрицательный конец является местом деполимеризации микротрубочки, тогда как на положительном конце происходит их наращивание за счет новых молекул тубулина. В некоторых случаях (базальное тельце) отрицательный конец как бы заякоривается, и распад здесь прекращается. В результате происходит увеличение размеров ресничек из-за наращивания на (+) - конце.
Функции микротрубочек заключаются в следующем. 1. Выполняют роль цитоскелета;
2. Участвуют в транспорте веществ и органелл в клетке;
3. Участвуют в образовании веретена деления и обеспечивают расхождение хромосом в митозе;
4. Входят в состав центриолей, ресничек, жгутиков.
Если клетки обработать колхицином, разрушающим микротрубочки цитоскелета, то клетки изменяют свою форму, сжимаются, теряют способность к делению.
МИКРОФИЛАМЕНТЫ. Это второй компонент цитоскелета. Есть два вида микрофиламентов: 1) актиновые; 2) промежуточные. Кроме того, цитоскелет включает множество вспомогательных белков, которые связывают филаменты друг с другом или с другими клеточными структурами.
Актиновые филаменты построены из белка актина и образуются в результате его полимеризации. Актин в клетке находится в двух формах: 1) в растворенной форме (G-актин, или глобулярный актин); 2) в полимери-зованиой форме, т.е. в виде филаментов (F-актин). В клетке существует динамическое равновесие между 2 формами актина. Как и в микротрубочках, в актиновых филаментах имеются (+) и (-) - полюсы, и в клетке идет постоянный процесс распада этих филамент на отрицательном и созидание на положительном полюсах. Этот процесс называется тредмил-лингом. Он играет важную роль в изменении агрегатного состояния цитоплазмы, обеспечивает подвижность клетки, участвует в перемещении ее органелл, в формировании и исчезновении псевдоподий, микроворсинок, протекании эндоцитоза и экзоцитоза. Микротрубочки создают каркас микроворсинок, а также участвуют в организации межклеточных включений.
Промежуточные филаменты - филаменты, имеющие толщину, большую, чем у актиновых филаментов, но меньшую, чем у микротрубочек. Это самые стабильные филаменты клеток. Выполняют опорную функцию. Например, эти структуры лежат по всей длине отростков нервных клеток, в области десмосом, в цитоплазме гладких миоцитов. В клетках разного типа промежуточные филаменты отличаются по составу. В нейронах образуются ней-рофиламенты, состоящие из трех различных полипентидов. В клетках нейроглии промежуточные филаменты содержат кислый глиальный белок. В эпителиальных клетках содержатся кератиновые филаменты (тонофила-менты) (рис. 3.11).
КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР (рис. 3.12). Это видимая и световой микроскоп органелла, однако ее тонкое строение позволил изучить только электронный микроскоп. В интерфазной клетке клеточный центр состоит из двух цилиндрических полостных структур длиной до 0,5 мкм и диаметром до 0,2 мкм. Эти структуры называются центриолями. Они образуют диплосому. В диплосоме дочерние центриоли лежат под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль состоит из расположенных по окружности 9 триплетов микротрубочек, которые частично сливаются по длине. Кроме микротрубочек, в состав цептриолей входят "ручки" из белка динеина, которые соединяют соседние триплеты в виде мостиков. Центральные микротрубочки отсутствуют, и формула центриолей - (9хЗ)+0. Каждый триплет микротрубочек связан также со структурами сферической формы - сателлитами. От сателлитов расходятся в стороны микротрубочки, образуя центросферу.
Центриоли являются динамичными структурами и претерпевают изменения в митотическом цикле. В неделящейся клетке парные центриоли (центросома) лежат в околоядерной зоне клетки. В S-периоде митотического цикла они дуплицируются, при этом под прямым углом к каждой зрелой центриоли образуется дочерняя центриоль. В дочерних центриолях вначале имеется только 9 единичных микротрубочек, но по мере созревания центриолей они превращаются в триплеты. Далее пары центриолей расходятся к полюсам клетки, становясь центрами организации микротрубочек веретена деления.
Значение центриолей.
1. Являются центром организации микротрубочек веретена деления.
2. Образование ресничек и жгутиков.
3. Обеспечение внутриклеточного передвижения органелл. Некоторые авторы считают, что определяющими функциями клеточного
центра являются вторая и третья функции, поскольку в растительных клетках центриоли отсутствуют, тем не менее и в них образуется веретено деления.
РЕСНИЧКИ И ЖГУТИКИ (рис. 3.13). Это специальные органеллы движения. Они имеются в некоторых клетках - сперматозоидах, эпителиоцитах трахеи и бронхов, семявыводящих путей мужчины и др. В световом микроскопе реснички и жгутики выглядят как тонкие выросты. В электронном микроскопе установлено, что в основании ресничек и жгутиков лежат мелкие гранулы - базальные тельца, одинаковые по строению с центриолями. От базального тельца, являющегося матрицей при росте ресничек и жгутиков, отходит тонкий цилиндр из микротрубочек - осевая нить, или аксонема. Она состоит из 9 дуплетов микротрубочек, на которых находятся "ручки" из белка динеина. Аксонема покрыта цитолеммой. В центре находится пара микротрубочек, окруженная специальной оболочкой - муфтой, или внутренней капсулой. От дуплетов к центральной муфте идут радиальные спицы. Следовательно, формула ресничек и жгутиков - (9х2)+2.
Основу микротрубочек жгутиков и ресничек составляет несократимый белок тубулин. Белок "ручек" - динеин - обладает АТФазной активное -гыо: расщепляет АТФ, за счет энергии которой происходит смещение дуплетов микротрубочек друг по отношению к другу. Так совершаются волнооб-ралные движения ресничек и жгутиков.
Существует генетически обусловленное заболевание - синдром Карта-гснера, при котором в аксонеме отсутствуют либо динеиновые ручки, либо центральная капсула и центральные микротрубочки (синдром неподвижных ресничек). Такие больные страдают рецидивирующими бронхитами, синуситами и трахеитами. У мужчин из-за неподвижности спермиев отмечается бесплодие.
МИОФИБРИЛЛЫ находятся в мышечных клетках и миосимпластах, и их строение рассматривается в теме "Мышечные ткани". Нейрофибрил-лы находятся в нейронах и состоят из нейротубул и нейрофиламентов. Их функция - опорная и транспортная.
ВКЛЮЧЕНИЯ
Включения - это непостоянные компоненты клетки, не имеющие строго постоянной структуры (их структура может меняться). Выявляются в клетке только в определенные периоды жизнедеятельности или жизненного цикла.
 |
КЛАССИФИКАЦИЯ ВКЛЮЧЕНИЙ.
1. Трофические включения представляют собой депонированные питательные вещества. К таким включениям относятся, например, включения гликогена, жира.
2. Пигментные включения. Примером таких включений являются гемоглобин в эритроцитах, меланин в меланоцитах. В некоторых клетках (нервные, печеночные, кардиомиоциты) при старении в лизосомах накапливается пигмент старения коричневого цвета липофусцин, не несущий, как полагают, определенной функции и образующийся в результате изнашивания клеточных структур. Следовательно, пигментные включения представляют собой химически, структурно и функционально неоднородную группу. Гемоглобин участвует в транспорте газов, меланин выполняет защитную функцию, а липофусцин является конечным продуктом обмена. Пигментные включения, за исключением лииофусциновых, не окружены мембраной.
3. Секреторные включения выявляются в секреторных клетках и состоят из продуктов, представляющих собой биологически активные вещества и другие необходимые для осуществления функций организма вещества (включения белка, в том числе и ферментов, слизистые включения в бокаловидных клетках и др.). Эти включения имеют вид окруженных мембраной пузырьков, в которых секретируемый продукт может иметь различную электронную плотность и часто окружен светлым бесструктурным ободком.4. Экскреторные включения - включения, подлежащие выведению из клетки, поскольку состоят из конечных продуктов обмена. Примером являются включения мочевины в клетках почки и т.д. По структуре похожи на секреторные включения.
5. Специальные включения - фагоцитированные частицы (фагосо-мы), поступающие в клетку путем эндоцитоза (см. ниже). Различные виды включений представлены на рис. 3.14.
При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации - узнавание и адгезия.
Узнавание - специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы: прекращение миграции клеток адгезия клеток образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов формирование клеточных ансамблей (морфогенез) взаимодействие клеток между собой в ансамбле, с клетками других структур и молекулами внеклеточного матрикса.
Адгезия - одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров (рис. 4-4) или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток - клеточную адгезию.
Рис. 4-4. Молекулы адгезии в межклеточной коммуникации. Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам формировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра.
Адгезия - способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины - молекулы адгезии. Исчезновение молекул адгезии из плазматических мембран и разборка адгезионных контактов позволяет клеткам начать миграцию. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает направленную (адресную) миграцию клеток. Иными словами, в ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует начало, ход и конец миграции клеток и образование клеточных сообществ; адгезия - необходимое условие поддержания тканевой структуры. Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу - межклеточные контакты.