Как белая, так и бурая жировая ткань служит источником энергии и метаболической воды. Бурая жировая ткань распространена у животных, впадающих в спячку. У человека она имеется только около лопаток и по бокам туловища у младенцев.

Пигментная ткань состоит в основном из пигментных клеток (хроматофоров, или меланоцитов). Как и липоциты, одиночные хроматофоры часто встречаются в рыхлой волокнистой соединительной ткани. О пигментной ткани говорят в том случае, когда хроматофоры становятся преобладающей клеточным типом.

Хроматофор представляет клетку звездчатой формы, с длинными отростками и расположенным центрально небольшим ядром. Цитоплазма его заполнена темными зернами пигмента меланина. Окраска многих покровов человека и животных обусловлена числом и размерами зерен меланина. Этот пигмент также выполняет защитные функции, поглощая ультрафиолетовые лучи. Наибольшего развития пигментная ткань достигает у рыб, амфибий и рептилий. Нейроэндокринные сигналы вызывают изменение длины отростков меланоцита, что обеспечивает изменение окраски животного.

Ретикулярная ткань формирует строму кроветворных органов - красного костного мозга, селезенки и лимфатических узлов. Она состоит из ретикулярных клеток и межклеточного вещества, в котором преобладающим компонентом являются ретикулярные (ретикулиновые) волокна.

Ретикулярные клетки имеют отростчатую форму, отличаются светлой цитоплазмой и округлым ядром. Соединяясь своими отростками, они формируют трехмерную сеть, свободное пространство которой заселяется стволовыми клетками, макрофагами и лимфоцитами. Эта сеть укреплена ретикулярными волокнами, армирующими поверхность ретикулярных клеток и их отростков. Ретикулярные волокна состоят из особой разновидности коллагена, однако отличаются устойчивостью к кислотам и щелочам, а также аргирофильностью способностью связывать соли серебра.

Ретикулярная ткань не только формирует строму кроветворных органов, но и создает микроокружение для стволовых клеток и их коммитированного потомства. В селезенке и лимфатических узлах ретикулярные клетки принимают участие в защитных реакциях, обеспечивая наряду с макрофагами предварительную обработку и опознание чужеродных веществ - антигенов.

9.4 Хрящевая ткань

Хрящевая ткань является одной из разновидностей соединительных тканей. Она выполняет механические функции у позвоночных животных, образуя скелет или отдельные его компоненты.

Хрящевая ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. Клетки хрящевой ткани называются хондробластами и хондроцитами. Хондробласты имеют овальную форму, они располагаются одиночно по периферии ткани. Хондроциты - клетки более крупные, округлой формы, содержат 12 ядра, расположены группами по 210 клеток (изогенные группы). В цитоплазме хондроцитов хорошо развиты плазматическая сеть и пластинчатый комплекс, имеются митохондрии, включения гликогена и жира. Хондробласты и хондроциты накапливают воду и поэтому находятся в состоянии тургора наподобие растительных клеток. Их функции заключаются в синтезе коллагена и гликозаминогликанов и формировании межклеточного вещества хрящевой ткани. Клетки хрящевой ткани получают кислород и питательные вещества диффузно. Хондробласты и молодые хондроциты делятся митозом и амитозом.

В зависимости от структуры межклеточного вещества различают три разновидности хрящевой ткани - гиалиновую, эластическую и волокнистую.

Гиалиновая (стекловидная) хрящевая ткань окрашена в бледно-голубой цвет. Она образует суставные поверхности костей, вентральные части ребер, а также входит в состав трахеи и бронхов. Волокнистый компонент ее межклеточного вещества представлен одиночными волокнами коллагена (хондрина). Их диаметр составляет 660 нм и поэтому они не видны в световой микроскоп. Общее количество хондриновых волокон равно 18 % сухого веса ткани. Аморфное вещество содержит кислые и нейтральные гликозаминогликаны и кератосульфаты, количество их составляет около 20 % сухого веса ткани. Содержание воды в хрящевой ткани может достигать 80 %.

Хондроциты в гиалиновой хрящевой ткани окружены тонким оксифильным ободком, который называется капсулой. Она состоит из вновь сформированного межклеточного вещества, которое отличается низкой плотностью и сниженной концентрацией кислых гликозаминогликанов. Изогенная группа окружена широкой каймой базофильного вещества, образующего хондриновый шар. Хондриновые шары в целом обозначаются термином “территории”, тогда как менее базофильное межклеточное вещество между хондриновыми шарами называют “интертерриториальным пространством”. В полностью созревшей хрящевой ткани вокруг территорий появляется узкая оксифильная полоска.

Эластическая хрящевая ткань встречается в надгортаннике, ушной раковине и носовой перегородке. Ее межклеточное вещество содержит большое количество переплетающихся эластических волокон, которые образуют вокруг изогенных групп и одиночных хондроцитов густую сеть. Эластические волокна придают упругость хрящевой ткани, которая одновременно отличается прочностью из-за присутствия коллагеновых волокон и высокого содержания воды.

Волокнистая (коллагено-волокнистая) хрящевая ткань представляет собой переход сухожилий или связок в гиалиновый хрящ. Поэтому с одной стороны препарата мы видим параллельно расположенные коллагеновые (или эластические) волокна, а с другой стороны - округлые хондроциты в однородном межклеточном веществе.

Хрящевая ткань покрыта надхрящницей (перихондром), которая состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани и содержит кровеносные сосуды, капилляры и нервные окончания. Комплекс надхрящницы с хрящевой тканью рассматривается как орган.

Хрящевая ткань развивается из мезенхимы, причем ее гистогенез можно разделить на следующие этапы:

1. Образование хондрогенного островка. Клетки мезенхимы утрачивают отростки, округляются и насыщаются водой. Они начинают синтезировать компоненты межклеточного вещества хряща.

2. Дифференцировка на хондробласты и хондроциты. При накоплении межклеточного вещества часть клеток оказывается замурованной в его толще (хондроциты), а другая часть остается на поверхности (хондробласты). Обе популяции клеток продуцируют компоненты межклеточного вещества.

3. Формирование изогенных групп. Хондроциты могут делиться в толще межклеточного вещества ограниченное число раз.

4. Возникновение хондриновых шаров. Закончив деление, хондроциты выделяют измененный набор продуктов белковой и полисахаридной природы.

5. Окончательное созревание хряща. Повышается контраст между хондриновыми шарами (территориями) и интертерриториальным пространством. По наружному краю хондриновых шаров возникает тонкая оксифильная кайма.

Таким образом, рост и развитие хряща обеспечивается как расположенными по периферии органа хондробластами (аппозиционный рост), так и замурованными в толщу межклеточного вещества хондроцитами (интерстициальный, или интусусепционный рост).

Восстановление хрящевой ткани при повреждении происходит с участием надхрящницы за счет притока предшественников хрящевых клеток из крови. При нарушении питания хряща клетки его погибают, а межклеточное вещество постепенно разрушается. Дистрофии хряща часто предшествует, особенно в старой ткани, его обызвествление накоплении карбоната кальция. Оно проявляется в появлении базофилии ткани диффузного характера. Хрящ при этом становится ломким.

9.5 Костная ткань

Костная ткань выполняет механические функции, образуя скелет у позвоночных животных. Минеральные вещества составляют 70 % сухого веса костной ткани, а органические - 30 %. Она также содержит 50 % воды в связанной кристаллами форме. Как и другие соединительные ткани, костная ткань представлена клетками и межклеточным веществом.

Различают три типа клеток костной ткани - остеобласты, остеоциты и остеокласты.

Остеобласты содержатся главным образом в формирующейся кости, где они интенсивно секретируют компоненты межклеточного вещества. Остеобласты имеют цилиндрическую форму и тонкие короткие отростки. В цитоплазме хорошо развиты гранулярная плазматическая сеть и пластинчатый комплекс, присутствуют митохондрии и жировые включения. Большое число связанных с мембранами рибосом, которые обеспечивают синтез белков межклеточного вещества, придает цитоплазме остеобластов базофильный характер. Цитохимическим маркером этих клеток является щелочная фосфатаза.

Остеоциты представляют собой высокодифференцированное потомство остеобластов. Они находятся в особых полостях в твердом межклеточном веществе, отграниченных костной капсулой. Остеоциты имеют звездчатую форму, их ветвящиеся отростки проходят в костных канальцах, связывая клетки между собой. Отростки остеоцитов контактируют также с кровеносными сосудами, из которых клетки получают питательные вещества.

Остеоциты обладают слабо базофильной цитоплазмой, грануляная плазматическая сеть и пластинчатый комплекс развиты у них меньше, чем у остеобластов. Функции остеоцитов заключаются в регуляции минерального обмена костной ткани.

Остеокласты являются специализированными макрофагами костной ткани. Они представляют собой клетки диаметром 5080 мкм, которые содержат 310 ядер. У края остеоцита, соприкасающегося с межклеточным веществом кости, имеются пальцевидные выросты, формирующие щеточную каемку. В цитоплазме этих клеток, особенно вблизи щеточной каемки, располагаются многочисленные лизосомы, которые выделяют ферменты, растворяющие межклеточное вещество кости. В целом остеокласты обладают оксифилией, гранулярная плазматическая сеть и пластинчатый комплекс развиты у них слабо. Цитохимическим маркером остеокластов служит содержащаяся в лизосомах кислая фосфатаза.

Межклеточное вещество костной ткани твердое, обладает большой прочностью, которая обеспечивается большим количеством коллагеновых волокон, их пространственной упорядоченностью, а также высоким содержанием минеральных солей.

Коллагеновые (оссеиновые) протофибриллы костной ткани имеют диаметр от 10 до 150 нм. Минеральные соли представлены кристаллами гидроксиапатита или оксиапатита длиной до 150 нм и шириной 2-8 нм, которые встроены в пучки протофибрилл. В зависимости от пространственной укладки коллагеновых фибрилл костную ткань подразделяют на грубоволокнистую и пластинчатую.

Грубоволокнистая костная ткань характеризуется тем, что коллагеновые волокна образуют в ней трабекулы, представляющие собой мощные пучки волокон в виде перекладин, или балок. Замурованные в минерализованное межклеточное вещество остеоциты равномерно располагаются в толще трабекул. Этот тип ткани встречается у взрослого человека только в местах прикрепления сухожилий к костям и в черепных швах. У рыб и амфибий грубоволокнистая кость образует весь скелет.

Пластинчатая костная ткань отличается высокой пространственной упорядоченностью коллагеновых волокон, которые, располагаясь параллельно в один слой, формируют костные пластинки. В соседних костных пластинках волокна направлены под углом друг к другу, что придает дополнительную прочность межклеточному веществу. Остеоциты располагаются между костными пластинками, причем их отростки через особые канальцы проходят через костные пластинки и вступают в контакт с отростками соседних клеток.

Пластинчатая костная ткань может формировать губчатое и компактное вещество. Губчатое вещество образовано трабекулами из костных пластинок, тогда как компактное вещество состоит из остеонов - комплексов цилиндрических костных пластинок, которые располагаются концентрически вокруг кровеносного сосуда. Остеонная организация костных пластинок обеспечивает высокую прочность костной ткани, поэтому из компактного вещества состоят испытывающие высокие нагрузки диафизы трубчатых костей.

Снаружи кость покрыта надкостницей (периостом), которая состоит из внешнего грубоволокнистого и внутреннего тонковолокнистого слоев. Во внешнем слое надкостницы имеются коллагеновые и эластические волокна, идущие параллельно поверхности кости, кровеносные сосуды и нервные окончания. Внутренний слой содержит остеобласты и отличается перпендикулярным расположением волокон, которые прочно прикрепляют надкостницу к кости (шарпеевы волокна).

На поперечном срезе диафиза трубчатой кости видно, что под надкостницей находится несколько внешних генеральных костных пластинок, охватывающих всю кость в целом. Пространство между образующими компактное вещество остеонами заполнено вставочными костными пластинками, которые являются остатками остеонов предыдущих генераций. В центре остеона находится гаверсов канал с проходящим по нему кровеносным сосудом. Остеоциты расположены между соседними костными пластинками на равном расстоянии друг от друга по окружности остеона. Сосуды остеонов соединены в единую систему, которая связана с кровеносной системой фолькмановыми каналами. В центральной части диафиз имеет внутренние генеральные костные пластинки, покрытые соединительнотканной оболочкой - эндостом, под которым находятся полости для костного мозга.

Кроме механических функций, костная ткань принимает участие в минеральном обмене, являясь местом запасания фосфора, кальция, магния, фтора и других элементов. Наибольшее значение среди них имеет кальций, который играет важную роль в регуляции клеточных функций. Поэтому концентрация кальция в крови человека поддерживается на постоянном уровне при помощи двух гормонов кальцитонина и паратгормона. Кальцитонин, который вырабатывается С-клетками фолликулярного эпителия щитовидной железы, понижает содержание кальция в крови и способствует его отложению в костной ткани. Паратгормон, продуцируемый клетками паращитовидной железы, наоборот, повышает содержание кальция в крови, выводя его из костной ткани.

Во время эмбриогенеза костная ткань возникает или непосредственно из мезенхимы - прямой остеогенез, или на месте ранее образованной хрящевой ткани - непрямой остеогенез.

Прямой остеогенез характерен для костей черепа. Он начинается с возникновения группы остеогенных клеток среди первоначально однородной популяции клеток мезенхимы - остеогенного островка. Клетки остеогенного островка делятся и секретируют вещества, характерные для костной ткани. По мере накопления оксифильного межклеточного вещества (оссеина) они распадаются на две популяции в зависимости от их места по отношению к формирующейся костной трабекуле. Замурованные в толщу межклеточного вещества клетки превращаются в остеоциты, тогда как остеобласты продолжают активно откладывать компоненты межклеточного вещества на поверхность трабекулы. Постепенно по мере утолщения трабекул происходит их минерализация. В прямом гистогенезе участвуют также остеокласты, которые резорбируют участки трабекул, обеспечивая совместно с остеобластами перестройку грубоволокнистой костной ткани в пластинчатую.

Непрямой остеогенез отличается первоначальным формированием хрящевой модели и характерен для костей конечностей. Хрящевые модели (хрящевые болванки) трубчатой кости повторяют в общих очертаниях форму будущего органа, но имеют размеры всего несколько миллиметров и состоят из гиалинового хряща.

Переход хрящевой ткани в костную ткань при непрямом остеогенезе начинается в районе диафиза. Надхрящница превращается в надкостницу, и ее клетки откладывают компоненты межклеточного вещества по типу грубоволокнистой костной ткани. Постепенно вокруг диафиза образуется костная манжетка, которая препятствует дыханию и питанию хрящевой ткани. В результате расположенный под костной манжеткой гиалиновый хрящ начинает дегенерировать, образуя замкнутые полости. Из надкостницы в образованные в хряще полости прорастают кровеносные сосуды и из них выселяются остеобласты, которые начинают откладывать межклеточное вещество внутри диафиза.

Формирование костной ткани на поверхности диафиза называется перихондральным окостенением, а внутри диафиза - энхондральным окостенением. В обоих случаях с участием остеобластов, остеоцитов и остеокластов образуются трабекулы грубоволокнистой костной ткани, морфология которых весьма напоминает прямой остеогенез.

В дальнейшем процесс окостенения охватывает весь диафиз за исключением участков на границе с эпифизами, которые обозначаются как метэпифизарные пластинки. Хондроциты в этом месте образуют характерные вертикальные ряды, или клеточные колонки, в которых клетки интенсивно делятся, как бы “убегая” от наступающей костной ткани. Хрящевые метэпифизарные пластинки обеспечивают рост трубчатой кости в длину и полностью окостеневают только приблизительно к 20 годам, являясь до этого срока наименее прочным участком органа. Окостенение эпифизов происходит позже, чем диафиза, но в общих чертах повторяется тот же процесс.

Первоначально в ходе перихондрального и энхондрального окостенения в трубчатых костях образуется грубоволокнистая костная ткань. Позднее как в диафизе, так и в эпифизах она замещается пластинчатой костной тканью, формирующей губчатое вещество. Губчатое вещество сохраняется далее только в эпифизах. В диафизе оно замещается компактным веществом, приобретая остеонное строение. В процессе дальнейшего роста кости происходит смена нескольких поколений остеонов.

9.6 Кровь

Кровь и близкая к ней по свойствам лимфа представляют собой ткани внутренней среды, отличающиеся жидким межклеточным веществом. Клетки крови (форменные элементы) составляют до 45 % объема всей ткани, тогда как межклеточное вещество, или плазма - 55 %. Количество крови у взрослого человека достигает 56 л. Кровь выполняет ряд важных для всего организма функций: дыхательную, трофическую, экскреторную, регуляторную, гомеостатическую и защитную.

Плазма крови на 90 % состоит из воды. На органические вещества, преимущественно белки, приходится 9 %, а 1 % составляют неорганические вещества. К белкам плазмы относятся:

альбумины, выполняющие транспортные функции;

глобулины, которые переносят металлы и липиды, а также выполняют защитные функции (иммуноглобулины);

фибриноген, обеспечивающий свертывание крови;

белки системы комплемента, которые защищают организм от бактерий.

Большинство белков плазмы крови синтезируется клетками печени, за исключением иммуноглобулинов, секретируемых плазмоцитами в селезенке, лимфатических узлах и других органах иммунной системы. Среди неорганических веществ наибольшее значение имеют ионы хлора и натрия. Неорганические и органические вещества плазмы образуют буферные системы, которые поддерживают постоянную кислотность крови (pH 7,4).

В лабораторной практике для удобства хранения вместо плазмы обычно используют сыворотку крови, которая лишена фибриногена и других белков, участвующих в формировании тромба. Остальные компоненты присутствуют в сыворотке в тех же концентрациях, что и в плазме. Концентрация многих веществ (гемоглобина, глюкозы, мочевины, кальция, билирубина и др.) поддерживается в крови на одном уровне, поэтому их определение используется для оценки состояния физиологических систем организма.

9.6.1 Форменные элементы крови

Классификация форменных элементов (клеток) крови была разработана в начале ХХ в., когда стали применяться красители сложного состава, позволяющие хорошо прокрашивать как ядро, так и цитоплазму. В целом все методы окраски дают сходные результаты, отличаясь только более тонкой проработкой ядра (краситель Романовского-Гимзы) или цитоплазматической зернистости (краситель Май-Грюнвальда). Поэтому часто используется комбинированный метод Паппенгейма, сочетающий оба красителя.

Все форменные элементы крови подразделяются на красные кровяные клетки, или эритроциты, белые кровяные клетки, или лейкоциты и кровяные пластинки, или тромбоциты. Среди лейкоцитов выделяют два типа клеток: зернистые, или гранулоциты, и незернистые, или агранулоциты. К гранулоцитам относятся нейтрофилы, эозинофилы и базофилы, которые различаются между собой характером цитоплазматической зернистости. К агранулоцитам принадлежат моноциты и лимфоциты.

Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска диаметром 8 и толщиной 2 мкм. Клетка безъядерная, окрашивается в бледно-желтый или розовый цвет. Цитоплазма эритроцита заполнена белком гемоглобином, который разносит кислород по тканям. Кроме переноса кислорода, эритроцит транспортирует также карбонат-ион и некоторые другие молекулы. Количество эритроцитов в 1 микролитре составляет 4,55,5 млн. Уменьшение количества эритроцитов приводит к анемии (малокровию), увеличение - к эритремии. Эти клетки созревают в красном костном мозгу и уничтожаются в селезенке. Продолжительность жизни эритроцита составляет около трех месяцев.

Нейтрофилы составляют больше половины от общего числа лейкоцитов (около 34 тысяч на 1 мкл). Это округлая клетка диаметром 9 мкм с сегментированным ядром и слабо оксифильной цитоплазмой. Число сегментов ядра зависит от возраста клетки и может достигать шести. В цитоплазме нейтрофила различают три вида зерен. Крупные базофильные зерна называются азурофильными, потому что в состав гематологических красителей входит азур, который окрашивает эти гранулы. На самом деле они представляют собой лизосомы. Наиболее многочисленной является в нейтрофиле мелкая зернистость на пределе разрешения светового микроскопа (250 нм), цвет которой определить невозможно, и поэтому она называется нейтрофильной, или специфической. Специфические гранулы нейтрофилов содержит белки дефенсины, с помощью которых происходит обволакивание (опсонизация) бактериальных клеток перед их фагоцитозом. Третий вид зерен в цитоплазме нейтрофила - это пероксисомы.

Функции нейтрофилов связаны с защитой организма от бактерий. Они способны атаковать бактериальные клетки и нарушать целостность ее оболочки, а также фагоцитировать бактериальные клетки и разрушать их с помощью ферментов азурофильных гранул.

Нейтрофилы образуются в красном костном мозгу и распространяются по всему кровеносному руслу, оседая на эндотелии сосудов. При появлении очага воспаления нейтрофилы проходят через стенки капилляров и атакуют бактериальные клетки, погибая при этом. В сосудистом русле неактивные нейтрофилы находятся около недели, а затем самоуничтожаются путем апоптоза и фагоцитируются альвеолярными макрофагами.

Эозинофилы внешне очень похожи на нейтрофилы, но отличаются от них характером специфической зернистости. Диаметр специфических зерен эозинофилов составляет около 800 нм. Они обладают слоистой микроструктурой и окрашиваются в ярко-оранжевый цвет. В зернах эозинофилов содержится ряд защитных белков, в частности белки, повреждающие кутикулу паразитических червей. Эозинофилы участвуют также в аллергических реакциях. Количество эозинофилов в периферической крови составляет 100200 клеток на 1 мкл. Превышение этого уровня наблюдается, например, при аллергических ринитах. Размеры эозинофила достигают 1012 мкм в диаметре, ядро содержит обычно два сегмента, но их может быть и больше. В цитоплазме кроме специфических присутствуют также азурофильные гранулы и пероксисомы.

Базофилы отличаются от других зернистых лейкоцитов тем, что их цитоплазма заполнена темно-фиолетовыми гранулами. Диаметр клетки составляет 810 мкм, число долек в ядре редко превышает 2. Гранулы базофилов обладают метахромазией, окрашиваясь в различные оттенки синего и фиолетового цветов. Метахромазия связана с регулярной ориентацией молекул, которые обладают дихроизмом, по-разному поглощая поляризованный свет. Метахромазия гранул базофилов свидетельствует о высокой регулярности их ультраструктуры.

Базофилов содержится в периферической крови не более 50 клеток на 1 мкл. Однако их может быть гораздо больше в рыхлой волокнистой соединительной ткани, где они выступают под именем тучных клеток (лаброцитов). Гранулы базофилов содержат гистамин и другие медиаторы воспаления, которые выделяются из клетки в ответ на поступление чужеродных веществ - антигенов.

Моноциты - самые крупные клетки крови, их диаметр достигает 1215 мкм. Ядро клетки имеет бобовидную форму, оно не расчленено на сегменты. В цитоплазме хорошо развиты пластинчатый комплекс и лизосомы, присутствуют также включения липидов и гликогена. Цитоплазма базофильная, без специфической зернистости, хотя имеется небольшое количество азурофильных гранул.

Количество моноцитов в крови равно 400500 на 1 мкл. Они находятся здесь в неактивной форме. При активации, которая у высших позвоночных происходит только вне сосудистого русла, моноциты превращаются в макрофаги, способные к активному перемещению и фагоцитозу. Макрофаги способны предобрабатывать и представлять другим защитным клеткам антигены, стимулировать их пролиферацию и выработку антител, фагоцитировать комплексы антител с антигенами и погибшие клетки.

Лимфоциты составляют до 30 % от общего числа лейкоцитов, занимая по количеству в крови второе место после нейтрофилов - около 2 000 клеток на 1 мкл. Диаметр клетки варьирует в пределах 712 мкм. Большую часть лимфоцита занимает округлое несегментированное ядро, слабо базофильная цитоплазма окружает его узкой асимметрической лентой. Органоидов в цитоплазме мало. Различают малые, средние и большие лимфоциты. Малые лимфоциты относятся к клеткам, осуществляющим реакции клеточного иммунитета. Они отличаются крестообразным распределением гетерохроматина и тонким слоем цитоплазмы вокруг ядра. Изредка в малых лимфоцитах можно увидеть в цитоплазме азурофильную гранулу. Малые лимфоциты составляют около 65 % от общего числа лимфоцитов периферической крови. Средние лимфоциты, доля которых в крови равна 20 %, имеют больше цитоплазмы, их характерным признаком является тонкий светлый ободок вокруг ядра. Морфология ядер также иная, чем у малых лимфоцитов, гетерохроматин в основном концентрируется у нуклеолеммы. Большие лимфоциты отличаются ядром с выемкой, наличием пластинчатого комплекса и нескольких азурофильных гранул.

В функциональном плане лимфоциты подразделяются на два типа: В-лимфоциты, обеспечивающие гуморальный иммунитет, и Т-лимфоциты, которые осуществляют реакции клеточного иммунитета.

В-лимфоциты созревают в красном костном мозгу. На поверхности этих клеток имеются особые белки-рецепторы, которые способны распознавать антигены. Они построены из белка иммуноглобулина класса M или D (IgM/D). В-лимфоциты после распознавания и активации превращаются в плазматические клетки (плазмоциты), которые являются продуцентами антител. Тем самым В-лимфоциты обеспечивают осуществление гуморального звена иммунной реакции.

Т-лимфоциты созревают в тимусе (вилочковой, или зобной, железе). На своей поверхности они также имеют рецепторы (ТКР), способные распознавать антигены, но они другой структуры, чем у В-лимфоцитов. Т-лимфоциты осуществляют “двойное распознавание”, одновременно с антигеном определяя метку его происхождения. Некоторые Т-клетки (цитотоксические лимфоциты) могут непосредственно уничтожать чужие или собственные переродившиеся клетки, но в основном они контролируют деятельность В-лимфоцитов.

Т-лимфоциты представлены тремя функционально различными субпопуляциями: Т-хелперами, Т-супрессорамит и ЕК-клетками.

Т-хелперы, одновременно с В-лимфоцитами распознавая антиген, стимулируют пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов в плазмоциты. Т-супрессоры также параллельно В-лимфоцитам и Т-хелперам распознают антиген, но в случае несовпадения результатов опознания, подавляют действие Т-хелперов. Таким образом, как В-лимфоциты, так и Т-лимфоциты одновременно участвуют в иммунном ответе, но деятельность Т-лимфоцитов носит в большей степени регуляторный характер. Столь жесткий контроль защитных реакций связан с тем, что при ошибочном опознании может возникнуть аутоиммунное заболевание, обусловленное повреждением собственных клеток и тканей. Такие нарушения происходят, например, при ревматизме, когда антитела повреждают соединительную ткань. ЕК-клетки в отличие от других Т-лимфоцитов не имеют ТКР и поэтому не способны распознавать чужеродные вещества. Однако они с помощью специальных рецепторов способны распознавать и уничтожать раковые клетки.

Морфологически В-лимфоциты, Т-лимфоциты и тем более субпопуляции Т-лимфоцитов не различимы. Их можно идентифицировать только методом розеткообразования с эритроцитами барана или иммуноцитохимически по наличию на поверхности клетки специфического набора рецепторов. Принцип первого метода заключается в том, что эритроциты барана прикрепляются к Т-лимфоцитам, формируя “спонтанные розетки”. В-лимфоциты также способны формировать розетки, но только в присутствии комплемента (“комплементзависимые розетки”). Способность лимфоцитов к образованию розеток связана с наличием особых рецепторных белков на их поверхности. В последнее время для идентификации субпопуляций лимфоцитов стал применяться более точный и производительный иммуноцитохимический метод. Он основан на использовании моноклональных антител, способных тонко дифференцировать репертуар белков на поверхности лимфоцитов. При этом анализируются следующие детерминанты клеточной поверхности - IgM/D, ТКР, CD3, CD4 и CD8:

Иммуноцитохимические свойства лимфоцитов

Кровяные пластинки (тромбоциты) представляют собой безъядерные образования округлой формы диаметром 23 мкм. В мазке крови они, как правило, образуют скопления, обладая выраженной склонностью к агрегации. В центре кровяной пластинки находится базофильный грануломер (хромомер). Слабо окрашенная периферия тромбоцита называется гиаломер. Внутри клетки обнаруживаются митохондрии, мембраны плазматической сети и большое число микротрубочек, а для плазмолеммы характерны тонкие выросты. Количество пластинок в периферической крови достигает 200 тыс. на 1 мкл.

Кровяные пластинки обеспечивают свертывание крови, принимая участие в формировании и последующем сжатии (ретракции) кровяного сгустка. При этом они склеиваются между собой и со стенкой поврежденного сосуда. Резкое падение числа кровяных пластинок (тромбопения) приводит к тому, что кровь утрачивает способность сворачиваться и появляются спонтанные точечные кровоизлияния, которые могут спровоцировать нарушение функций жизненно важных органов. Следует отметить, что за последние 40 лет наблюдается постепенное снижение количества кровяных пластинок у здоровых людей.

9.6.2 Гистогенез крови

Гистогенез крови принято называть гемопоэзом. Все клетки крови происходят от единой популяции стволовых кроветворных клеток, которая находится в красном костном мозгу.

Полипотентная стволовая кроветворная клетка (СКК) воспроизводит такие же стволовые клетки и одновременно коммитированное потомство. Коммитированное потомство СКК формирует вначале пролиферирующую популяцию полипотентных клеток-предшественниц, которые дают начало пролиферирующим унипотентным клеткам-родоначальницам. Унипотентные клетки в свою очередь дифференцируются в созревающие клетки, которые заканчивают пролиферацию и превращаются в зрелые клетки крови. Этапы гемопоэза, начиная от СКК и заканчивая унипотентными клетками-родоначальницами, морфологически не различимы. Они исследуются с помощью современных иммуноцитохимических методов аналогично субпопуляциям лимфоцитов. Популяции созревающих и зрелых клеток морфологически распознаются по особенностям структуры ядра и цитоплазмы.

Классическим методом экспериментального изучения гемопоэза является метод селезеночных колоний Тилла и МакКаллоха (1961). Принцип метода заключается в том, что мышей облучают летальной дозой рентгеновских лучей (9001000 рад), после чего им инокулируют клетки костного мозга необлученных сингенных животных. Сингенными называются животные, имеющие одинаковый генотип по главному комплексу гистосовместимости и поэтому между ними возможна пересадка тканей без отторжения. После инокуляции клеток костного мозга в селезенке реципиентов появляются колонии диаметром 12 мм, состоящие из донорских клеток. Селезеночные колонии могут состоять из одного типа клеток, например, предшественников эритроцитов или гранулоцитов, а могут быть гетерогенными и состоять из разных типов клеток. Гомогенные колонии образованы потомством унипотентных клеток, а - потомством полипотентных клеток. Метод селезеночных колоний может также применяться на сублетально облученных мышах, у которых будут формироваться колонии из собственных клеток-предшественниц. Соответствующие составу колоний клетки-предшественницы обозначаются как колониеобразующие единицы, или КОЕ.

Эритропоэз. СКК дает коммитированное потомство, которое называется клетками-предшественницами миелопоэза (КОЕ-ГЭММ). Последние, в свою очередь, через клетки-родоночальцы миелопоэза КОЕ-ГЭ дают унипотентные эритропоэтинчувствительные клетки - БОЕ-Э. Они способны к усилению пролиферации под влиянием гормона эритропоэтина, поэтому называются бурстобразующими единицами (бурст - взрыв). Затем последовательно дифференцируются эритробласты, пронормобласты и нормобласты.

Нормобласты бывают трех типов - базофильные, полихроматофильные и оксифильные. Сначала из пронормобластов дифференцируются базофильные нормобласты. Они отличаются округлым базофильным ядром и базофильной цитоплазмой, высокой пролиферативной и метаболической активностью. В базофильных нормобластах начинается синтез специфического для эритроцитов белка - гемоглобина. Появляющиеся позднее полихроматофильные нормобласты имеют округлые уменьшенные по сравнению с базофильными нормобластами ядра. В их цитоплазме участки, где накапливается гемоглобин, приобретают оксифилию. Полихроматофильные нормобласты переходят в оксифильные нормобласты, которые представляют собой овальные клетки, на одном конце которых находится небольшое округлое ядро с крестообразным распределением гетерохроматина (как у плазмоцитов). Цитоплазма этих клеток оксифильная, содержит много гемоглобина. Оксифильные нормобласты утрачивают способность к делению. Оксифильные нормобласты превращаются в безъ- ядерные ретикулоциты. В этих клетках еще сохраняются остатки гранулярной плазматической сети, которые придают цитоплазме тонкий базофильный рисунок. Из ретикулоцитов образуются зрелые клетки эритроциты.

Общие тенденции в дифференцировке эритроцитов заключаются в уменьшении размеров и лизисе клеточного ядра, а также приобретение цитоплазмой оксифильного характера из-за накопления большого количества гемоглобина.

Гранулоцитопоэз. СКК порождают КОЕ-ГЭММ, которые превращаются в КОЕ-ГЭ и далее в миелобласты. Эти этапы гранулоцитопоэза морфологически не различаются. Миелобласты дают три субпопуляции клеток нейтрофильные, эозинофильные и базофильные промиелоциты. Промиелоциты имеют округлые ядра и базофильную цитоплазму, в которой появляется азурофильная зернистость. Дальнейшая дифференцировка субпопуляций промиелоцитов идет параллельно друг другу. В результате промиелоциты дают три разновидности миелоцитов. В цитоплазме миелоцитов начинает накапливаться специфическая зернистость, а число азурофильных гранул снижается. В ядрах миелоцитов появляются плотные глыбки гетерохроматина, но клетки еще способны делиться. Миелоциты далее диффернцируются в метамиелоциты (юные лейкоциты). При этом ядро становится палочковидным или подковообразным, и клетка утрачивает способность к делению. Переход в зрелые гранулоциты сопровождается накоплением специфической зернистости и сегментацией ядра.

Таким образом, при гранулоцитопоэзе наблюдается уменьшение размеров и сегментация ядер и накопление в цитоплазме зернистости, характер которой специфичен для каждого из трех типов клеток.

Тромбоцитопоэз. СКК порождают КОЕ-ГЭММ, которые превращаются последовательно в предшественницы миелопоэза, тромбопоэтин-чувствительные клетки и мегакариобласты. Мегакариобласты проходят ряд клеточных циклов без деления, в результате чего клетки увеличиваются в размерах и превращаются в промегакариоциты. По мере полиплоидизации и дифференцировки цитоплазмы промегакариоциты становятся гигантскими клетками костного мозга - мегакариоцитами. Мегакариоциты имеют диаметр 4050 мкм, многолопастное ядро и слабо базофильную цитоплазму с азурофильными зернами. Они содержат 32 или 64 набора хромосом. Плазмолемма мегакариоцитов может формировать выросты, которые входят в поры капилляров костного мозга - фенестры, где от них отделяются кровяные пластинки. Этот процесс носит название клазматоза.

Основными особенностями дифференцировки кровяных пластинок являются полиплоидизация, накопление в цитоплазме азурофильной зернистости и клазматоз.

Лимфоцитопоэз. В-лимфоциты берут свое начало в красном костном мозгу из СКК. Сначала СКК порождают унипотентных предшественниц В-лимфоцитов, которые превращаются затем в пре-В-лимфоциты. Эти клетки отличаются тем, что в их цитоплазме можно обнаружить тяжелые цепи иммуноглобулина класса , являющиеся основой для построения антиген-распознающего рецептора. Пре-В-лимфоциты превращаются далее в незрелые В-лимфоциты, которые экспрессируют на своей поверхности антиген-распознающие рецепторы. Эти рецепторы состоят из одной легкой и одной тяжелой цепи иммуноглобулинов класса M или D. Незрелый B-лимфоцит еще не способен активироваться при встрече с антигеном. Это свойство он приобретает по выходе из красного костного мозга в кровоток, превращаясь в зрелую клетку.

В периферической крови содержится около 400 В-лимфоцитов в 1 мкл. Однако там они находятся в неактивном состоянии. Для активации эти клетки должны выйти в периферические лимфоидные органы (селезенку, лимфатические узлы, небные миндалины, аппендикс), где они формируют большие скопления - лимфоидные фолликулы.

Процесс активации B-лимфоцитов при встрече с антигеном носит название антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов. Она начинается при встрече клетки со специфически распознаваемым ей антигеном. При этом В-лимфоцит утрачивает свой антиген-распознающий рецептор и путем деления порождает клеточный клон, который обнаруживается в центральной части лимфоидного фолликула в виде скопления светлых лимфоидных клеток зародышевого центра. В процессе клональной прогрессии происходит повторная активация генов, контролирующих структуру иммуноглобулинового рецептора, но с включением механизма гипермутабильности участка гена, который контролирует антигенсвязывающий центр. Клональная прогрессия клеток сопровождается отбором их по специфичности распознавания антигена. В результате появляются клетки с рецептором, который способен более эффективно связывать антиген, чем рецептор порождающего клон B-лимфоцита. Не прошедшие отбора клетки погибают путем апоптоза и фагоцитируются макрофагами. Отселектированные клетки смещаются на край лимфоидного фолликула, где они формируют более темную мантийную зону. Часть лимфоцитов уходит в дальнейшем из фолликула и превращается в плазмоциты. Секретируемые плазмоцитами антитела накапливаются в плазме крови и способны связывать большое количество антигена, который в дальнейшем утилизируется макрофагами, Другая часть лимфоцитов формирует популяцию клеток памяти.

Таким образом, гуморальный иммунный ответ, сопровождающийся синтезом антител, обеспечивается антигензависимой дифференцировкой В-лимфоцитов в лимфоидных фолликулах. Динамика этого процесса, который называется в иммунологии первичным иммунным ответом, не зависит от специфичности антигена и его количества. Первые плазмоциты появляются на 3 день после встречи лимфоцита с антигеном, а максимальная концентрация антител достигается только к концу второй недели. Однако при повторном поступлении в организм этого же антигена за счет ускоренной дифференцировки плазмоцитов из клеток памяти высокие концентрации антител достигаются уже в течение 1-2 суток. Это явление лежит в основе вторичного иммунного ответа.

В отличие от всех других клеток крови Т-лимфоциты образуются в тимусе (вилочковой, или зобной железе). Тимус находится в переднем средостении под щитовидной железой и состоит из двух крупных долей, образованных более мелкими дольками.

Каждая долька тимуса состоит из соединительнотканной капсулы, под которой находится пронизанная капиллярами эпителиальная строма. Эпителий тимуса заселен большим количеством лимфоидных клеток - тимоцитов. Распределение тимоцитов в дольке неравномерное: на периферии у капсулы число тимоцитов настолько большое, что они полностью закрывают эпителиальную строму, тогда как ближе к центру эпителий заметен хорошо. Зона с более высокой плотностью тимоцитов называется корковым веществом, а с менее высокой плотностью - мозговым веществом. Выделяют также субкапсулярную зону на границе капсулы и коркового вещества, а также кортико-медуллярную зону на границе коркового и мозгового вещества. Кортико-медуллярная зона богата капиллярами, на которых фиксированы макрофаги.

Источником Т-лимфоцитов также является СКК. Однако коммитированный потомок СКК выходит из костного мозга и мигрирует по кровотоку в субкапсулярную зону тимуса. В ходе дифференцировки тимоциты субкапсулярной зоны приобретают детерминанту CD3. Затем часть клеток начинает экспонировать ТКР, а остальные дифференцируются в ЕК-клетки. Синтез компонентов ТКР и их сборка находятся под контролем “клеток-нянек” эпителиальной стромы. Не прошедшие “позитивного” отбора тимоциты погибают путем апоптоза. После “позитивного” отбора появляются “дубль-положительные” тимоциты, одновременно экспрессирующие детерминанты CD4 и CD8. Эти клетки проходят “негативный ”отбор на способность реагировать на антигены своего организма. При наличии такой способности они также элиминируются путем апоптоза. Прошедшие оба вида отбора клетки дифференцируются на субпопуляции путем выключения CD4 или CD8 и выходят из кортико-медуллярной зоны в грудной лимфатический проток. В лимфатической системе под воздействием тимусных гормонов Т-лимфоциты окончательно созревают, образуя три основных субпопуляции: Т-хелперы, Т-супрессоры и ЕК-клетки. Зрелые Т-лимфоциты мигрируют в периферические лимфоидные органы, где формируют тимусзависимые зоны вокруг сосудов вблизи лимфоидных фолликулов. При развитии иммунного ответа клетки тимусзависимой зоны мигрируют в лимфоидный фолликул для контроля антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов.

10. МЫШЕЧНЫЕ ТКАНИ

Мышечные ткани объединяются в единую группу по способности к сокращению. Несмотря на морфофункциональное разнообразие, они всегда содержат специализированные органоиды - миофибриллы, которые являются специализированным производным микрофиламентозного компонента цитоскелета. Мышечные ткани обеспечивают поддержание позы и движение организма, а также сокращение внутренних органов. Эти ткани тесно связаны с нервной системой, которая управляет их работой. Наиболее распространен морфофизиологическй принцип классификации мышечных тканей:

Морфофизиологическая классификация мышечных тканей

Н. Г. Хлопин предложил расширенную классификацию мышечных тканей, главным критерием которой является их происхождение в эмбриогенезе:

Гистогенетическая классификация мышечных тканей

10.1 Поперечно-полосатая мышечная ткань

Структурной единицей поперечно-полосатой (скелетной, или соматической) мышечной ткани служит многоядерный симпласт мышечное волокно, или мион. Он имеет форму вытянутого цилиндра диаметром несколько сотен микрометров и длиной до 10 см. Мышечное волокно покрыто сарколеммой, состоящей из двух слоев. Внутренний слой представлен плазмолеммой толщиной около 10 нм. Наружный слой образован базальной пластинкой толщиной 3050 нм, которая отстоит от плазмолеммы на 1525 нм и связана с коллагеновыми волокнами окружающей соединительной ткани. Между внутренним и наружным слоями сарколеммы встречаются малодифференцированные одноядерные клетки - миосателлиты, которые обеспечивают восстановление миона после повреждения. Соединительнотканная оболочка миона называется эндомизием. Группы мионов имеют дополнительную оболочку - перимизий, а вся мышца покрыта снаружи эпимизием, или фасцией. Соединительнотканные оболочки мышц содержат кровеносные сосуды и капилляры, а также нервные окончания.

В цитоплазме (саркоплазме) миона непосредственно под плазмолеммой находится множество ядер, в центре расположены пучки миофибрилл, между ними многочисленные митохондрии, развитая гладкая плазматическая сеть и другие органоиды.

Сократительные элементы миона представлены миофибриллами, которые заполняют большую часть его объема. Диаметр миофибриллы составляет 0,52 мкм, а длина совпадает с длиной миона. Миофибриллы обладают поперечной исчерченностью, что проявляется в чередовании по их длине темных анизотропных и светлых изотропных участков. Анизотропный диск (A-диск) обладает двойным лучепреломлением способностью расщеплять свет на два ортогонально поляризованных луча с различными коэффициентами преломления. Изотропный диск (I-диск) такой способностью не обладает. Длина A-диска составляет 1,5-2 мкм, тогда как длина I-диска варьирует в пределах 0,7-1,4 мкм в зависимости от стадии сокращения миона. Оптические свойства миофибриллы определяются высокой регулярностью ее на молекулярном уровне.

Структурно-функциональной единицей миофибриллы является саркомер. Его границами служат Z-полоски (телофрагмы), которые расположены перпендикулярно оси миофибриллы в середине I-диска. В середине А-диска находится несколько более светлая H-полоска. К состоящей из десмина Z-полоске с помощью -актинина прикреплены тонкие протофибриллы толщиной 57 нм. В А-диске локализованы толстые протофибриллы диаметром 1025 нм. Пространственное расположение протофибрилл таково, что каждая толстая протофибрилла окружена шестью тонкими протофибриллами.

Тонкая протофибрилла представляет собой спираль, которая образована двумя нитями фибриллярного актина. Каждая из нитей состоит из молекул глобулярного актина диаметром около 5 нм и молекулярной массой 45 кД. В бороздке между нитями актина находятся две переплетенные нити белка тропомиозина. К концам молекул тропомиозина дополнительно прикреплены молекулы глобулярного белка тропонина, состоящие из трех субъединиц. Длина тонких протофибрилл достигает 1 мкм.

Толстая протофибрилла образована механохимическим белком миозином. Молекула миозина имеет форму клюшки для игры в гольф. Размер ее равен 150 3 нм, молекулярная масса - 460 кД. Она состоит из четырех субъединиц, образующих двойную головку, шейку и длинный хвост. Молекула миозина способна связывать кальций и, затрачивая АТФ, изменять взаимное расположение субъединиц. В состав толстой протофибриллы входит 300 молекул миозина, которые разделены на две группы с противоположной ориентацией. Длина миозиновой протофибриллы достигает 1,52 мкм.

Таким образом, А-диск содержит как тонкие, так и толстые протофибриллы, тогда как I-диск состоит только из тонких протофибрилл. В состав саркомера входят Ѕ I-диска + A-диск + Ѕ I-диска.

Сокращение миофибриллы согласно теории скользящих нитей обеспечивается взаимодействием актина и миозина, при котором тонкие нити втягиваются между толстыми нитями. В результате этого наблюдается сжатие I-диска. Процесс скольжения запускается кальцием и обеспечивается периодическими конформационными изменениями молекул миозина при взаимодействии их с тонкими протофибриллами.

Трофические элементы миона представлены саркоплазматической сетью, митохондриями, включениями запасных питательных веществ и растворенным в гиалоплазме дыхательным белком миоглобином. Саркоплазматическая сеть состоит из каналов Т-системы и цистерн, каналов и пузырьков L-системы. Каналы Т-системы представляют собой глубокие и узкие инвагинации плазмолеммы миона, которые доходят до пучков миофибрилл на уровне границы между дисками. Мембранные структуры L-системы образованы гладкой плазматической сетью, которая в мионе служит резервуаром для кальция. Мембраны каналов Т-системы на своих концах непосредственно примыкают к мембранам цистерн L-системы, формируя “триаду”. По приходе нервного импульса по каналу Т-системы волна деполяризации распространяется в триаде на мембраны L-системы. Это вызывает быстрый выход кальция в гиалоплазму, где он достигает миофибрилл, связывается головками миозина и запускает процесс сокращения. После сокращения кальций откачивается в L-систему с помощью встроенных в ее мембраны кальциевых насосов.

Сокращение миона требует расхода большого количества энергии, которая вырабатывается расположенными вокруг миофибрилл митохондриями. Для обеспечения непрерывной работы митохондрий в гиалоплазме содержится миоглобин, который запасает кислород и отдает его в условиях гипоксии. Особенно много миоглобина у морских млекопитающих, способных нырять на большую глубину.

Среди мионов существует определенная функциональная специализация, которая связана с характером выполняемой мышцами работы. Например, у человека и млекопитающих выделяют быстрые, но менее выносливые белые мионы и медленные, но более пластичные красные мионы.