Клітинні переміщення
У процесі розвитку особини відбуваються неодноразові переміщення (міграції) окремих клітин, їх груп, клітинних пластів. Особливе значення міграція клітин набуває на стадії гаструляції, приводячи до формування зародкових листків. У ході органогенезу цей механізм важливий, наприклад, при формуванні великих травних залоз, похідних нервового гребеня. Не менш значима його роль і в постембріональному розвитку. Амебоідное рух макрофагів забезпечує реалізацію реакцій імунітету, переміщення сперматозоїдів (жгутиковое рух) необхідні для здійснення запліднення, міграції клітин епідермісу призводять до закриття поверхні рани при пошкодженнях шкіри і т. д. В цілому, міграція забезпечує доставку клітинного матеріалу в потрібну область організму.
Слід зазначити, що переміщатися можуть як окремі клітини, так і цілі клітинні пласти. Останній варіант характерний для епітеліальних клітин, які тісно прилягають один до одного бічними стінками і подстилаются базальноїмембраною (рис. 8.7). Отростчатие або веретеновідние клітини, занурені у міжклітинний речовина, – ме-зенхімние клітини – більш рухливі, не утворюють між собою стійких контактів, внаслідок цього вони мігрують поодиноко або групами (рис. 8.8). Як мезенхима, так і епітелії можуть бути утворені з будь-якого з трьох зародкових листків. Особлива форма руху окремих клітин спостерігається на ранніх стадіях розвитку у деяких зародків. Наприклад, у птахів первинні статеві клітини мігрують із стінки жовткового мішка в кров’яне русло і таким чином (з током крові) переносяться в гонади.
Міграції клітин здійснюються на основі дистантних і контактних взаємодій. До дистантних може бути віднесено переміщення по градієнту концентрації тих або інших речовин – рух по типу хемотаксиса. Такий механізм зустрічається досить рідко, його достовірних випадків для ембріональних клітин багатоклітинних тварин не виявлено.
Основою міграції клітин багатоклітинних тварин як в ембріогенезі, так і в постнатальному розвитку є контактні взаємодії, насамперед між позаклітинним речовиною і мігруючими клітинами. Як приклад подібної взаємодії розглянемо міграцію клітин нервового гребеня (рис. 8.9), який внаслідок численності і значущості його похідних іноді називають четвертим зародковим листком (див. П. 7.4.3).
Початок міграції клітин нервового гребеня пов’язано з їх виділенням з пласта нейроепітелія замикається нервової трубки і придбанням ними зовнішніх ознак мезенхімних клітин.
Що опинилися поза нейроепітеліальних пласта клітини нервового гребеня починають активно переміщатися. Міграція клітин визначається взаємодією клітин з міжклітинним речовиною – позаклітинним матриксом. Матрикс служить для клітин механічної опорою або, як прийнято говорити, твердим субстратом. Його компоненти в даний час досить добре вивчені і включають різні типи колагену, фі-бронектін, ламінін, глікозаміноглікани та інші речовини (рис. 8.10).
Глікопротеїди фибронектин і ламінін – основні речовини позаклітинного матриксу, які беруть участь в міграції клітин нервового гребеня. Вони надають стимулюючий ефект на їх переміщення. Навпаки, колаген II типу, що відкладається, за даними ряду авторів, переважно на опуклих поверхнях нейральних пластів, затримує на собі клітини нервового гребеня, підвищуючи їх концентрацію і сприяючи диференціювання.
Взаємозв’язок мігруючих клітин з компонентами позаклітинного матриксу здійснюється особливим видом клітинних рецепторів – білками-інтегринів (рис. 8.11, а). В експерименті показано, що введення в головний відділ зародка антитіл до інтегринів, блокуючих зв’язок клітин з фібронектином або ламініном, призводить до значних порушень у розподілі клітин нервового гребеня.
Інтегріновие рецептор – трансмембранний білок: його молекула пронизує плазматическую мембрану клітини і володіє як позаклітинної, так і внутрішньоклітинної частинами (доменами). Внутрішньоклітинний домен інтегринів через ланцюг різних з’єднаних між собою білків взаємодіє з Актинові микрофиламентами цитоскелету клітини, і тим самим здійснюється структурна зв’язок між позаклітинним матриксом і цитоскелетом прикріпити клітини (рис. 8.11, б). Інтегрин складається з α – і β-субодиниць, які можуть комбінуватися в різних поєднаннях, формуючи більше 20 різних типів интег-Рінов.
Мігруюча мезенхимная клітина в деяких ділянках своїй поверхні утворює псевдоподии (клітинні вирости у вигляді тонких ниток – філоподіі або пластинчастої форми – ламеллоподіі). Точки прикріплення псевдоподий до позаклітинного матриксу називають фокальними контактами (рис. 8.12). Саме в них виявляються зосередженими інтегрини. Під фокальними контактами розуміють макромолекулярні динамічні комплекси, що включають до 100 різних білків, за допомогою яких передаються регуляторні сигнали від позаклітинного матриксу до клітки. Зафіксувавшись на субстраті, клітина за рахунок скорочення мікрофіламентів і мікротрубочок цитоскелету підтягується в точці прикріплення. Потім вона втрачає фокальні контакти, формує нові псевдоподии, на яких знову встановлюються фокальні контакти, і т. д.
Відмінності в міграції епітеліальних пластів і мезенхімальних клітин, можливо, пов’язані саме з характером розподілу фокальних контактів по клітинному краю: у мезенхімних клітин вони зосереджені переважно в кінцевих відділах, тоді як у епітеліальних клітин фокальні контакти розподілені відносно рівномірно по всій периферії і сили зв’язування з субстратом виражені слабше, ніж у мезенхіми.
Найбільш цікавий і принципове питання при переміщенні клітин – цілеспрямований характер процесу міграції, коли клітини рухаються не хаотично, а по певних шляхах саме в ті ділянки зародка, де згодом з них будуть утворюватися зрілі похідні. Яким чином клітини визначають, куди вони повинні мігрувати?
В останні роки встановлено, що напрямок міграції може бути задане неоднорідністю компонентів матриксу і, отже, його адгезивних властивостей, кривизною його поверхні або мікрорельєфом, а також різними порушеннями безперервності матриксу. Все це служить своєрідними розпізнавальними знаками для вибору напрямку клітинних міграцій і зосередження певних типів клітин в ділянках закладки майбутніх органів або регенерації.
З урахуванням описаних вище взаємодій рецепторів клітини з відповідними компонентами позаклітинного матриксу стає очевидно, що якщо необхідні елементи матриксу розподілені не рівномірно, а, наприклад, у вигляді острівців або вузьких доріжок, то клітини зможуть прикріплятися і переміщатися лише в межах певних ділянок. Така картина реально спостерігається в організмі в умовах ембріогенезу або при загоєнні ран, коли клітини направлено мігрують уздовж лінійних ділянок на поверхні позаклітинного ма-Трікс відповідно з наявністю в цих ділянках білкових компонентів, необхідних для адгезії клітин даного типу (рис. 8.13).
Механізм реакції мігруючих клітин на геометричну конфігурацію субстрату в даний час активно обговорюється. Одне з припущень полягає в тому, що в цих реакціях беруть участь так звані рецептори розтягування. Ці рецептори клітинної мембрани, можливо, реагують на кривизну або мікронерівності поверхні суб страта, викликаючи реорганізацію актинового цитоскелету і нерівномірне перерозподіл сил натягу в клітці. В результаті клітини починають витягуватися і орієнтуватися в певному напрямку. Активація рецепторів розтягування включає внутрішньоклітинну сигналізацію, яка викликає фосфорилювання деяких білків і зміна генної експресії. Одним з вірогідних кандидатів на роль рецепторів розтягування є іонні хлоридні канали в клітинній мембрані: у середовищі з дефіцитом хлоридів витягування клітин уздовж мікроканавок різко слабшає. Однак для доказу даного і ряду інших припущень необхідні подальші дослідження.
Крім доставки клітинного матеріалу в потрібну область зародка міграція також забезпечує певний характер розташування клітин в зародку формується структури, внаслідок чого останній набуває форму.
Так, наприклад, в зародку головного мозку клітини переміщаються із зони розмноження, прилеглої до порожнини невроцель, до зовнішньої сторони нервової трубки і утворюють ряд випинань, так званих мозкових міхурів. Міграція клітин із зони розмноження забезпечує також впорядковане розташування шарів кори переднього мозку. Формування починається з найглибших шарів. Спочатку мігрують і займають потрібну позицію клітини самого нижнього (внутрішнього) рівня. Клітини кожного наступного шару, щоб досягти свого місця локалізації, повинні подолати вже сформовані клітинні рівні. Один з регуляторів процесу міграції та позиціонування нервових клітин кори переднього мозку – білок рілін, який кодується геном RELN. Назва “рілін” походить від англійського дієслова to reel – кружляти, йти нетвердою ходою. Саме така, “закручена”, нерівна хода спостерігається у мишей з генетично зумовленим недоліком рілін. Брак білка веде до таких порушень міграції нейронів, що у мишей спостерігається інверсія шарів кори головного мозку, т. е шари шикуються “навпаки”: молодші нейрони не в змозі подолати шари вже “осіли” на своєму рівні клітин.
Генетичний контроль міграції клітин, як і інших процесів, здійснюваних в онтогенезі, складний і в даний час активно вивчається. Маючи на увазі переміщення клітин нервового гребеня, можна навести такі приклади. Продукт гена Slug бере участь у трансформації клітин нервового гребеня в мігруючі мезенхімальні клітини. Продукт гена Foxd3 підсилює їх переміщення. Міграція окремих груп клітин нервового гребеня також генетично детермінована. Так, при одній з форм синдрому Ваарденбурга спостерігається частковий альбінізм, вроджена нейросенсорна туговухість, а в деяких випадках і відсутність вегетативних гангліїв в кишечнику. Ця патологія обумовлена порушенням міграції трьох похідних нервового гребеня, одне з яких – меланоцити, друге – клітини улиткового ганглія, третє – нейрони міжм’язового сплетення кишки. У хворих виявлені мутації генів, що кодують регуляторні білки РАХЗ і MITF, і мутація гена, що кодує рецептор до ендотеліну-3.
В цілому, порушення клітинної міграції, що відбуваються в період ембріогенезу, призводять до формування таких вроджених вад розвитку, як гетеротопії та ектопії, тобто до аномальної локалізації органів або структур. Так, гетеротопія підшлункової залози ссавців визначається порушенням переміщення закладок цього органу, в результаті чого формування компактної залози відбувається в неналежному місці.
Таким чином, безсумнівно, що міграція клітин є одним з найважливіших механізмів розвитку, визначаючи правильність формування структури, форми органів, їх локалізацію, забезпечуючи процеси регенерації, імунітету та інші. Придбання клітинами здатності до міграції, взаємодія мігруючих клітин із субстратом, детерминирующее переміщення клітин, знаходяться під генетичним контролем.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)