Сердце, логотип
www.CARDIOGENES.dp.ua
строение и развитие сердечно-сосудистой системы
Реkлама: http://www.dellstroy.ru/ электромеханическая прочистка труб канализации.
Кардиогенез :: Особенности стенки протокапилляров в циркуляционную…
 
Развитие кровеносных и лимфатических сосудов (монография), Киев, 1991
Развитие кровеносных и лимфатических сосудов (Бобрик И. И., Шевченко Е. А., Черкасов В. Г.) Киев, 1991г.
с.14-58
[ ⇐ назад | вперед ⇒ ]

Глава 2 Источники и механизмы развития первичных микрососудов

2.4. УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СТЕНКИ ПРОТОКАПИЛЛЯРОВ В ЦИРКУЛЯЦИОННУЮ ФАЗУ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ

Следующая стадия в развитии системы микроциркуляции — это подключение внутриорганных первичных микрососудов типа протокапилляров, возникающих in situ, посредством магистральных сосудов к общему сосудистому руслу плода. Данный процесс носит асинхронный характер и определяется темпами и особенностями органогенеза.

Процессы дифференцировки первичной протокапиллярной сети на отводящие и приводящие отделы, вероятно, начинаются с момента циркуляции в них крови и, следовательно, являются первыми структурно-функциональными признаками, определяющими начало циркуляционной фазы в развитии системы микроциркуляции. На более поздних этапах внутриутробного развития гемодинамические условия, возникающие в различных отделах протокапиллярной сети, способствуют тому, что из приводящих микрососудов начинают дифференцироваться артериолы, а из отводящих — венулы. Степень развития обменного звена внутриорганного кровеносного русла определяется метаболическим градиентом, возникающим в различных регионах развивающегося органа. В связи с усилением метаболической и функциональной активности развивающегося органа происходит разделение дренажной функции сосудистого русла, в результате чего наряду с венозными микрососудами появляются лимфатические.

2.4.1. Ультраструктурные закономерности цитодифференцировки эндотелиоцитов, выстилающих протокапилляры

В начальные периоды циркуляционной фазы в системе микроциркуляции в эндотелиоцитах, выстилающих протокапилляры, углубляются процессы цитодифференцировки. Данный процесс носи асинхронный характер. Поэтому на определенном этапе внутриутробного развития одновременно в протокапиллярах можно выявить эндотелиоциты на различных этапах цитодифференцировки.

Для эндотелиоцитов, которые вступили на путь цитодифференцировки, характерна полигональная форма. В данных клетках ядра округлой или овальной формы, ориентированы вдоль длинной оси сосуда. Наблюдается постепенная конденсация хроматина у внутреннего листка кариолеммы; ядрышко в кариоплазме размещено эксцентрично. Отмечается значительное развитие органёлл синтетического аппарата (И. , И. Бобрик и соавт., 1985, 1986; J. L. Haar, G. A. Ackerman, 1971; I. Simone-Santoro и соавт., 1971; Е. W. Parry, D. R. Abramovich, 1972; D. H. Ausprunk и соавт., 1974; R. S. Hannah, E. J. Nathniel, 1974; R. Wagner, 1980). Свободные рибосомы размещаются или одиночно в цитоплазме, или объединяются в комплексы — полисомальные розетки. Обилие свободных рибосом указывает на активный биосинтез белка, необходимого для цитоплазматического матрикса, особенно в период роста клетки зернистая эндоплазматическая сеть представлена многочисленными канальцами, некоторые из них, расширяясь, формируют цистерны. Значительное развитие зернистой эндоплазматической сети свидетельствует об активном биосинтезе белковых веществ на «экспорт». В цитоплазме встречаются фрагменты незернистой эндоплазматической сети. На мембранах незернистой эндоплазматической сети локализуются многочисленные ферменты, участвующие в метаболизме гликогена, липидов (С.P.Swanson, P.L.Webster, 1980).

Пластинчатый комплекс образован системой уплощенных цистерн, а также мешочков, крупных и мелких везикул, которые заполнены материалом умеренной электронной плотности. В стопке уплощенных цистерн можно выделить три функционально различных компартмента, каждый из них содержит определенный набор ферментов, необходимых для того или иного этапа модификации белка (J.Roth, J.M.Lucoca, 1985; D.E.Rotman, 1985). Белки, синтезирующиеся в зернистой эндоплазматической сети, перемещаясь в транспортных везикулах, поступают в цис-цистерны пластинчатого комплекса. Из цис-компартментов белки при помощи везикул транспортируются в цистерны срединного компартмента. По мере продвижения через стопку каждый белок модифицируется в соответствии со своим назначением. В транс-компартменте осуществляется «упоковка» и дальнейшая транспортировка белка — или в депо клетки, или в лизосомы, или для построения и обновления мембран, а также гликокалекса, или путем «экзоцитоза» — за пределы клетки. Биохимическими методами установлено, что в цистернах пластинчатого комплекса наблюдается процессинг (созревание) белков. Ферменты, расположенные на мембранах различных компартментов пластинчатого комплекса, присоединяют или отщепляют молекулы сахаров, а также присоединяют к белкам фосфатные и сульфатные группы и жирные кислоты. Причём каждый компартмент осуществляет определенную функцию. В цискомпартменте находятся ферметы, присоединяющие фосфатные группы. В срединном компартменте локализованы N-ацилглюкозаминотрансферазы. Для транс-компартмента характерны ферменты, присоединяющие галактозу и сиаловую кислоту (D.E.Rotman, 1985). Существует две концепции, объясняющие передвижение гликопротеидов через стопки пластинчатого комплекса. Согласно модели везикулярного транспорта, белки переносятся от компартмента к компартменту при помощи везикул, которые отпочковываются от цистерн. Существует и другая модель, согласно которой на цис-стороне стопки путем слияния везикул образуются новые цистерны, которые движутся вдоль стопки. На транс-стороне стопки цистерны распадаются на везикулы, в которых транспортируются созревшие белки. Процессинг белка наблюдается внутри одной и той же цистерны, по мере продвижения которой сменяются биохимические реакции. Таким образом, в пластинчатом комплексе происходят процессинг и сортировка белков на группы в соответствии с их функцией и назначением, а также последующие «упоковка», транспортировка и выделение путем экзоцитоза или эндоцитоза. Отмечается тесная связь фрагментов зернистой эндоплазм этической сети и мембранных структур пластинчатого комплекса (L.G.Caro, 1961). Это объясняется, во-первых, тем, что в канальцах зернистой эндоплазматической сети синтезируются мембраны пластинчатого комплекса, обеспечивая его развитие и обновление, а, во-вторых, тем, что в компартментах пластинчатого комплекса происходит процессинг белков, поступающих из эндоплазматической сети.

Митохондрии распределяются по всему объему цитоплазмы; кристы плотно прилежат друг к другу, погружены в электронно-плотный матрикс. Большое количество митохондрий обеспечивает энергетические потребности клетки. Вероятно, численность митохондрий возрастает вследствие прямого деления предшествующих митохондрий (A. W. Ham, D. H. Cormack, 1982). Таким образом, хорошо развитый синтетический аппарат обеспечивает высокий уровень неспецифических биосинтетических процессов, необходимых для интенсивного роста и пролиферации развивающихся эндотелиоцитов, а также для построения собственной базальной мембраны. Столь высокое развитие органелл синтетического аппарата в развивающихся эндотелиоцитах позволило V. N. Vankov, S. D. Nikolov (1985) выдвинуть положение о формировании своеобразного секреторного центра, который включает также микротрубочки, участвующие в экзоцитозе продуктов синтеза.

Популяция микропиноцитозных везикул характеризуется значительным полиморфизмом: наряду с крупными микропиноцитозными везикулами размером свыше 100 нм встречаются и более мелкие. Средний диаметр микропиноцитозных везикул составляет 85 нм (A. J. Milici, P. W. Bankson, 1981), 24 % везикул имеют размеры 100—140 мм, 38 % — по диаметру меньше 90 нм. По мере цитодифференцировки количество микропиноцитозных везикул возрастает, их популяция становится более однородной за счет уменьшения численности крупных везикул (И. И. Бобрик и соавт., 1985, 1986; A. J. Milici, 1978). Наряду с гладкоконтурными встречаются и единичные окаймленные везикулы размером 100—250 нм (R. С. Wagner, 1980; A. J. Milici, P. W. Bankston, 1981).

Элементы цитоскелета представлены отдельными микротрубочками, микрофиламентами и микротрабекулярной решеткой.

Микротрубочки преимущественно располагаются вдоль длинной оси клетки (Я. Л. Караганов и соавт., 1981; И. И. Бобрик и соавт., 1983, 1986; Е. W. Parry, 1972). Они выполняют опорную функцию, участвуют в контролировании формы клетки, им присущи контрактильные свойства. Микротрубочки во многом обеспечивают внутриклеточную компартментализацию и формируют пути предпочтительного перемещения клеточных органелл, микропиноцитозных везикул, а также крупных макромолекул, воды и электролитов (Я.Л.Караганов и соавт., 1981, 1983; S.Sabesin, 1981; A. W. Ham, D. H. Cormack, 1982). Микротрубочки очень динамичные структуры, и их количество в цитоплазме определяется функциональным состоянием клетки; в процессе подготовки клетки.к митозу они исчезают (A. Fulton, 1987).

Среди микрофиламентов выделяют тонкие (актиновые) —диаметром 4,9—9 нм, толстые (миозиновые) —диаметром 9—18 нм и промежуточные. Для эндотелиоцитов характерно, что промежуточные микрофиламенты построены исключительно из виментина (M.Osborn, 1982; A. Fulton и соавт., 1987). Это является косвенным подтверждением мезенхимного происхождения эндотелиоцитов, так как наблюдается тканевая специфичность белков промежуточных микрофиламентов, а виментин характерен только для клеток, дифференцирующихся из мезенхимы (В. Lane, В. Anderton, 1982). Микрофиламенты участвуют в реализации опорной и сократительной функций. Данные органеллы обеспечивают миграцию эндотелиоцитов, а также адгезию к подлежащему субстрату (Я. Л. Караганов и соавт., 1981, 1983). Существует мнение, что в раннем эмбриогенезе полисомы могут связывать миозин и взаимодействовать с актинсодержащими микрофиламентами, причем это приводит к усилению сократительной функции микрофиламентов (В. Н. Мещеряков и соавт., 1982). В развивающихся эндотелиоцитах микрофиламенты не имеют четкой внутриклеточной ориентации (Я. Л. Караганов и соавт., 1981; И. И. Бобрик и соавт., 1982, 1986; Е. W. Parry, 1972). Относительно слабое развитие элементов цитоскелета во многом определяет значительный полиморфизм формы и размеров, свойственный эндотелиоцитам протокапилляров.

Люминальная и базальная поверхности эндотелиоцитов характеризуются выраженной подвижностью: формируются многочисленные микровыросты, впячивания и т. д. Клеточная поверхность эндотелиоцитов покрыта гликокалексом, который при окраске рутениевым красным приобретает гранулярный вид (W. Fuchs, 1971). На люминальной поверхности эндотелиоцитов в состав гликокалекса входит в основном подокалицин (сиалопротеин), для которого характерно локусное распределение (R. Horwart и соавт., 1986). Процесс образования гликокалекса в эндотелиоцитах не описан.

Тельца Вейбель — Паладе (внутриклеточное депо гистамина) появляются в эндотелиоцитах на ранних стадиях эмбриогенеза (D. H. Ausprunk и соавт., 1974), но их численность невелика (Е. R. Weibel, G. E. Palade, 1964; R. Wagner, 1980). В некоторых случаях указанные структуры локализуются в терминальных мешочках пластинчатого комплекса (A. Sengel, P. Stockner, 1970), в связи с чем высказано предположение, что возникновение телец Вейбель — Паладе связано с элементами пластинчатого комплекса, однако это мнение разделяют не все исследователи (Е. W. Parry, 1972).

Процессы, дальнейшей цитодифференцировки сопровождаются постепенным становлением зональности цитоплазмы эндотелиоцитов. Наиболее демонстративен этот процесс в эндотелиоцитах обменных микрососудов. Наблюдается четко выраженная ядросодержащая зона; периферические участки цитоплазмы становятся более длинными и плоскими. Происходит перераспределение органелл: основное количество органелл, преимущественно компонентов синтетического аппарата, концентрируется в области ядра, формируя так называемую зону органелл. В периферических отделах цитоплазмы располагаются отдельные митохондрии, свободные рибосомы, микропиноцитозные везикулы и элементы цитоскелета. Формируются также околоконтактные зоны. Их становление связано со структурными трансформациями прилежащих клеточных мембран и перераспределением элементов цитоскелета (Я-Л. Караганови соавт., 1982).

Для эндотелиоцитов развивающихся микрососудов характерна низкая адгезивность в пределах клеточного пласта (К. Matsaihashi, 1961; R. Wagner, 1980). Отмечен временный характер межэндотелиальных связей, который можно объяснить высокой динамичностью эндотелиоцитов и нестабильностью клеточного монослоя (Ю. Р. Арвеладзе, 1983; R. Wagner, 1980). По мере цитодифференцировки эндотелиоцитов увеличивается адгезивность их межклеточных контактов (R. Wagner,1980). При трансмиссионной электронной микроскопии обнаруживается значительный полиморфизм межэндотелиальных контактов в стенке развивающихся протокапилляров (И.И.Бобрик и соавт., 1986). Уплощенные края соседних эндотелиоцитов могут соприкасаться на различном расстоянии или черепицеобразно наползать друг на друга. Иногда встречаются интердигитирующие соединения, когда выпячивание одной клетки комплементарно углублению соседней. Отмечается вариабельность протяженности и ширины межклеточных пространств, а также характера взаимодействия контактирующих мембран. Наблюдаются открытые контакты, ширина межклеточных щелей достигает 0,1 мкм (А. V. Albertini, 1960; D. W. Caley, D. S. Maxwell,1970). Встречаются контакты по типу зон слипания (zonul adherens) с шириной межклеточного канала 20 нм (P. Dubois, 1971). Иногда обнаруживается более близкое соприкосновение контактирующих мембран с формированием щели до 6 мн — communicating junctions (К. Welt и соавт., 1982). Образование подобных межклеточных соединений во многом определяется подлежащим внеклеточным матриксом (V. Weber и соавт., 1984). Появление коммуникационных контактов между соседними эндотелиоцитами свидетельствует о формировании метаболической кооперации клеток, способствующей не только структурному, но и функциональному объединению эндотелиоцитов в единую клеточную систем (С. V. Lo, 1982; J. P. Revel, 1986). В зоне щелевых контактов формируются гидрофильные каналы, непосредственно соединяющи цитоплазму соседних клеток, они проницаемы для ионов и молекул с массой до 1 кД (К. Fujimoto и соавт., 1984; S. E. Fraser, 1985). Путем изменения численности щелевых контактов можно регулировать взаимодействие клеток (J. P. Revel, 1986). Данный тип контактов во многом определяет пролиферативную активность развивающихся эндотелиоцитов (L. G. Spagnoli и соавт., 1982; W. J. Larsen, 1983), регулирует их рост (W. R. Loewenstein, 1979). Встречаются также плотные контакты (occluding junctions) в виде пятен облитерации образующихся путем слияния мембран контактирующих эндотелиоцитов. Пятна облитерации чаще наблюдаются у базальной по верхности эндотелиоцитов(Е. W. Parry, D. R. Abramovich, 1974) Присутствие плотных контактов свидетельствует о развитии селек тивной проницаемости и становлении барьерных функций эндотелиального пласта. В некоторых протокапиллярах эндотелиоциты соединены между собой при помощи десмосом (Л. В. Дебеленко 1985). По мере углубления процессов цитодифференцировки интерцеллюлярные пространства удлиняются, приобретают более сложную конфигурацию, увеличивается число плотных контактов в виде пятен и зон облитерации (Е. А. Шевченко, 1982; И. И. Бобрик и соавт., 1983, 1986; D. W. Caley, D. S. Maxwell, 1970; P. Delorme 1972; С. H. Phelps, 1972; R. S. Hannah, E. J. Nathaniel, 1974; S. Donahue, G. D. Pappas, 1975). Постепенное усложнение и совершенствование межэндотелиальных контактов является одним из основных признаков цитодифференцировки эмбрионального эндотелия (R. Wagner, 1980). Многие авторы вариабельность конфигурации и протяженности межэндотелиальных стыков, высокую степень активности базальной и люминальной поверхностей развивающихся эндотелиоцитов объясняют выраженной подвижностью клеток, что присуще растущим микрососудам (V. Smith и соавт., 1971; S. Fujimoto и соавт., 1975; М. Е. Murphy, E. С. Carlson, 1978). Постоянное движение эндотелиоцитов относительно друг друга может привести к нарушению адгезии и последовательности расположения эндотелиоцитов в ранних микрососудах (М. Сагго, 1961).

Для эндотелиоцитов развивающихся микрососудов характерна высокая пролиферативная активность, обеспечивающая прогрессирующее возрастание клеточной популяции. Митотический индекс эмбрионального эндотелия может достигать 23 % (D. H. Ausprunk и соавт., 1974; R. Wagner, 1980). В эндотелии протокапилляров наблюдается высокое содержание меченного ³Н-тимидина, присутствие которого указывает на репликацию ДНК в S-фазе клеточного цикла. Столь высокая пролиферация эндотелиоцитов обеспечивает формирование новых микрососудов (см. главу 4), а также, вероятно, удлинение уже существующих протокапилляров. По мере развития эндотелиоцитов снижается синтез ДНК, удлиняется митотический цикл, что совпадает с интенсивными процессами их цитодифференцировки (R. Wagner, 1980). Одним из косвенных показателей снижения метаболической активности эндотелиоцитов является возникновение на их поверхности единичных ресничек (V. N. Vankov, S. D. Nikolov, 1985).

По мере углубления процессов цитодифференцировки эндотелиоцитов происходит редукция органелл синтетического аппарата; параллельно отмечается становление системы микропиноцитозных везикул и её производных, определяющих процессы трансэндотелиального транспорта веществ. Взаимосвязь данных явлений, наблюдающихся в ходе цитодифференцировки эндотелиоцитов, можно объяснить с позиций концепции регуляции деятельности конститутивных и индуцибельных генов эукариотических клеток в процессе развития (J. В. Gurdon, 1977). Экспрессия индуцибельных генов, определяющих дифференцировку клеток, по типу обратной связи репрессирует конститутивные гены, отвечающие за биосинтетические процессы, необходимые для пролиферации. Таким образом, по мере цитодифференцировки, в ходе которой клетки приобретают ультраструктурные особенности организации, свойственной дефинитивным эндотелиоцитам, отмечается регрессия органелл общего назначения, что сопровождается снижением пролиферативной и биосинтетической активности клеток (И. И. Бобрик и соавт., 1985, 1986; R. Wagner, 1980).

По мере цитодифференцировки наблюдается тенденция к уменьшению основных морфометрических показателей, отражающих геометрические трансформации эндотелиоцитов: длины контура люминальной и базальной поверхностей эндотелиальной выстилки, площадей профиля ядра и эндотелиального слоя, длины контура зоны перикариона (И. И. Бобрик и соавт., 1982, 1986; Е. А. Шевченко, 1982; К. Mollgard, N. R. Satmdess, 1975; Т. Bar, J. R. Wolff, 1976; L. Roncali и соавт., 1985).

Хемодифференцировка эндотелиоцитов отстает от морфологической цитодифференцировки (Z. Loida и соавт., 1985). В эндотелиоцитах протокапилляров основной источник поступления макроэргетических соединений типа АТФ связан с гликолитическим путем окисления (И. И. Бобрик и соавт., 1982, 1986; Е. А. Шевченко, 1982; А. И. Парахин, 1983).

Развивающиеся эндотелиоциты в период цитодифференцировки выполняют ряд функций, которые как в качественном, так и в количественном отношении во многом отличаются от функций дефинитивного эндотелия (J. L. Haar, G. A. Ackerman, 1971; Е. W. Parry, D. R. Abramovich, 1972; D. Н. AuspHunk и соавт., 1974; R. S. Hannah, E. J. Nathaniel, 1974). Значительное развитие синтетического аппарата обеспечивает высокий уровень метаболических неспецифических процессов. Эндотелиоциты протокапилляров активно продуцируют вещества белковой и полисахаридной природы на «экспорт», в частности, для формирования гликокалекса и собственной базальной мембраны (S. L. Kaufmann и соавт., 1972; D. Shepro, 1972; С. Rauterbery, 1975; М. Е. Murphy, 1976; Д. Е. Моsher и соавт., 1982). Эндотелиоциты продуцируют компоненты коллагенов I, III, IV и V типов (В. В. Vo и соавт., 1978), фибронектин, ламинин, тромбоспондин (Л. И. Слуцкий, 1984; R. A. Clark и соавт., 1982, 1986; G. L. Hahn и соавт., 1984; R. H. Kramer и соавт., 1985; A. Greets и соавт., 1986). В период интенсивной пролиферации эндотелиоциты активно синтезируют гликопротеиды; в последующие сроки дифференцировки темпы синтеза гликопротеидов снижаются, но значительно возрастает образование сульфатированных гликозаминогликанов (D. H. Ausprunk, 1981). Синтезируемые гликозаминогликаны характеризуются высоким содержанием гепаринсульфата и гепарина (R.S. Bar и соавт., 1985). Сульфатированные гликозаминогликаны участвуют в построении базальной мембраны (J. R. Couchman, 1984). Кроме того, протеогликаны, синтезируемые эндотелиоцитами приводящих сосудов и выделяющиеся в экстравазальное пространство, образуют высокополимерные эластические сети, участвующие в регуляции величины пульсовой волны (Н.Hartmut, l983). Развитие протокапиллярной сети по времени совпадает с периодом становления функциональной активности органа. В связи с этим в эндотелиоцитах протокапилляров параллельно углублению процессов цитодифференцировки появляются ультраструктурные признаки специализации, во многом определяющие выполнение органоспецифичных функций. Данный процесс наиболее демонстративен в эндотелиоцитах обменного звена внутриорганного русла.

В эндотелиоцитах обменных микрососудов тех органов, для функционирования которых необходим массивный транссосудистый транспорт веществ, в истонченных отделах цитоплазмы появляются единичные фенестры. Этот процесс наблюдается в микрососудах эндокринных органов (И. И. Бобрик и соавт., 1982, 1985, 1986; S. Kalman, 1983), печени (В. К. Верин, 1981; И. И. Бобрик и соавт., 1987; R. M. Pino, P. W. Bankston, 1979; S. Nakabe, P. M. Motta, 1980; A. J. Milici, P. W. Bankston, 1981), тонкой кишки (И. И. Бобрик и соавт., 1984, 1986; A. L. Milici, 1978; A. J. Milici, P. W. Bank ston, 1981). В эндотелиоцитах тех органов, для которых характерно строгое поддержание параметров тканевого гомеостаза, совершенствуется система микропиноцитозного транспорта. Описан этот процесс в эндотелиоцитах микрососудов вилочковой железы (В. Г. Черкасов, 1979), яичников (О. В. Волкова и соавт., 1975; О. В. Волкова, М. И. Пекарский, 1976; Е. А. Шевченко, 1982), скелетной мышцы (К. Welt и соавт., 1972).

Таким образом, в начальные периоды циркуляционной фазы в развитии системы микроциркуляции в эндотелиоцитах протокапилляров возникают ультраструктурные признаки специализации, которые сопровождаются дальнейшим становлением зональности эндотелиоцитов, развитием и совершенствованием системы микропиноцитозного транспорта и ее производных. Более подробно общие закономерности развития специализированных форм эндотелиоцитов, а также ультраструктурная характеристика каждого типа эндотелиоцитов будут изложены в главе 4.

Поддержка
 © 2008-2015 Cardiogenes.dp.ua
© обработка Dr. Andy  
Key words: heart, cardiogenesis, cardiac development. Ключевые слова: сердце, кардиогенез, гистогенез миокарда эндокарда эпикарда, ангиогенез, развитие сердечно-сосудистой системы, васкулогенез, эмбриология, теоретическая кардиология, врожденные пороки сердца, струны сердца. Миокард человека и животных, наука, медицина, ветеринария, сердце.
Rambler's Top100 li MyCounter