Эволюция тканей

Анаплазия — стойкое нарушение созревания клеток злокачественной опухоли с изменением их морфологии и биологических свойств. Различают биологическую, биохимическую и морфологическую анаплазию.

Биологическая анаплазия характеризуется утратой клетками всех функций, кроме функции размножения.

Биохимическая анаплазия проявляется утратой клетками части ферментных систем, характерных для исходных клеток.

Для морфологической анаплазии свойственно изменение внутриклеточных структур, а также формы и размеров клеток.

 Гомеостаз в эпидермисе.

Каждая ткань характеризуется определенным уровнем постоянства своего качественного и количественного состава. Тканевой гомеостаз обеспечивается такими фундаментальными процессами, как клеточное обновление, цитодифференцировка и клеточная гибель. В эпидермисе постоянство качественных и количественных параметров поддерживается этими же механизмами. Однако в связи с тем, что эпидермис является пограничной тканью с уникальной особенностью дифференцировки, в его гомеостазе играют важную роль и такие явления, как направленная миграция клеток и слущивание корнеоцитов с поверхности. Таким образом, гомеостаз эпидермиса как ткани обеспечивают следующие процессы: клеточное обновление; целенаправленная миграция клеток в эпидермальном пласте; цитодифференцировка с превращением кератиноцитов в корнеоциты; гибель корнеоцитов, причем в эпидермисе различают две формы клеточной гибели: гибель в результате процесса кератинизации и апоптотическая гибель; слущивание корнеоцитов с поверхности эпидермиса. Каждый из этих процессов вносит свою лепту в тканевой гомеостаз и подвержен строгой регуляции. Ниже мы рассмотрим более подробно каждый из этих процессов и известные к настоящему времени механизмы их регуляции, поскольку нарушение их лежит в основе ряда кожных заболеваний. При этом нарушения указанных процессов могут быть изолированными, но значительно чаще — комбинированными, сочетанными.

Обновление клеток в эпидермисе.

Клеточному обновлению как наиболее важному процессу и его регуляции будет уделено особое внимание.  
Эпидермис относится к камбиальным обновляющимся тканям. Выше отмечалось, что восстановление постоянных клеточных потерь как результата кератинизации и слущивания с поверхности эпидермиса корнеоцитов происходит за счет стволовых эпидермальных клеток («гладкие клетки»). Они отличаются неспециализированной цитоплазмой, почти не содержащей признаков дифференцировки; очень низкой митотической активностью; дают переходную популяцию (транзитные клетки) пролиферирующих клеток, которые несколько раз делятся, что приводит к увеличению числа клеток, возникших за счет деления единственной стволовой клетки; стволовые клетки можно стимулировать к делению путем искусственного удаления рогового слоя, травм или с помощью специфических стимуляторов. В норме в эпидермисе митотически делящиеся кератиноциты локализуются в подавляющем большинстве случаев в базальном слое и лишь иногда — в нижних рядах шиповатого слоя. По данным многих авторов , митотический индекс у мышей может колебаться от 0 до 15 % и зависит от топографии кожи и времени суток. Он более низкий в тонком эпидермисе уха и более высокий в коже стопы, а в толстом эпидермисе подошв — максимален. В утренние часы показатель имеет наибольшее значение, а в вечернее время минимален. У человека наибольшее количество митозов встречается в интервале 0—4 часа и снижено (в основном равномерно) в остальное время суток. Среднесуточные значения митотической активности у человека составляют 6 %. Скорость обновления кератиноцитов зависит от возраста животных. Так, у новорожденных животных она наибольшая, к 5-дневному возрасту снижается, а у половозрелых животных становится еще меньше. По данным Мядельца О. Д. митотическая активность в эпидермисе спины крыс имеет максимальные значения у новорожденных животных и снижается до значений, характерных для половозрелых крыс, в течение первого месяца жизни, повышаясь в фазу анагена цикла волос. В связи с чрезвычайной важностью процессов пролиферации кератиноцитов для нормального функционирования не только кожи, но и всего организма они подвержены строгой многоуровневой регуляции. На внутриклеточном уровне эта регуляция осуществляется разными путями. Н. И. Епифанова и соавт. (1990) разделили все эндогенные регуляторы размножения на: 1) компоненты цитоплазматических мембран; 2) цитоплазматические ингибиторы (триггерные молекулы, в том числе и белки); 3) ядерные регуляторы. На ядерном уровне митотическая активность регулируется генетическими механизмами. Существуют гены, ответственные за воспроизводство клеток. Эти гены кодируют белки, обеспечивающие деление и дифференцировку клеток (протеинкиназы, ядерные белки, факторы роста, гуанозинтрифосфатазы). Так, ген с-erbB кодирует рецептор фактора роста эпидермиса, а ген еrbА -рецептор стероидных гормонов. Гены клеточной пролиферации весьма схожи по строению с вирусными онкогенами и были названы протоонкогенами. При мутации этих генов они могут спровоцировать опухолевый рост. Различают так называемые «ранние» и «поздние» протоонкогены. Ранние протоонкогены (myc, fos и др.) создают состояние компетентности клеток к дальнейшей пролиферации. В присутствии внеклеточных факторов или при действии внеклеточных сигналов «компетентные» клетки начинают экспрессировать «поздние» гены (ras, myb и др.), которые контролируют прохождение клеткой пререпликативного периода. Таким образом, протоонкогены являются частью системы генетического контроля клеточного размножения. Наряду с онкогенами существуют антионкогены, т. е. такие гены, продукты которых являются супрессорами митотической активности клеток и, следовательно, развития опухолей.  Из них наиболее известным является ген р53. Он описан в 1979 году и находится в 17-й хромосоме. Ген имеет весьма похожую структуру у всех позвоночных животных. Активация этого гена ведет к образованию белка с аналогичным названием (белок р53). Данный белок локализуется в ядре клетки и в норме очень нестабилен, но его стабильность резко возрастает при действии веществ, повреждающих ДНК. В результате этого концентрация белка р53 в ядре резко увеличивается. Он производит остановку клеточного цикла, связывается с поврежденным или измененным участком ДНК и участвует в ее репарации. Если таковая невозможна из-за грубых дефектов, белок р53 включает программу апоптоза измененной клетки, предотвращая репликацию поврежденного генетического материала и перенос измененной генетической информации от одного поколения клеток к другому. Кроме того, белок р53 блокирует переход клетки от G1- к S-периоду, подавляя ферменты, обеспечивающие этот переход (циклин-зависимые киназы). Эта функция белка р53 осуществляется путем индукции синтеза продуктов генов р15, р16 и р21.  
В связи с описанными функциями белок р53 часто называют «сторожем генома», «аварийным тормозом пролиферации».

Механизмы регуляции  тканевого гомеостаза.

 

Различают внутри- и межсистемные. Основным внутрисистемным механизмом является регуляция с помощью  кеилонов - тканеспецифи-ческих веществ, которые синтезируются дифференцированными клетками и воздействуют на определенные типы клеток как ингибиторы их митотнческого деления. Удаление таких клеток из ткани (даже в силу завершения ими жизненного цикла), ведет к уменьшению концентрации кейлона и стимуляции деления камбиальных клеток. Кейлоны контролируют по принципу обратной связи митотический режим стволовых и полустволовых клеток, возможно, и их последующую дифференцировку. Межсистемными механизмами регуляции тканевого гомеостаза являются нервные компоненты. Иммунные компоненты гомеостаза, элиминируя ставшие чужеродными клетки на основе реакций антиген-антитело, уменьшают число дифференцированных клеток и тем самым участвуют в запуске кейлонного механизма регуляции. Гормональные механизмы регулируют не только пролифера-цию и дифференцировку клеток, но и чисто функциональные реакции типа "пуск-тормоз". 1) Нервные механизмы регуляции, кроме воздействий типа "пуск-тормоз", оказывают трофические влияния на ткани (нейротро-фйческий контроль). 2) Органный гомеостаз основан на взаимодействии клеток нескольких различных тканей при построении органов и их структурно-функциональных единиц, что и проявляется в особенностях функционально обусловленной конструкции органов. Взаимосвязь и взаимозависимость клеток различных тканей, обладающих присущими им структурными особенностями и выполняющих специфические функции, подчиняется более высокому, органному уровню иерархической организации, включающему в себя особенности поддержания тканевого и клеточного гомеостаза, и проявляется в пропорциональном увеличении числа компонентов данной ткани или органа при компенсации крушений его функции. 3) Гомеостаз систем органов основан на их взаимодействии, последовательном включении в функционирование специфическими регуляторными системами (например, астро-энтеро-панкре-атическая система, включающая не только комплекс тканевых элементов, относящихся к ней органов, но и содержимое пищеварительного тракта, оцениваемое постоянно и включающее механизмы деятельности системы), возможностями межорганных взаимодействий и компенсаторной регенерации. Организменный гомеостаз - высший уровень структурного гомеостаза. На этом уровне, подчиняющем себе все предыдущие, в наиболее полном виде проявляется структурная целостность на основе взаимодействия систем органов, построенных из тканей и клеток, систем трофики и регуляции, структурная адаптированность организма к среде обитания.

 

• Дублирование гомеостаза.

    Принцип дублирования в структурном обеспечении гомеостаза выражается не только в обеспечении определенной функции разными типами клеток, но и в выполнении одним органом разных функций (специфических и неспецифических, полифункцио¬нальность). Так, в регуляции уровня артериального давления принимают участие: мозговое (адреналин) и корковое (корти-костероиды) вещество надпочечников; почки (ренин); половые железы; эндокриноциты желудочно-кишечного тракта (серотонин); гломусные клетки артерио-венозных анастомозов и т. п. Основой структурного гомеостаза являются процессы регенера-ции, которые реализуются на разных уровнях, начиная от регенерации органелл и внутриклеточной регенерации. В обновляющих¬ся тканях синхронно протекают три процесса: пролиферация, миграция с дифференцировкой и гибель клеток, завершивших свой жизненный цикл (апоптоз) или поврежденных. Особенности тканевой регенерации, происходящей в составе органов, связаны с наличием фонда камбиальных элементов (стволовых клеток), неодинакового для разных типов тканей и имеющего органную специфику, Время обновления популяции определяется сроком, необходимым для образования такого чис¬ла клеток, которое равно общему числу клеток популяции. Клеточные популяции, образующие ткани, могут быть разделены на три категории. Первая - клетки, которые к моменту рождения или в первые годы жизни организма достигают высокого уровня специализации и утрачивают способность к пролиферации - стабильные популяции (например, нервные клетки). Вторая, когда высокоспециализированные клетки замещаются новообразующимися из постоянного источника; относительно мало специализированных клеток - обновляющиеся популяции (кроветворная система, слизистые оболочки, кожа). Третья - высоко специализированные клетки, редко делящиеся, но проявляющие способность к пролиферации в чрезвычайных условиях (гепатоциты после резекции печени). В явлениях физиологической и репаративной регенерации прежде всего проявляется принцип единства структуры и функции, соответствия структурных преобразований клеток выполняемой ими функции. Первостепенное значение для сохранения постоянства внутренней среды организма имеет скорость (интенсивность) структурных перестроек и ее соответствие характеру (силе и частоте) физиологического или патогенного воздействия на организм. Структурные изменения при регенерации достаточно универсальны и проявляются в изменении числа функционирующих структур (гиперплазии) и их размеров или объема (гипертрофии). Реакции, направленные на поддержание структурного гомеостаза являются компенсаторно-приспособительными.

 

 

 

Регенерация.

Регенерация и пределы  изменчивости тканей. Восстановительная  способность тканей - это их способность  к рененерации. Регенерация - биологический процесс, обеспечивающий восстановление погибших или утраченных частей (элементов). Существует регенерация: 1) Физиологическая - восстановление тканей после естественного изнашивания в процессе жизнедеятельности; 2) репаративная- восстановление после повреждения или утраты. Однако не во всех тканях они в равной степени представлены, а в некоторых тканях могут отсутствовать (нервная ткань, сердечная мышечная ткань). В связи с этим все ткани подразделяют на 3 группы: 1) ткани с обновляющимися клетками; 2) ткани с лабильными клетками; 3) ткани со стационарными клетками. Степень физиологической и репаративной регенерации у них разная. Изменчивость тканей - это их способность изменять свои свойства в зависимости от возраста и условий окружающей среды. Возрастные изменения связаны с уменьшением численности клеток, снижением в них обменных процессов, что приводит к дистрофическим изменениям клеточных и неклеточных структур тканей. Изменения под воздействием средовых факторов отражают адаптацию тканей к сложившимся условиям существования, что чаще всего проявляется в компенсаторном усилении митотической активности и метаболических процессов, приводящих к гипертрофии и гиперплазии клеточных элементов.

 

 

 

Заключение

Культура клеток и тканей Знание законов управления движением, размножением клетки, механизмов синтеза  в ней различных веществ, клеточных контактов имеет важнейшее значение для биологии, медицины и сельского хозяйства. Но как изучать клетки животных? С бактериями и другими одноклеточными микроорганизмами дело обстоит проще. Другое дело — клетки, например, млекопитающих, включенные в сложную систему организма. Они контролируются нервной системой, гормонами и другими веществами; продукты их жизнедеятельности немедленно захватываются другими клетками, и сами они зависят от химических превращений в соседних клетках. А современная наука требует, чтобы любой опыт проводился в строго контролируемых условиях: должны быть известны состав добавляемых веществ, их количество, длительность эксперимента, температура и т. п. Поэтому, чтобы изучать такие клетки, их нужно прежде всего извлечь из организма и затем создать им все необходимые условия для существования. Для этого используют культуру клеток и тканей, растущих вне организма в растворе питательных веществ. Первые культуры клеток были получены в 1907 г. С тех пор техника культивирования клеток усовершенствовалась. В первую очередь улучшились питательные среды. Клеточные культуры сейчас выращивают в чашках и флаконах разных размеров, которые помещают в специальные термостатируемые шкафы со стерильным воздухом. Чтобы добиться еще большей стерильности, применяют антибиотики. Посуду для клеток изготовляют из специальной пластмассы, к которой клетки быстро прикрепляются, что также способствует их росту. Широкие возможности, которые культуры клеток растений и животных открывают для проведения точных, легко повторяемых опытов, позволяют применять их в самых различных областях биологии. На культурах изучают, как клетки размножаются, как они синтезируют белок и нуклеиновые кислоты, как работают их органоиды. Даже старение организма можно изучать с помощью клеточных структур. Выяснилось, что вирусы заражают клетки в культуре так же, как в целом организме. Но в отличие от организма в культуре за всеми этапами взаимодействия вируса с клеткой можно наблюдать с помощью электронного микроскопа, делать различные химические анализы и использовать весь арсенал современных методов исследования. Исследования раковых клеток также удобно проводить на культуре. Поняв, как устроена и живет каждая клетка, можно подойти и к секретам отдельных тканей, органов и, наконец, целого организма.  

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Руководство по гистологии. В 2-х томах. СПб.: Спец. Лит., 2001 г.
2. Гистология. 6-е издание. Под ред. Афанасьева Ю.И. и Юриной Н.А. М.: Медицина, 1999 г.
3. Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н., Горячкина В.Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии. М.: МИА, 2002 г.
4. Гистология (ред. Улумбекова Э.Г. и Челышева Ю.А.). М.: Геотар, 2001г.
5. Ченцов Ю.С. Общая цитология. М.: изд. МГУ, 1996 г.
6. Быков В.Л. Общая гистология человека. СПб.: Сотис, 1997 г.
7. Быков В.Л. Частная гистология человека. СПб.: Сотис, 1997 г.
8. Цитология и общая гистология. СПб.: Сотис, 2001 г.