5030 0

Тучные клетки загадочны

Это, скорее спецназ широкого профиля. У нее много названий: лаброцит (греч. labros огромный + гист. cytus клетка), мастоцит (нем. mastig откормленный, тучный + гист. cytus клетка), гепариноцит (клетка, выделяющая гепарин). Клетки эти загадочны и удивительны. Тучные клетки есть везде, где появляется хотя бы минимальная прослойка соединительной ткани. Они отличаются разнообразнейшим видом (полиморфизм). Пока неизвестно точно, из каких клеток-предшественников образуются тучные клетки. Больше данных за то, что это - моноциты крови.

Удивительно, но многие медики с учеными степенями совершенно не знают о существовании тучных клеток, их функциях. Особенно этим славятся эндокринологи, полагающие, что все управление организмом ведется из ограниченного набора эндокринных органов («факт варикозно расширенных вен никакого отношения к эндокринологии не имеет» - с форума РМС). Тучная клетка вырабатывает около сотни разнообразных гормонов и медиаторов (гиалуроновая кислота, гистамин, серотонин, гепарин и т.д.) и составляет 50% всех соединительнотканных клеток.

Специалисты по акупунктуре важную роль в кодировании информации, полученной точкой акупунктуры, отдают тучным клеткам. Полагают, что активация функциональной активности лаброцитов приводит к выбросу в околоклеточную жидкость физиологически активных веществ -медиаторов боли или воспаления: вещества Р, брадикинина, гистамина, серотонина и др., действующих на окружающие клетки и на рецепторы нервных окончаний, где полученная информация кодируется и передается дальше уже нервным путем.

Лаброциты наиболее часто локализуются около мелких сосудов (капилляров), под эпителием и вблизи желез кожи, слизистых и серозных оболочек, в капсуле и трабекулах паренхиматозных (почки, печень) органов, в лимфоидных органах.

В гранулах лаброцитов обнаружены гепарин, гистамин, серотонин, допамин, хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота, гликопротеиды, фосфолипиды, хемотаксические факторы и фактор активации тромбоцитов. В состав гранул лаброцитов входят ферменты - липаза, эстераза, триптаза (активирующая кининоген), ферменты цикла Кребса, анаэробного гликолиза и пентозного цикла.

Межклеточное вещество (матрикс) вездесуще

Межклеточное вещество (иногда называют матриксом) выполняет разнообразные функции. Оно обеспечивает контакты между клетками (посредник), образует механически прочные структуры, такие, как кости, хрящ, сухожилия и суставы (строитель), составляет основу фильтрующих мембран, например, в почках (основатель), изолирует клетки и ткани друг от друга, например, обеспечивает скольжение в суставах и движение клеток (помощник), формирует пути миграции клеток, вдоль которых они могут перемещаться, например, при эмбриональном развитии (проводник).

Таким образом, межклеточное вещество чрезвычайно разнообразно как по химическому составу, так и по выполняемым функциям. Так как внеклеточное соединительнотканное пространство образует с клеткой функциональное единство, клетка может реагировать на раздражение лишь в том случае, когда информация поступает к ней из межклеточного пространства. Динамическая структура этого пространства и принципы ее регуляции (система основной регуляции) определяет эффективность вне- и внутриклеточных каталитических процессов.

А они зависят от структуры основной субстанции (называемой также матриксом или внеклеточным матриксом). Матрикс представляет собой молекулярную решетку, состоящую из высокополимерных углеводов и протеинов (протеогликанов-гликозаминогликанов), структурных протеинов (коллагена, эластина) и связующих гликопротеинов (фибронектина). Протеогликановые/гликозамино-гликановые комплексы имеют отрицательный электрический заряд и способны связывать воду и участвовать в ионном обмене.

Заканчивающиеся в матриксе вегетативные нервные волокна обеспечивают подключение к ЦНС, капиллярное русло - к эндокринной системе.

Протеогликаны и гликоаминогликаны - властелины

Клеточные и волокнистые элементы соединительной ткани погружены в основное вещество, главными химическими компонентами которого являются белки и полисахариды. Последние в тканях не существуют в свободном виде. Они присоединены ковалентной связью к белкам и поэтому такие соединения называют протеогликанами (ПГ). Строение протеогликана напоминает ершик для мытья бутылок.

ГК - гиалуроновая кислота; СБ - скрепляющий белок; БС - белковый стержень протеогликановой единицы; ХС - цепи хондроитин-сульфата; КС - цепи кератан-сульфата.

В центре - длинная линейная молекула гиалуроновой кислоты. С помощью скрепляющего белка присоединены около 70-100 единиц протеогликанов (белковые стержни). На них находится хондроитин-сульфат и кератан-сульфат. Биосинтез протеогликанов в основном производится в фибробластах (хондробластах, остеобластах). Именно протеогликаны обеспечивают транспорт воды, солей, аминокислот и липидов в бессосудистых тканях - хряще, стенке сосуда, роговице глаза, клапанах сердца.

Схема основной регуляции. Взаимосвязи между капиллярами, лимфатическими сосудами, основной субстанцией, терминальными вегетативными аксонами, клетками соединительной ткани (тучными клетками, иммунокомпетентными клетками, фибробластами и т. п.) и клетками паренхимы органов. Эпителиальные и эндотелиальные клеточные комплексы расположены под базальной мембраной, сообщающейся с основной субстанцией. На поверхности всех клеток имеется соединяющийся с основной субстанцией слой, гликопротеиновая или липидная мембрана, здесь располагаются и комплексы гистосовместимости. Основная субстанция функционально связана через капиллярное русло с эндокринной системой, а через аксоны - с ЦНС. Фибробласт является центром обменных процессов

А.А. Алексеев, Н.В. Заворотинская

Внеклеточный матрикс (~25% массы тела) представляет собой "решетку" из высокополимерных сахаров. Он функционирует как транзитный участок и "молекулярное сито" между кровью и специализированными клетками ткани. Функционирование матрикса обеспечивает удаление продуктов обмена клеток и других токсинов.

Давайте проследим изменения в связанные с открытием интегральной роли внеклеточного матрикса.

В таблице 1957 г. понятия внеклеточного матрикса, не было, т.к. концепция Системы регуляции Пишингера была разработана чуть позже.

Рекевег был знаком с работами Пишингера, ссылался на них, и придавал большое значение роли состояния мезенхимы в развитии заболеваний и учитывал воздействие на нее в терапевтических целях. Сам же термин матрикс был введен в Таблицу шести фаз в начале 1990-х годов.

Обратите внимание на ОЧЕНЬ ВАЖНЫЙ МОМЕНТ - матрикс составляет около 25% массы тела человека (!). Это позволяет (условно) считать его отдельным «органом». Поэтому, зная функции матрикса, не учитывать его состояние и не корригировать его при лечении любых заболеваний просто НЕ ВОЗМОЖНО! Не делая этого, специалист не имеет права говорить о полноценной патогенетической терапии!

Иногда путают понятия «матрикс» и «межклеточное пространство». Матрикс - это решетка из высокополимерных сахаров - основное вещество . Внеклеточный матрикс - это зона трансмиссии - передачи информации (сигналов) от регуляторных систем организма к клетками. Нервы, капилляры, лимфатические сосуды - все они заканчиваются или начинаются во внеклеточном матриксе. Ни один из них не заканчивается и не берет свое начало в клетке. Взаимодействие различных систем (НС, ССС, иммунной, эндокринной) происходит посредством обмена нейротрансмиттерами, которые управляются внеклеточным матриксом. Клетка окружена внеклеточным матриксом, и качество ее функционирования зависит от чистоты внеклеточного матрикса и его трансмиссионных способностей.

Межклеточное пространство и матрикс еще называют транзитным участком или «молекулярным ситом», т.к. через него осуществляется транспорт питательных веществ и кислорода из крови к клеткам, а из клеток в кровь опять же через него поступают метаболиты, токсины и углекислый газ. Также через него из крови к рецепторам клеток движутся гормоны, а от нервных окончаний - медиаторы.

Более подробно о функциях мезенхимы и матрикса можно прочитать в статьях: Боллинг Д.: Пишингер: научное обоснование акупунктуры и гомотоксикологии // Биологическая терапия. - №4. - 1997. - С.10-11. Адельверер Н.: Матрикс, значение рН и окислительно-восстановительный потенциал // Биологическая Медицина.- №2.- 2003.- с.9-10

На рисунке выше представлена структура матрикса (молекулярной решетки). Внеклеточный матрикс представляет собой тонкую трехмерную решетку протеогликанов и гликозаминогликанов. Протеогликаны состоят из молекул гиалуроновой кислоты, на которых при помощи связующих белков (трисахаридов) закрепляется коровый (core) протеин. По горизонтали в виде древовидной структуры крепятся поперечные белки, которые являются носителями дисахаридных звеньев (гликозаминогликанов, например, хондроитин сульфат).

Высокополимерные сахара (хондроитин сульфат, кератан сульфат - изображены в виде иголочек) притягивают к себе молекулы воды, образуя гидратные оболочки. Гомотоксины «застревают» («набиваются») между иголочками (сахарами) и тоже образуют гидратные оболочки. В связи с этим матрикс набухает и переходит из жидкостного состояния (золя) в состояние геля (желеобразное).

Внимание! Это важно! «Загрязнение» матрикса (набухание и переход в гелеобразное состояние) затрудняет и нарушает транспорт веществ через матрикс, а также передачу регуляторных сигналов!

Различные состояния матрикса

Здоровье и качество жизни пациента находятся в прямой зависимости от чистоты межклеточного матрикса и своевременности передачи регуляторных сигналов.

В здоровом состоянии матрикс находится в состоянии золя, при этом его структура однородная и равномерная (при гистологическом исследовании).

Под действием же различных вредных факторов в матриксе происходит накопление («застревание») гомотоксинов, показатель рН изменяется в сторону закисления; высокополимерные сахара притягивают к себе молекулы воды, образуя гидратные оболочки. Гомотоксины «застряют» («набиваются») между иголочками и тоже образуют гидратные оболочки. В связи с этим матрикс набухает и переходит из состояния золя в гель. Его структура местами уплотняется и становится неоднородной (что видно при гистологическом исследовании). В результате этого происходит замедление метаболизма - затрудняется доступ к клетке питательных веществ и кислорода, а также обратное выведение метаболитов и углекислого газа.

Описанный процесс происходит в фазах до биологического барьера.

За биологическим барьером все сложнее, т.к. гомотоксины образуют химические связи с сахарами (т.е. происходит их полимеризация со структурами матрикса) и их просто так уже не вывести. Хронические заболевания являются следствием продолжительной неспособности организма должным образом справляться с токсинам во внеклеточном, а затем и во внутриклеточном матриксе.

В такой ситуации необходимо использовать препараты, обладающие деполимеризирующим эффектом, те которые могут разрывать эти связи (среди антигомотоксических препаратов (АГТП) такие препараты есть!). помогает эффективно бороться с данной ситуацией!

Дополнительная информация

При дальнейшем накоплении во внеклеточном матриксе и поступлении гомотоксинов внутрь клетки, поражаются органеллы клетки, в частности - митохондрии, что приводит к сдвигу гомеостаза клетки в сторону анаэробного гликолиза и кислотно-щелочного равновесия - в кислую сторону. Клетка начинает функционировать в условиях энергетического дефицита, связанного с переходом на гликолиз, митохондриями передается информация в ядро для синтеза митохондриальной РНК, с целью увеличения количества митохондрий. Практически нет возможности для прохождения этой информации без искажений, поэтому неспецифически активизируется клеточное деление и клетка переходит к бесконтрольному размножению, образуется злокачественная опухоль. Для клетки опухоли характерны процессы анаэробного гликолиза, в результате которого внутри клеток образуется избыток лактата, возникает ацидоз. С помощью активных механизмов кислота удаляется во внеклеточное пространство. В условиях внеклеточного ацидоза матрикс структурно перестраивается, он становится механически менее проницаемым для иммунокомпетентных клеток, к тому же в кислой среде их метаболизм и функциональная активность снижается.

Дополнительная информация из химии: Золь - коллоидная система с жидкой непрерывной фазой и твердой дисперсной фазой, представленной частицами диаметром 0,1 - 0,001ц. Гель - студенистое состояние вещества (Словарь по геологии нефти, 1952). Гели (от лат. gelo - застываю) - дисперсные системы с жидкой или газообразной дисперсионной средой, обладающие некоторыми свойствами твердых тел: способностью сохранять форму, прочностью, упругостью, пластичностью. Эти свойства геля обусловлены существованием у них структурной сетки (каркаса), образованной частицами дисперсной фазы, которые связаны между собой молекулярными силами различной природы.

МАТРИКС - "поле", на котором по пути к клетке сходятся все регуляторные сигналы

Важно помнить об интегральной роли матрикса - места, где «сходятся» все регуляторные сигналы иммунно-нейро-эндокринной системы. От их адекватного взаимодействия зависит благополучие всего организма.

Молекулярная решетка матрикса преодолевается всеми веществами, участвующими в метаболизме, то есть играет роль «транзитного участка». Так как в матриксе заканчиваются вегетативные нервные волокна, то по нервным путям он связан с центральной нервной системой (ЦНС). Также в матриксе начинаются лимфатические сосуды и сквозь матрикс проходят кровеносные сосуды (капилляры), поэтому посредством гормонов он соединен и с эндокринной системой (прежде всего, с гипофизом, щитовидной железой и надпочечниками). Как известно, ЦНС и эндокринная системы взаимодействуют друг с другом в стволе головного мозга (гипоталамусе). В матриксе также имеются иммунокомпетентные клетки.

В матриксе взаимодействуют все три основные системы регуляции организма - нервная, эндокринная и иммунная. Матрикс пронизывает внеклеточное пространство организма и выполняет функцию молекулярной решетки, окружающей и поддерживающий клетки, и играет основную роль, как интегральная часть энергетически открытой системы организма.

Межклеточный матрикс - это надмолекулярный комплекс, образованный сложной сетью связанных между собой макромолекул.

В организме межклеточный матрикс формирует такие высокоспециализированные структуры, как хрящ, сухожилия, базальные мембраны, а также (при вторичном отложении фосфата кальция) кости и зубы. Эти структуры различаются между собой как по молекулярному составу, так и по способам организации основных компонентов (белков и полисахаридов) в различных формах межклеточного матрикса.

Химический состав межклеточного матрикса

В состав межклеточного матрикса входят: 1). Коллагеновые иэластиновые волокна . Они придают ткани механическую прочность, препятствуя ее растяжению; 2). аморфное вещество в виде ГАГ и протеогликанов. Оно удерживает воду и минеральные вещества, препятствует сдавливанию ткани; 3). неколлагеновые структурные белки - фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др. Кроме того, в межклеточном матриксе может присутствовать минеральный компонент - в костях и зубах: гидроксиапатит, фосфаты кальция, магния и т.д. Он придает механическую прочность костям, зубам, создает запас в организме кальция, магния, натрия, фосфора.

Функция межклеточного матрикса

Межклеточный матрикс выполняет в организме разнообразные функции:

· образует каркас органов и тканей;

· является универсальным «биологическим» клеем;

· участвует в регуляции водно-солевого обмена;

· образует высокоспециализированные структуры (кости, зубы, хрящи, сухожилия, базальные мембраны).

· окружая клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.

КОЛЛАГЕН

Коллаген - фибриллярный белок, основной структурный компонент межклеточного матрикса. Коллаген обладает огромной прочностью (Коллаген прочнее стальной проволоки того же сечения, он может выдерживать нагрузку в 10000 раз большую собственного веса) и практически не растяжим. Это самый распространенный белок организма, на него приходиться от 25 до 33% общего количества белка в организме, т.е. 6% массы тела. Около 50% всех коллагеновых белков содержится в тканях скелета, около 40% - в коже и 10% - в строме внутренних органов.

Строение коллагена

Под коллагеном понимают два вещества: тропоколлаген и проколлаген.

Молекула тропоколлагена состоит из 3 α-цепей. Известно около 30 видов α-цепей, отличающихся между собой аминокислотным составом. Большинство α-цепей содержит около 1000АК. В тропоколлагене содержится 33% глицина, 25% пролина и 4-оксипролина, 11% аланина, есть гидроксилизин, мало гистидина, метионина и тирозина, нет цистеина и триптофана.

· Первичная структура α-цепей состоит из повторяющейся аминокислотной последовательности: Глицин-X-Y . В X положении чаще всего находиться пролин, а в Y – 4-оксипролин или 5-оксилизин.

· Пространственная структура α-цепи представлена левозакрученной спиралью в витке которой находиться 3 АК.

· 3 α-цепи скручиваются друг с другом в правозакрученную суперспираль тропоколлагена . Она стабилизируется водородными связями, радикалы АК направлены наружу.

Молекула проколлагена устроена также как и тропоколлагена, но на ее концах находятся С- и N-пропептиды, образующие глобулы. N-концевой пропептид состоит из 100АК, С-концевой пропептид – из 250АК. С- и N-Протеопептиды содержат цистеин, который через дисульфидные мостики образует глобулярную структуру.

Виды коллагена

Коллаген - полиморфный белок, в настоящее время известно 19 типов коллагена, которые отличаются друг от друга по первичной структуре пептидных цепей, функциям и локализации в организме. 95% всего коллагена в организме человека составляют коллагены I, II и III типов.

Типы	Гены	Ткани и органы
I	COLIA1, COL1A2	Кожа, сухожилия, кости, роговица, плацента, артерии, печень, дентин
II	COL2A1	Хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело, роговица
III	C0L3A1	Артерии, матка, кожа плода, строма паренхиматозных органов
IV	COL4A1-COL4A6	Базальные мембраны
V	COL5A1-COL5A3	Минорный компонент тканей, содержащих коллаген I и II типов (кожа, роговица, кости, хрящи, межпозвоночные диски, плацента)
VI	COL6A1-COL6A3	Хрящи, кровеносные сосуды, связки, кожа, матка, лёгкие, почки
VII	COL7A1	Амнион, кожа, пищевод, роговица, хорион
VIII	COL8A1-COL8A2	Роговица, кровеносные сосуды, культуральная среда эндотелия
IX	COL9A1-COL9A3
X	COL10A1	Хрящи (гипертрофированные)
XI	COLUA1-COL11A2	Ткани, содержащие коллаген II типа (хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело)
XII	COL12A1
XIII	C0L13A1	Многие ткани
XIV	COL14A1	Ткани, содержащие коллаген I типа (кожа, кости, сухожилия и др.)
XV	C0L15A1	Многие ткани
XVI	COL16A1	Многие ткани
XVII	COL17A1	Гемидесмосомы кожи
XVIII	COL18A1	Многие ткани, например печень, почки
XIX	COL19A1	Клетки рабдомиосаркомы

Гены коллагена называются по типам коллагена и записываются арабскими цифрами, например СОL1 - ген коллагена 1 типа, COL2 - ген коллагена II типа и т.д. К этому символу приписываются буква А (обозначает α-цепь) и арабская цифра (обозначает вид α-цепи). Например, COL1A1 и COL1A2 кодируют, соответственно, α 1 , и α 2 -цепи коллагена I типа.

Высказанная точка зрения может быть дополнена положениями теории внеклеточного матрикса, разработанной в 80-х годах XX в. австрийскими учёными А. Пишингером и Х. Хайне на основании электронно-микроскопических исследований. Они пришли к выводу, что разветвлённая в межклеточном пространстве система соединительной ткани выполняет в организме многообразную (в том числе и информационную) роль.

В современной литературе данный феномен имеет несколько синонимов: внеклеточный матрикс, межуточное вещество, матрица, основная субстанция, пишингерово пространство.

Основная субстанция может быть образована собственно кожей (дермой), рыхлой соединительной тканью, типичной для подкожно-жировой клетчатки, сухожилиями и мышечно-фасциальными прослойками, внутриорганной стромой паренхиматозных органов, нейроглией, брюшиной и даже компактной костью. В сущности, внеклеточный матрикс является отдельным органом, но не локализованным, а диффузно распределенным по всему организму. Его можно представить как сеть, обеспечивающую связь и единство всех прочих анатомических структур.

С биохимической точки зрения межуточное вещество состоит из высокополимерных гликопротеиновых комплексов, образующих молекулярную решетку матрикса. Ячейки этой матрицы заполнены коллоидным раствором, консистенция которого может менять своё агрегатное состояние (гель – золь) в зависимости от деятельности нервных и эндокринных медиаторов, а также биологически активных веществ (гистамин, серотонин, кинины), выделяемых лейкоцитами, тучными или плазматическими клетками, особенностей электролитного состава и электрического заряда окружающих тканей и т.д.

Способность межуточного вещества трансформироваться в гели обусловлена глюкозаминогликанами и гиалуроновой кислотой, связывающих воду. По-видимому, подвижные клетки способны перемещаться во внеклеточном матриксе, продавливаясь сквозь этот гель.

Согласно Пишингеру активная соединительная ткань необходима для локализации общей информации. Полисахаридные структуры основного матрикса обладают выраженной способностью к конформационной изменчивости и в силу этого обладают пространственной памятью, являясь эффективными носителями информации. Так, например, 4 простых молекулы углеводов теоретически могут образовывать 35560 различных тетрасахаридов. Это позволяет восстанавливать индивидуальный гомеостаз даже при существенном отклонении системы от исходного равновесия.

Органоспецифические клетки не имеют непосредственных контактов с нервными проводниками и сосудистой сетью. Все их нервно-гуморальные связи опосредуются через окружающий их матрикс (пишингерово пространство). На поверхности клеток компоненты матрикса связываются с липидами и протеинами клеточной мембраны, а также с её рецепторами, являющимися важными компонентами передачи информации внутрь клетки.

Многоклеточного организма способны синтезировать в межклеточную среду различные вещества, формирующие межклеточный матрикс, выполняющий различные функции. Матрикс:

1) разделяет группы клеток, препятствуя контакту между ними;

2) служит средой для миграции клеток;

3) может индуцировать дифференцировку клеток.

В состав внеклеточного матрикса входят три основных компонента: коллаген, протеогликаны и гликопротеины. Консистенция внеклеточного матрикса зависит от соотношения коллагена и протеогликанов (преобладание коллагена создает жесткость). Также в состав внеклеточного матрикса входит множество других компонентов: - фибрин, эластин, фибронектины, ламинины и нидогены; минералы, такие, как гидроксилапатит; жидкости - лимфа, плазма крови, содержащая свободные антигены. Внеклеточный матрикс составляет большую часть соединительных тканей, чем окружаемые им клетки, и определяет физические свойства ткани, например, кальцинированный матрикс костей и матрикс зубов; прозрачный матрикс роговицы; канатообразный матрикс сухожилий, выдерживающий огромные силы натяжения. Внеклеточный матрикс также принимает участие в регулировании поведения контактирующих с ним клеток: их развития, миграции, воспроизведения, формы, функционирования. В промежутке между эпителиальными и соединительными тканями матрикс образует базальную - тонкую, но жесткую подстилку, играющую важную роль в контролировании клеточного поведения. Вайнберг (R. A. Weinberg, 1989) высказал предположение, что окружающая нормальная ткань сдерживает рост опухолевых клеток, как бы нормализуя их и не давая проявляться неконтролируемому росту. Такими «нормализующими» факторами, согласно Вайнбергу, могут быть взаимодействие клетки с внеклеточным матриксом, межклеточные связи через щелевые контакты и выделяемые нормальными клетками цитокины. Нормальное микроокружение является тем первым барьером, который должен преодолеть трансформированный клон прежде, чем превратиться в автономно растущую опухоль.

Знания о составе, свойствах и функционировании внеклеточного матрикса очень важны для разработки новых лекарств на основе , поскольку первыми барьерами, которые необходимо им преодолеть на пути до клетки-мишени, является кровь и внеклеточный матрикс. Структурные элементы матрикса (например, коллаген) как правило имеют наноразмерную организацию и используются в подходах. Так, коллагеновые матрицы с контролируемой укладкой наноразмерных волокон могут быть использованы для культивирования клеток и создания имплантатов.

Авторы

• Народицкий Борис Савельевич
• Нестеренко Людмила Николаевна

Источники

1. Матрикс // Информационно-справочный ресурс по биологии. -www.cellbiol.ru/book/kletka/matriks
2. ВКМ (матрикс внеклеточный, ECM) // База знаний по биологии человека. -