Молекулы клеточной адгезии в иммунитете животных. Адгезия клеток Межклеточные контакты План I Определение

Важнейшими рецепторами поверхности клеток животных, ответственными за узнавание клетками друг друга и их связывание, являются рецепторы адгезии. Они необходимы для регуляции морфогенетических процессов в ходе эмбрионального развития и поддержания стабильности тканей у взрослого организма.

Способность к специфическому взаимному узнаванию позволяет клеткам разных типов ассоциироваться в определенные пространственные структуры, свойственные различным этапам онтогенеза животных. При этом клетки зародыша одного типа взаимодействуют между собой и отделяются от других, отличающихся от них клеток. По мере развития зародыша изменяется характер адгезионных свойств клеток, что лежит в основе таких процессов, как гаструляция, нейруляция и формирование сомитов. У ранних эмбрионов животных, например у амфибий, адгезионные свойства поверхности клеток выражены настолько сильно, что способны восстанавливать исходное пространственное расположение клеток разных типов (эпидермиса, нервной пластинки и мезодеры) даже после их дезагрегации и перемешивания (рис. 12).

Рис.12. Восстановление структур эмбриона после дезагрегации

В настоящее время идентифицировано несколько семейств рецепторов, участвующих в клеточной адгезии. Многие из них принадлежат к семейству иммуноглобулинов, обеспечивающих Са ++ -независимое межклеточное взаимодействие. Рецепторы, входящие в это семейство, характеризуются наличием общей структурной основы – одного или нескольких доменов из аминокислотных остатков, гомологичных иммуноглобулинам. Пептидная цепь каждого из таких доменов содержит около 100 аминокислот и свернута в структуру из двух антипараллельных β-слоев, стабилизированных дисульфидной связью. На рис.13 изображена структура некоторых рецепторов семейства иммуноглобулинов.

Гликопротеин Гликопротеин Т-клеточный Иммуноглобулин

МНС класса I МНС класса II рецептор

Рис.13. Схематическое изображение структуры некоторых рецепторов семейства иммуноглобулинов

К рецепторам этого семейства относятся, в первую очередь, рецепторы, опосредующие иммунный ответ. Так, происходящее в ходе иммунной реакции взаимодействие трех типов клеток – В-лимфоцитов, Т-хелперов и макрофагов обусловлено связыванием рецепторов клеточной поверхности этих клеток: Т-клеточного рецептора и гликопротеинов МНС класса II (главного комплекса гистосовместимости).

Структурно сходными и филогенетически родственными иммуноглобулинам являются рецепторы, участвующие в узнавании и связывании нейронов, так называемые молекулы адгезии нервных клеток (cell adhesion molecules, N-САМ). Они представляют собой интегральные монотопные гликопротеиды, одни из которых ответственны за связывание нервных клеток, другие – за взаимодействие нервных клеток и клеток глии. У большинства молекул N-САМ внеклеточная часть полипептидной цепи одинакова и организована в виде пяти доменов, гомологичных доменам иммуноглобулинов. Различия между молекулами адгезии нервных клеток касаются главным образом структуры трансмембранных участков и цитоплазматических доменов. Существует, по меньшей мере, три формы N-САМ, каждая из которых кодируется отдельной мРНК. Одна из этих форм не пронизывает липидный бислой, поскольку не содержит гидрофобного домена, а соединяется с плазматической мембраной только благодаря ковалентной связи с фосфатидилинозитолом; другая форма N-САМ секретируется клетками и встраивается во внеклеточный матрикс (рис.14).

Фосфатидилинозитол

Рис.14. Схематическое изображение трех форм N-САМ

Процесс взаимодействия между нейронами заключается в связывании рецепторных молекул одной клетки с идентичными молекулами другого нейрона (гомофильное взаимодействие), причем антитела к белкам этих рецепторов подавляют нормальную селективную адгезию клеток одного типа. Основную роль в функционировании рецепторов играют белок-белковые взаимодействия, углеводам же отводится регуляторная функция. Некоторые формы САМ осуществляют гетерофильное связывание, при котором адгезия соседних клеток обеспечивается различными поверхностными белками.

Предполагается, что сложная картина взаимодействия нейронов в процессе развития мозга обусловлена не участием большого числа высокоспецифических молекул N-САМ, а дифференциальной экспрессией и посттрансляционными модификациями структуры небольшого числа адгезивных молекул. В частности, известно, что при развитии отдельного организма разные формы молекул адгезии нервных клеток экспрессируются в разное время и в различных местах. Кроме того, регуляция биологических функций N-САМ может осуществляться путем фосфорилирования сериновых и треониновых остатков в цитоплазматическом домене белков, модификаций жирных кислот в липидном бислое или олигосахаридов на поверхности клетки. Показано, например, что при переходе от эмбрионального мозга к мозгу взрослого организма значительно уменьшается число остатков сиаловой кислоты в гликопротеидах N-САМ, вызывая возрастание адгезивности клеток.

Таким образом, благодаря опосредованной рецепторами способности иммунных и нервных клеток к узнаванию формируются уникальные клеточные системы. При этом если сеть нейронов относительно жестко фиксирована в пространстве, то непрерывно перемещающиеся клетки иммунной системы лишь временно взаимодействуют друг с другом. Однако, N-САМ не только «склеивают» клетки и регулируют межклеточную адгезию в процессе развития, но и стимулируют рост нервных отростков (например, рост аксонов сетчатки). Более того, N-САМ временно экспрессируется во время критических стадий в развитии многих не нервных тканей, где эти молекулы способствуют удержанию вместе специфических клеток.

Гликопротеиды клеточной поверхности, не принадлежащие к семейству иммуноглобулинов, но имеющие некоторое структурное сходство с ними, образуют семейство рецепторов межклеточной адгезии, называемых кадгеринами. В отличие от N-САМ и других иммуноглобулиновых рецепторов, они обеспечивают взаимодействие контактирующих плазматических мембран соседних клеток только в присутствии внеклеточных ионов Са ++ . В клетках позвоночных экспрессируется более десяти белков, относящихся к семейству кадгеринов, все они являются трансмембранными белками, однократно проходящими через мембрану (табл.8). Аминокислотные последовательности разных кадгеринов гомологичны, причем каждая из полипептидных цепей содержит пять доменов. Аналогичная структура обнаруживается также у трансмембранных белков десмосом – десмоглеинов и десмоколлинов.

Клеточная адгезия, опосредованная кадгеринами, имеет характер гомофильного взаимодействия, при котором димеры, выступающие над поверхностью клеток, плотно соединяются в антипараллельной ориентации. В результате такого «сцепления» в зоне контакта формируется непрерывная кадгериновая молния. Для связывания кадгеринов соседних клеток необходимы внеклеточные ионы Са ++ ; при их удалении происходит разделение тканей на отдельные клетки, в его присутствии – реагрегация диссоциированных клеток.

Таблица 8

Типы кадгеринов и их локализация

На сегодняшний день лучше всех охарактеризован Е-кадгерин, играющий важную роль в скреплении клеток различных эпителиев. В зрелых эпителиальных тканях при его участии связываются и удерживаются вместе актиновые филаменты цитоскелета, а в ранние периоды эмбриогенеза он обеспечивает компактизацию бластомеров.

Клетки в тканях контактируют, как правило, не только с другими клетками, но и с нерастворимыми внеклеточными компонентами матрикса. Наиболее обширный внеклеточный матрикс, где клетки расположены достаточно свободно, встречается в соединительных тканях. В отличие от эпителиев, здесь клетки прикреплены к компонентам матрикса, в то время как соединения между отдельными клетками не столь существенны. В этих тканях внеклеточный матрикс, окружая со всех сторон клетки, образует их каркас, способствует поддержанию многоклеточных структур и определяет механические свойства тканей. Помимо выполнения этих функции он участвует в таких процессах, как передача сигналов, миграция и рост клеток.

Внеклеточный матрикс представляет собой сложный комплекс различных макромолекул, которые локально секретируются клетками, соприкасающимися с матриксом, главным образом фибробластами. Они представлены полисахаридами гликозаминогликанами, обычно ковалентно связанными с белками в форме протеогликанов и фибриллярными белками двух функциональных типов: структурными (например, коллагеном) и адгезивными. Гликозаминогликаны и протеогликаны образуют в водной среде внеклеточные гели, в которые погружены коллагеновые волокна, укрепляющие и упорядочивающие матрикс. Адгезивные белки – крупные гликопротеиды, обеспечивающие прикрепление клеток к внеклеточному матриксу.

Особой специализированной формой внеклеточного матрикса является базальная мембрана – прочная тонкая структура, построенная из коллагена типа IV, протеогликанов и гликопротеидов. Она расположена на границе между эпителием и соединительной тканью, где служит для прикрепления клеток; отделяет от окружающей ткани отдельные мышечные волокна, жировые и шванновские клетки и т.д. При этом роль базальной мембраны не ограничивается лишь опорной функцией, она служит избирательным барьером для клеток, влияет на клеточный метаболизм, вызывает дифференцировку клеток. Чрезвычайно важным является ее участие в процессах регенерации тканей после повреждения. При нарушении целостности мышечной, нервной или эпителиальной ткани сохранившаяся базальная мембрана выступает в качестве субстрата для миграции регенерирующих клеток.

В прикреплении клеток к матриксу участвуют особые рецепторы, относящиеся к семейству так называемых интегринов (интегрируют и переносят сигналы от внеклеточного матрикса к цитоскелету). Связываясь с белками внеклеточного матрикса, интегрины определяет форму клетки и ее движение, что имеет решающее значение для процессов морфогенеза и дифференцировки. Интегриновые рецепторы встречается во всех клетках позвоночных, некоторые из них присутствуют во многих клетках, другие обладают достаточно высокой специфичностью.

Интегрины представляют собой белковые комплексы, содержащие два типа негомологичных субъединиц (α и β), причем многие интегрины характеризуются сходством в структуре β-субъединиц. В настоящее время идентифицировано 16 разновидностей α- и 8 разновидностей β- субъединиц, комбинации которых образуют 20 видов рецепторов. Все разновидности интегриновых рецепторов построены принципиально одинаково. Это трансмембранные белки, одновременно взаимодействующие с белком внеклеточного матрикса и с белками цитоскелета. С молекулой адгезивного белка связывается наружный домен, в котором участвуют обе полипептидные цепи. Некоторые интегрины способны связываться одновременно не с одним, а с несколькими компонентами внеклеточного матрикса. Гидрофобный домен прошивает плазматическую мембрану, а цитоплазматический С-концевой участок непосредственно контактирует с субмембранными компонентами (рис.15). Помимо рецепторов, обеспечивающих связывание клеток с внеклеточным матриксом, существуют интегрины, участвующие в формировании межклеточных контактов – внутриклеточные молекулы адгезии.

Рис.15. Строение интегринового рецептора

При связывании лигандов происходит активация интегриновых рецепторов и их скопление в отдельных специализированных участках плазматической мембраны с формированием плотно упакованного белкового комплекса, называемого фокальным контактом (адгезионной пластинкой). В нем интегрины с помощью своих цитоплазматических доменов соединены с цитоскелетными белками: винкулином, талином и др., которые связаны, в свою очередь, с пучками актиновых филаментов (рис.16). Такая адгезия структурных белков стабилизирует контакты клеток с внеклеточным матриксом, обеспечивает подвижность клеток, а также регулирует форму и изменение свойств клеток.

У позвоночных одним из важнейших белков адгезии, с которым связываются интегриновые рецепторы, является фибронектин. Он обнаруживается на поверхности клеток, например фибробластов, или свободно циркулирует в плазме крови. В зависимости от свойств и локализации фибронектина различают три его формы. Первая – растворимая димерная форма, называемая фибронектином плазмы, циркулирует в крови и тканевых жидкостях, способствуя свертыванию крови, заживлению ран и фагоцитозу; вторая образует олигомеры, временно прикрепляющиеся к поверхности клеток (поверхностный фибронектин); третья – это труднорастворимая фибриллярная форма, расположенная во внеклеточном матриксе (матриксный фибронектин).

Внеклеточный матрикс

Рис.16. Модель взаимодействия внеклеточного матрикса с цитоскелетными белками при участии интегриновых рецепторов

Функция фибронектина состоит в обеспечении адгезии между клетками и внеклеточным матриксом. Таким способом при участии интегриновых рецепторов достигается контакт между внутриклеточной и окружающей их средой. Кроме того, путем отложения во внеклеточном матриксе фибронектина осуществляется миграция клеток: прикрепление клеток к матриксу действует как механизм, направляющий клетки к месту их назначения.

Фибронектин – это димер, состоящий из двух сходных по строению, но не идентичных полипептидных цепей, соединенных вблизи карбоксильного конца дисульфидными связями. Каждый мономер имеет участки связывания с клеточной поверхностью, гепарином, фибрином и коллагеном (рис.17). Для связывания наружного домена интегринового рецептора с соответствующим участком фибронектина требуется присутствие ионов Са 2+ . Взаимодействие цитоплазматического домена с фибриллярным белком цитоскелета актином осуществляется при помощи белков талина, танзина и винкулина.

Рис.17. Схематическое строение молекулы фибронектина

Взаимодействие при помощи интегриновых рецепторов внеклеточного матрикса и элементов цитоскелета обеспечивает двустороннюю передачу сигнала. Как было показано выше, внеклеточный матрикс влияет на организацию цитоскелета в клетках-мишенях. В свою очередь, актиновые филаменты могут изменять ориентацию секретируемых молекул фибронектина, а их разрушение под влиянием цитохалазина приводит к дезорганизации молекул фибронектина и их отделению от клеточной поверхности.

Детально проанализирована рецепция с участием интегриновых рецепторов на примере культуры фибробластов. Оказалось, что в процессе прикрепления фибробластов к субстрату, протекающем при наличие в среде или на его поверхности фибронектина, рецепторы перемещаются, образуя скопления (фокальные контакты). Взаимодействие интегриновых рецепторов с фибронектином в области фокального контакта индуцирует, в свою очередь, формирование в цитоплазме клетки структурированного цитоскелета. Причем в его образовании решающую роль играют микрофиламенты, но участвуют и другие компоненты опорно-двигательго аппарата клетки – микротрубочки и промежуточные филаменты.

Рецепторы к фибронектину, содержащемуся в больших количествах в эмбриональных тканях, имеют большое значение в процессах клеточной дифференцировки. Считается, что именно фибронектин в период эмбрионального развития направляет миграцию в зародышах как позвоночных, так и беспозвоночных животных. В отсутствие фибронектина многие клетки теряют способность синтезировать специфические белки, а нейроны – способность к направленному росту. Известно, что в трансформированных клетках уровень фибронектина снижается, что сопровождается уменьшением степени их связывания с внеклеточной средой. В результате клетки приобретают большую подвижность, увеличивая вероятность метастазирования.

Другой гликопротеид, обеспечивающий сцепление клеток с внеклеточным матриксом при участии интегриновых рецепторов, называется ламинин. Ламинин, секретируемый главным образом эпителиальными клетками, состоит из трех очень длинных полипептидных цепей, расположенных в форме креста и соединенных дисульфидными мостиками. Он содержит несколько функциональных доменов, связывающих интегрины клеточной поверхности, коллаген ІV типа и другие компоненты внеклеточного матрикса. Взаимодействие ламинина и коллагена ІV типа, в больших количествах встречающихся в базальной мембране, служит для прикрепления к ней клеток. Поэтому ламинин присутствует, прежде всего, на той стороне базальной мембраны, которая обращена к плазматической мембране эпителиальных клеток, тогда как фибронектин обеспечивает связывание макромолекул матрикса и клеток соединительной ткани на противоположной стороне базальной мембраны.

Рецепторы двух особых семейств интегринов участвуют в агрегации тромбоцитов при свертывании крови и во взаимодействии лейкоцитов с эндотелиальными клетками сосудов. Тромбоциты экспрессируют интегрины, связывающие во время свертывания крови фибриноген, фактор Виллебранда и фибронектин. Такое взаимодействие способствует адгезии тромбоцитов и формированию сгустка. Разновидности интегринов, присутствующих исключительно в лейкоцитах, позволяют клеткам прикрепляться в месте инфекции к эндотелию, выстилающему кровеносные сосуды, и проходить сквозь этот барьер.

Показано участие интегриновых рецепторов в процессах регенерации. Так, после перерезки периферического нерва аксоны могут регенирировать с помощью рецепторов мембраны конусов роста, образующихся на разрезанных концах. Ключевую роль в этом играет связывание интегриновых рецепторов с ламинином или комплексом ламинина с протеогликаном.

Следует заметить, что нередко подразделение макромолекул на компоненты внеклеточного матрикса и плазматической мембраны клеток является достаточно условным. Так, некоторые протеогликаны представляют собой интегральные белки плазматической мембраны: их сердцевинный белок может пронизывать бислой или ковалентно связываться с ним. Взаимодействуя с большинством компонентов внеклеточного матрикса, протеогликаны способствуют прикреплению клеток к матриксу. С другой стороны, компоненты матрикса также прикрепляются к клеточной поверхности с помощью специфических рецепторных протеогликанов.

Таким образом, клетки многоклеточного организма содержат определенный набор поверхностных рецепторов, позволяющих им специфически связываться с другими клетками или с внеклеточным матриксом. Для такого взаимодействиях каждая отдельная клетка использует много различных адгезивных систем, характеризующихся большим сходством молекулярных механизмов и высокой гомологичностью участвующих в них белков. Благодаря этому, клетки любого типа в той или иной степени обладают сродством друг к другу, что, в свою очередь, обеспечивает возможность одновременного соединения многих рецепторов со многими лигандами соседней клетки или внеклеточного матрикса. При этом животные клетки способны распознать относительно малые различия в поверхностных свойствах плазматических мембран и устанавливают лишь наиболее адгезивные из многих возможных контактов с другими клетками и матриксом. На разных стадиях развития животных и в разных тканях дифференциально экспрессируются различные рецепторные белки адгезии, определяя поведение клеток в эмбриогенезе. Эти же молекулы появляются на клетках, которые участвуют в восстановлении тканей после их повреждения.

Межклеточная и клеточно-субстратная формы адгезии лежат в основе формирования тканей (морфогенеза) и обеспечивают отдельные стороны иммунных реакций животного организма. Адгезия, или прилипание, определяет организацию эпителиев и их взаимодействие с базальной мембраной.

Есть основания рассматривать интегрины в качестве наиболее древней в эволюции группы адгезионных молекул, некоторые из которых обеспечивают отдельные стороны клеточно-клеточных и клеточно-эндотелиальных взаимодействий, важных в реализации иммунных реакций организма (Kishimoto et al., 1999). Интегрины являются двусубъединичными белками, ассоциированными с цитоплазматической мембраной эукариотических клеток. Интегрины а5Р|, а4Р|, avp3 участвуют в фагоцитозе патогенов и клеточного дебриса, опсонизированных фибронектином и (или) витронекти- ном (Blystone, Brown, 1999). Как правило, поглощение этих объектов важно при поступлении второго сигнала, формируемого в экспериментальных условиях при активации протеинкиназы фор- боловыми эфирами (Blystone et аі., 1994). Лигирование интегрина avp3 в нейтрофилах активирует FcR-опосредованный фагоцитоз и продукцию активных форм кислорода клеткой (Senior et аі., 1992). Необходимо отметить, что лиганды интегринов, несмотря на свое структурное разнообразие, часто содержат последовательность из 3 аминокислот - аргинин, глицин, аспарагиновая кислота (RGD), или мотив адгезии, который распознается интегринами. В связи с этим в экспериментальных условиях очень часто синтетические RGD-содержащие пептиды проявляют в зависимости от постановки опытов либо свойства агонистов, либо ингибиторов лигандов интегринов (Johansson, 1999).

У беспозвоночных роль адгезионных молекул наиболее обстоятельно изучена при исследовании развития нервной системы Drosophila melanogaster (Hortsch, Goodman, 1991) и морфогенеза нематоды Caenorhabditis elegans (Kramer, 1994). У них выявлено большинство представленных у позвоночных адгезионных рецепторов и их лигандов, за исключением селектинов. Все эти молекулы в той или иной степени участвуют в процессах адгезии, которые обеспечивают и иммунные реакции беспозвоночных. Наряду с ними у некоторых беспозвоночных выявлены такие молекулы как пероксинектин и пептид распластывания (spreading) плазмо- цитов, которые также участвуют в адгезионных процессах.

У разных раков достаточно хорошо изучена система адгезионных молекул и их роль в иммунитете (Johansson, 1999). Речь, в частности, идет о белках клеток крови рака Pacifastacus lenius- culus. У них открыт белок пероксинектин, являющийся одним из лигандов адгезионных взаимодействий. Его молекулярная масса составляет около 76 кДа, и он ответственен за адгезию и распластывание клеток крови рака (Johansson, Soderhall, 1988). В со-

ставе этого белка есть существенный по размерам домен, гомологичный по структуре и функции миелопероксидазе позвоночных. Таким образом, молекула пероксинектина сочетает в себе свойства адгезионных и пероксидазных белков (Johansson et al., 1995). В С-концевой области пероксинектина, в составе его пероксидаз- ного домена, имеется KGD (лизин, глицин, аспарагиновая кислота) последовательность, которая предположительно участвует в адгезии и в связывании с интегринами. Пероксинектин стимулирует процессы инкапсуляции и фагоцитоза. Как адгезионная, так и пероксидазная активности пропероксинектина после его секреции из клеток активируются в присутствии липополисахаридов или р-1,3-гликанов, что связывают с действием сериновых про- теиназ на пропероксинектин. Интегрин является, по-видимому, рецептором пероксинектина. Кроме интегрина, пероксинектин может связываться еще и с другими белками клеточной поверхности (Johansson et al., 1999). К последним принадлежит, в частности (Си, 2п)-супероксиддисмутаза, являющаяся поверхностным, нетрансмембранным белком цитоплазматической мембраны. Взаимодействие двух белков может быть особенно важным в случае продукции антимикробных производных.

Пероксинектин-подобные белки выявлены и у других членистоногих. Из клеток крови креветки Penaeus monodon выделена кДНК на 78 % идентичная ДНК пероксинектинарака. В ее составе есть последовательность нуклеотидов, кодирующая RLKKGDR последовательность, полностью гомологичную в сравниваемых белках. 80 кДа белок из клеток берегового краба Carcinus maenas и 90 кДа белок таракана Blaberus craniifer также сходны с перок- синектином структурно и функционально, стимулируя адгезию и фагоцитоз. Из клеток дрозофилы также выделена кДНК, ответственная за синтез предполагаемой пероксидазы. Кроме того, у нее известен 170 кДа белок внеклеточного матрикса, имеющий перок- сидазный, Ig-подобный, лейцин-богатый и проколлаген-богатый домены (Nelson et al., 1994). У круглого червя С. elegans также обнаружены гомологичные пероксидазные последовательности.

Для миелопероксидазы (МПО) человека также продемонстрирована способность поддерживать клеточно-молекулярную адгезию (Johansson et al., 1997) моноцитов и нейтрофилов, но не недифференцированных клеток линии HL-60. Адгезивным рецептором для МПО предположительно является ашр2 интегрин (CDllb/CD18, или Mac-І, или рецептор комплемента третьего типа CR3).

Предполагается, что за рассматриваемые свойства МПО ответственна последовательность KLRDGDRFWWE, гомологичная соответствующему фрагменту молекулы пероксинектина. Есть основания предполагать, что секретируемая нейтрофилами МПО является эндогенным лигандом его ашр2 интегрина. Это предположение "поддерживается наблюдением, в котором установлена способность антител к МПО человека подавлять адгезию цитокин-примированных нейтрофилов на пластике и коллагене (Ehrenstein et al., 1992). Не исключено, что взаимодействие пе- роксидаз с интегринами имеет место уже у первых многоклеточных животных - губок, так как у них обнаружены и интегрины (Brower et al., 1997) и пероксидазы.

Интегрины беспозвоночных вовлечены в такие иммунные реакции как инкапсуляция и формирование узелков (nodules). Это положение поддерживается опытами с RGD-пептидами на членистоногих, моллюсках и иглокожих. RGD-пептиды подавляют клеточное распластывание, инкапсуляцию, агрегацию и формирование узелков.

У беспозвоночных известно еще несколько типов белковых молекул, которые способствуют клеточно-клеточной и клеточно-субстратной адгезии. Это, например, 18кДа гемагглютинин клеток крови мечехвоста Limulus polyphemus (Fujii et al., 1992). Этот агглютинирующий агрегационный фактор имеет структурную гомологию с 22 кДа белком внеклеточного матрикса человека - дерматопонтином. Гемоцитин из клеток крови шелкопряда

Bombyx mori также запускает аггрегацию клеток крови, т. е. является гемагглютинином. Этот белок содержит домен, сходный с таковым фактора Ван Виллибрандта, который участвует в гемостазе у млекопитающих, а также область подобную лектину С-типа.

Другой тип адгезионных молекул, известных как селектины, выявлен у позвоночных животных. Селектины в своей структуре содержат лектиновый EGF-подобный (epithelial growth factor) и CRP-подобный (complement regulatory protein) домены. Они связывают клеточноассоциированные сахара - лиганды - и инициируют преходящие начальные взаимодействия клеток крови, мигрирующих в очаги воспаления, с эндотелием. Активация клеточной адгезии может иметь место только при синтезе определенных адгезионных молекул и (или) их переносе на поверхность взаимодействующих клеток. Адгезионные рецепторы могут быть активированы по так называемому «inside-out signaling» пути, по которому цитоплазматические факторы, взаимодействуя с цитоплазматическими доменами рецепторов, активируют внеклеточные лигандсвязывающие сайты последних. Так, например, осуществляется увеличение аффинитета интегринов тромбоцитов к фибриногену, достигаемое специфическими агонистами, которые инициируют рассматриваемый процесс на уровне цитоплазмы тромбоцитов (Hughes, Plaff, 1998).

Необходимо подчеркнуть, что многие адгезионные молекулы (кадхерины, интегрины, селектины и Ig-подобные белки) участвуют в морфогенетических процессах, а их вовлечение в иммунные реакции является частным проявлением этой важной функции. И хотя, как правило, эти молекулы не участвуют непосредственно в распознавании ПАМП, тем не менее они обеспечивают возможность мобилизации клеток иммунной системы в области проникновения микроорганизмов. В этом заключается их важная функциональная роль в обеспечении иммунных реакций у животных (Johansson, 1999). Именно экспрессия адгезионных молекул на клетках иммунной системы, эндотелии и эпителиях в значительной степени способствует неотложному характеру мобилизации противоинфекционных механизмов врожденного иммунитета животных.

С деятельностью поверхностных рецепторов клеток связан такой фено­мен, как клеточная адгезия.

Адгезия - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов со­прикасающихся плазматических мембран распознающих друг друга клеток или клеток и внеклеточного матрикса. В том случае, если гликоиротеины при этом образуют связи, происходит адгезия, а затем формирование прочных межклеточных контактов или контактов клетки и межклеточного матрикса.

Все молекулы клеточной адгезии подразделяются на 5 классов.

1. Кадгерины. Это трансмембранные гликопротеины, использующие для адгезии ионы кальция. Отвечают за организацию цитоскелета, взаи­модействие клеток с другими клетками.

2. Интегрины. Как уже отмечалось, интегрины представляют собой мембранные рецепторы для белковых молекул внеклеточного матрикса - фибронектина, ламинина и др. Связывают внеклеточный матрикс с цитос-келетом при помощи внутриклеточных белков талина, винкулина, а-акти-нина. Функционируют как клеточно-виеклеточные, так и межклеточные адгезионные молекулы.

3. Селектины. Обеспечивают прилипание лейкоцитов к эндотелию со­судов и тем самым - лейкоцитарно-эндотелиальпые взаимодействия, миг­рацию лейкоцитов через стенки сосудов в ткани.

4. Семейство иммуноглобулинов. Эти молекулы играют важную роль в иммунном ответе, а также в эмбриогенезе, заживлении ран и др.

5. Гоминговые молекулы. Обеспечивают взаимодействие лимфоцитов с эндотелием, их миграцию и заселение специфических зон иммунокомпс-тептных органов.

Таким образом, адгезия является важным звеном клеточной рецепции, играет большую роль в межклеточных взаимодействиях и взаимодействи­ях клеток с внеклеточным матриксом. Адгезионные процессы абсолютно необходимы при таких общебиологических процессах, как эмбриогенез, им­мунный ответ, рост, регенерация и др. Они участвуют также в регуляции внутриклеточного и тканевого гомеостаза.

ЦИТОПЛАЗМА

ГИАЛОПЛАЗМА. Гиалоплазму называют также клеточным соком, цитозолем, или клеточным матриксом. Это основная часть цитоплазмы, составляющая около 55% объема клетки. В ней осуществляются основные клеточные обменные процессы. Гиалонлазма является сложной коллоид­ной системой и состоит из гомогенного мелкозернистого вещества с низ-кой электронной плотностью. Она состоит из воды, белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов, неорганических веществ. Гиалоплазма мо­жет менять свое агрегатное состояние: переходить из состояния жидкого (золь) в более плотное - гель. При этом может изменяться форма клетки, ее подвижность и обмен веществ. Функции гиалонлазмы:

1. Метаболическая - метаболизм жиров, белков, углеводов.

2. Формирование жидкой микросреды (матрикса клетки).

3. Участие в движении клетки, обмене веществ и энергии. ОРГАНЕЛЛЫ. Органеллы - это второй важнейший обязательный

компонент клетки. Важным признаком органелл является то, что они име­ют постоянное строго определенное строение и функции. По функциональ­ному признаку все органеллы делятся на 2 группы:

1. Органеллы общего значения. Содержатся во всех клетках, поскольку необходимы для их жизнедеятельности. Такими органеллами являются: митохондрии, эндоплазматическая сеть (ЭПС) двух видов, комплекс Голь-джи (КГ), центриоли, рибосомы, лизосомы, пероксисомы, микротрубочки и микрофиламенты.

2. Органеллы специального значения. Есть только в тех клетках, кото­рые выполняют специальные функции. Такими органеллами являются миофибриллы в мышечных волокнах и клетках, нейрофибриллы в нейро­нах, жгутики и реснички.

По структурному признаку все органеллы делятся на: 1) органеллы мембранного типа и 2) органеллы немембранного типа. Кроме того, немемб­ранные органеллы могут быть построены по фибриллярному и гранулярно­му принципу.

В органеллах мембранного типа основным компонентом являются внутриклеточные мембраны. К таким органеллам относятся митохондрии, ЭПС, КГ, лизосомы, пероксисомы. К немембранным органеллам фибрил­лярного типа относятся микротрубочки, микрофиламенты, реснички, жгу­тики, центриоли. К немембранным гранулярным органеллам относят ри­босомы, полисомы.

МЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (ЭПС) - мембранная органелла, описанная в 1945 году К. Портером. Ее описание стало возможно благода­ря электронному микроскопу. ЭПС - это система мелких каналов, вакуо­лей, мешочков, образующих в клетке непрерывную сложную сеть, элемен­ты которой часто могут формировать кажущиеся на ультратонких срезах изолированными вакуоли. ЭПС построена из мембран, более тонких, чем цитолемма, и содержащих больше белка из-за находящихся в ней многочисленных ферментных систем. Есть 2 вида ЭПС: гранулярная (шерохова­тая) и агранулярная, или гладкая. Оба вида ЭПС могут взаимно перехо­дить друг в друга и функционально связаны между собой так называемой переходной, или транзиторной, зоной.

Гранулярная ЭПС (рис. 3.3) содержит на своей поверхности рибосомы (полисомы) и является органеллой биосинтеза белка. Полисомы или рибо­сомы связываются с ЭПС при помощи так называемого причального белка (docking protein). При этом в мембране ЭПС имеются специальные интег­ральные белки рибофорины, также связывающие рибосомы и формирующие гидрофобные трапемембранные каналы для транспорта синтезирован­ной полипентидной цени в просвет гранулярной ЭПС.

Гранулярная ЭПС видна только в электронном микроскопе. В световом микроскопе признаком развитой гранулярной ЭПС служит базофилия ци­топлазмы. Гранулярная ЭПС имеется в каждой клетке, но степень ее разви­тия различна. Она максимально развита в клетках, синтезирующих белок на экспорт, т.е. в секреторных клетках. Максимального развития гранулярная ЭПС достигает в нейроцитах, в которых ее цистерны приобретают упорядо­ченное расположение. В этом случае на светомикроскопическом уровне она выявляется в виде закономерно расположенных участков базофилии цитоп­лазмы, называемых базофилыюй субстанцией Ниссля.

Функция гранулярной ЭПС - синтез белка на экспорт. Кроме того, в ней происходят начальные посттрансляционные изменения полипеп­тидной цепочки: гидроксилирование, сульфатирование и фосфорилиро-вание, гликозилирование. Последняя реакция особенно важна, т.к. при­водит к образованию гликопротеинов - наиболее частого продукта кле­точной секреции.

Агранулярная (гладкая) ЭПС представляет собой трехмерную сеть ка­нальцев, не содержащих рибосомы. Гранулярная ЭПС может без перерыва переходить в гладкую ЭПС, но может существовать как самостоятельная органелла. Место перехода гранулярной ЭПС в агранулярную называется переходной (промежуточной, транзиторной) частью. От нее происходит от­деление пузырьков с синтезированным белком и транспорт их к комплексу Гольджи.

Функции гладкой ЭПС:

1. Разделение цитоплазмы клетки на отделы - компартменты, в каж­дом из которых идет своя группа биохимических реакций.

2. Биосинтез жиров, углеводов.

3. Образование пероксисом;

4. Биосинтез стероидных гормонов;

5. Дезинтоксикация экзо- и эндогенных ядов, гормонов, биогенных аминов, лекарств за счет деятельности специальных ферментов.

6. Депонирование ионов кальция (в мышечных волокнах и миоцитах);

7. Источник мембран для восстановления кариолеммы в телофазе митоза.

ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ. Это мембранная орга­нелла, описанная в 1898 г. итальянским нейрогистологом К.Гольджи. Он назвал эту органеллу внутриклеточным сетчатым аппаратом из-за того, что в световом микроскопе она имеет сетчатый вид (рис. 3.4, а). Световая микроскопия не дает полного представления о строении этой органеллы. В световом микроскопе комплекс Гольджи имеет вид сложной сети, в кото­рой ячейки могут быть связаны друг с другом или лежать независимо друг от друга (диктиосомы) в виде отдельных темных участков, палочек, зерен, вогнутых дисков. Между сетчатой и диффузной формой комплекса Гольд-жи нет принципиального различия, может наблюдаться смена форм этой оргамеллы. Еще в эпоху световой микроскопии было отмечено, что морфо­логия комплекса Гольджи зависит от стадии секреторного цикла. Это по­зволило Д.Н.Насонову предположить, что комплекс Гольджи обеспечива­ет накопление синтезируемых веществ в клетке. По данным электронной микроскопии, комплекс Гольджи состоит из мембранных структур: плос­ких мембранных мешков с ампулярными расширениями на концах, а так­же крупных и мелких вакуолей (рис. 3.4, б, в). Совокупность этих образо­ваний называют диктиосомой. В диктиосоме находятся 5-10 мешковидных цистерн. Число диктиосом в клетке может достигать нескольких десятков. При этом каждая диктиосома связана с соседней при помощи вакуолей. В каждой диктиосоме есть проксимальная, незрелая, формирующаяся, или ЦИС-зона, -повернутая к ядру, и дистальная, ТРАНС-зона. Последняя, в отличие от выпуклой цис-поверхности, вогнутая, зрелая, обращена к цитолем- ме клетки. С цис-стороны происходит присоединение пузырьков, отделяю­щихся от переходной зоны ЭПС и содержащих вновь синтезированный и час­тично процессированный белок. При этом мембраны пузырьков встраиваются в мембрану цис-поверхности. С транс-стороны отделяются секреторные пу­зырьки и лизосомы. Таким образом, в комплексе Гольджи существует по­стоянный поток клеточных мембран и их созревание. Функции комплекса Гольджи:

1. Накопление, созревание и конденсация продуктов биосинтеза белка (происходящего в гранулярной ЭПС).

2. Синтез полисахаридов и превращение простых белков в гликопротеины.

3. Образование липонротеидов.

4. Формирование секреторных включений и выделение их из клетки (упаковка и секреция).

5. Образование первичных лизосом.

6. Формирование клеточных мембран.

7. Образование акросомы - структуры, содержащей ферменты, нахо­дящейся на переднем конце сперматозоида и необходимой для оплодотво­рения яйцеклетки, разрушения ее оболочек.

Размеры митохондрий составляют от 0,5 до 7 мкм, а их общее число в клетке - от 50 до 5000. Эти органеллы хорошо видны в световом микро­скопе, однако информация об их строении, получаемая при этом, скудна (рис. 3.5, а). Электронный микроскоп показал, что митохондрии состоят из двух мембран - наружной и внутренней, каждая из которых имеет тол­щину 7 нм (рис. 3.5, б, в, 3.6, а). Между наружной и внутренней мембра­нами имеется щель размером до 20 нм.

Внутренняя мембрана неровная, образует много складок, или крист. Эти кристы идут перпендикулярно поверхности митохондрии. На поверхности крист имеются грибовидные образования (оксисомы, АТФсомы или F,-частицы), представляющие собой АТФ-синтетазный комплекс (рис. 3.6) Внутренняя мембрана отграничивает матрикс митохондрии. Он содержит многочисленные ферменты для окисления пирувата и жирных кислот, а также ферменты цикла Кребса. Кроме того, в матриксе находятся мито-хондриальная ДНК, митохондриальные рибосомы, т-РНК и ферменты активации митохондриального генома. Внутренняя мембрана содержит белки трех типов: ферменты, катализирующие окислительные реакции; АТФ-син-тезатный комплекс, синтезирующий в матриксе АТФ; транспортные белки. Наружная мембрана содержит ферменты, превращающие липиды в реак­ционные соединения, участвующие затем в метаболических процессах матрикса. Межмембранное пространство содержит ферменты, необходимые для окислительного фосфорилирования. Т.к. митохондрии имеют свой геном, то они обладают автономной сис­темой синтеза белка и могут частично строить собственные белки мембран.

Функции.

1. Обеспечение клетки энергией в виде АТФ.

2. Участие в биосинтезе стероидных гормонов (некоторые звенья био­синтеза этих гормонов протекают в митохондриях). Клетки-продуценты сте

роидных гормонов имеют крупные митохондрии со сложными крупными трубчатыми кристами.

3. Депонирование кальция.

4. Участие в синтезе нуклеиновых кислот. В некоторых случаях в результате мутаций митохондриалыюй ДНК возникают так называемые митохондриальные болезни, проявляющиеся широкой и тяжелой симптоматикой. ЛИЗОСОМЫ. Это мембранные органеллы, не видимые в световом микроскопе. Были открыты в 1955 году К. де Дювом при помощи элект­ронного микроскопа (рис. 3.7). Представляют собой мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты: кислую фосфатазу, липазу, протеазы, нуклеазы и др., всего более 50 ферментов. Различают лизосомы 5 типов:

1. Первичные лизосомы, только что отделившиеся от транс-поверхнос­ти комплекса Гольджи.

2. Вторичные лизосомы, или фаголизосомы. Это лизосомы, которые соединились с фагосомой - фагоцитированной частицей, окруженной мембраной.

3. Остаточные тельца - это слоистые образования, формирующиеся в том случае, если процесс расщепления фагоцитированных частиц прошел не до конца. Примером остаточных телец могут быть липофусциновые включения, которые появляются в некоторых клетках при их старении, со­держат эндогенный пигмент липофусцин.

4. Первичные лизосомы могут сливаться с погибающими и старыми органеллами, которые они разрушают. Такие лизосомы называются ауто-фагосомами.

5. Мультивезикулярные тельца. Представляют собой крупную ва­куоль, в которой, в свою очередь, находятся несколько так называемых внутренних пузырьков. Внутренние пузырьки, очевидно, образуются пу­тем отпочковывания внутрь от мембраны вакуоли. Внутренние пузырьки могут постепенно растворяться содержащимися в матриксе тельца фер­ментами.

Функции лизосом: 1. Внутриклеточное пищеварение. 2. Участие в фагоцитозе. 3. Участие в митозе - разрушении ядерной оболочки. 4. Участие во внутриклеточной регенерации.5. Участие в аутолизс - саморазрушении клетки после ее гибели.

Существует большая группа болезней, называемых лизосомными бо­лезнями, или болезнями накопления. Они являются наследственными бо­лезнями, проявляются дефицитом определенного лизосомального пигмен­та. При этом в цитоплазме клетки накапливаются непереваренные продукты

обмена веществ (гликоген, гликолиниды, белки, рис. 3.7, б,в), что ведет к постепенной гибели клетки. ПЕРОКСИСОМЫ. Пероксисомы - это оргаиеллы, напоминающие ли-зосомы, но содержащие ферменты, необходимые для синтеза и разрушения эндогенных перекисей - нероксидазу, каталазу и другие, всего до 15. В электронном микроскопе представляют сферические или эллипсоидные пу­зырьки с умеренно плотной сердцевиной (рис. 3.8). Образуются пероксисо­мы путем отделения пузырьков от гладкой ЭПС. В эти пузырьки затем миг-рируют ферменты, которые синтезируются отдельно в цитозоле или в грану­лярной ЭПС

Функции пероксисом: 1. Являются, наряду с митохондриями, органеллами утилизации кис­лорода. В результате в них образуется сильный окислитель Н 2 0 2 . 2. Расщепление при помощи фермента каталазы избытка перекисей и, таким образом, защита клеток от гибели. 3. Расщепление при помощи синтезируемых в самих пероксисомах пере­кисей токсических продуктов, имеющих экзогенное происхождение (детоксикация). Такую функцию выполняют, например, пероксисомы печеноч­ных клеток, клеток почек. 4. Участие в метаболизме клетки: ферменты пероксисом катализируют расщепление жирных кислот, участвуют в обмене аминокислот и других веществ.

Существуют так называемые пероксисомные болезни, связанные с де­фектами ферментов пероксисом и характеризующиеся тяжелыми поражени­ями органов, что ведет к смерти в детском возрасте.НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ

РИБОСОМЫ. Это оргаиеллы биосинтеза белка. Они состоят из двух рибонуклеоиротеидных субьединиц - большой и малой. Эти субъедини­цы могут соединяться вместе, при этом между ними располагается молеку­ла информационной РНК. Есть свободные рибосомы - рибосомы, не свя­занные с ЭПС. Они могут быть одиночными и в виде полисом, когда на одной молекуле и-РНК находятся несколько рибосом (рис. 3.9). Вторая разновидность рибосом - связанные рибосомы, прикрепленные к ЭПС.

Функция рибосом. Свободные рибосомы и полисомы осуществляют биосинтез белка для собственных потребностей клетки.

Связанные на ЭПС рибосомы синтезируют белок на "экспорт", для нужд всего организма (например, в секреторных клетках, нейронах и др.).

МИКРОТРУБОЧКИ. Микротрубочки являются органеллами фибрил­лярного типа. Они имеют диаметр 24 им и длину до нескольких мкм. Это прямые длинные полые цилиндры, построенные из 13 периферических ни­тей, или протофиламентов. Каждая нить образована глобулярным белком тубулином, который существует в виде двух субъединиц - аир (рис. 3.10). В каждой нити эти субъединицы располагаются поочередно. Нити в микротрубочке имеют спиральный ход. В стороны от микротрубочек отходят ассоциированные с ними молекулы белков (ассоциированные с мик­ротрубочками протеины, или MAP). Эти белки стабилизируют микро­трубочки, а также связывают их с другими элементами цитоскелета и орга-неллами. С микротрубочками связан также белок кииезин, который пред­ставляет собой фермент, расщепляющий АТФ и преобразующий энергию ее распада в механическую энергию. Одним концом кииезин связывается с оп­ределенной органеллой, а другим за счет энергии АТФ скользит вдоль мик­ротрубочки, перемещая таким образом органеллы в цитоплазме

Микротрубочки являются очень динамичными структурами. Они имеют два конца: (-) и (+) - концы. Отрицательный конец является местом де­полимеризации микротрубочки, тогда как на положительном конце проис­ходит их наращивание за счет новых молекул тубулина. В некоторых случа­ях (базальное тельце) отрицательный конец как бы заякоривается, и рас­пад здесь прекращается. В результате происходит увеличение размеров рес­ничек из-за наращивания на (+) - конце.

Функции микротрубочек заключаются в следующем. 1. Выполняют роль цитоскелета;

2. Участвуют в транспорте веществ и органелл в клетке;

3. Участвуют в образовании веретена деления и обеспечивают рас­хождение хромосом в митозе;

4. Входят в состав центриолей, ресничек, жгутиков.

Если клетки обработать колхицином, разрушающим микротрубочки цитоскелета, то клетки изменяют свою форму, сжимаются, теряют способ­ность к делению.

МИКРОФИЛАМЕНТЫ. Это второй компонент цитоскелета. Есть два вида микрофиламентов: 1) актиновые; 2) промежуточные. Кроме того, цитоскелет включает множество вспомогательных белков, которые связы­вают филаменты друг с другом или с другими клеточными структурами.

Актиновые филаменты построены из белка актина и образуются в результате его полимеризации. Актин в клетке находится в двух формах: 1) в растворенной форме (G-актин, или глобулярный актин); 2) в полимери-зованиой форме, т.е. в виде филаментов (F-актин). В клетке существует динамическое равновесие между 2 формами актина. Как и в микротрубоч­ках, в актиновых филаментах имеются (+) и (-) - полюсы, и в клетке идет постоянный процесс распада этих филамент на отрицательном и со­зидание на положительном полюсах. Этот процесс называется тредмил-лингом. Он играет важную роль в изменении агрегатного состояния ци­топлазмы, обеспечивает подвижность клетки, участвует в перемещении ее органелл, в формировании и исчезновении псевдоподий, микроворсинок, протекании эндоцитоза и экзоцитоза. Микротрубочки создают каркас микро­ворсинок, а также участвуют в организации межклеточных включений.

Промежуточные филаменты - филаменты, имеющие толщину, большую, чем у актиновых филаментов, но меньшую, чем у микротрубо­чек. Это самые стабильные филаменты клеток. Выполняют опорную функ­цию. Например, эти структуры лежат по всей длине отростков нервных клеток, в области десмосом, в ци­топлазме гладких миоцитов. В клетках разного типа промежуточ­ные филаменты отличаются по со­ставу. В нейронах образуются ней-рофиламенты, состоящие из трех различных полипентидов. В клет­ках нейроглии промежуточные филаменты содержат кислый глиальный белок. В эпителиаль­ных клетках содержатся кератиновые филаменты (тонофила-менты) (рис. 3.11).

КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР (рис. 3.12). Это видимая и световой микроскоп органелла, однако ее тонкое строение позволил изучить только электронный микроскоп. В интерфазной клетке клеточный центр состоит из двух цилинд­рических полостных структур длиной до 0,5 мкм и диаметром до 0,2 мкм. Эти структуры называются центриолями. Они образуют диплосому. В диплосоме дочерние центриоли лежат под прямым углом друг к другу. Каж­дая центриоль состоит из расположенных по окружности 9 триплетов мик­ротрубочек, которые частично сливаются по длине. Кроме микротрубочек, в состав цептриолей входят "ручки" из белка динеина, которые соединяют со­седние триплеты в виде мостиков. Центральные микротрубочки отсутствуют, и формула центриолей - (9хЗ)+0. Каждый триплет микротрубочек свя­зан также со структурами сферической формы - сателлитами. От сателли­тов расходятся в стороны микротрубочки, образуя центросферу.

Центриоли являются динамичными структурами и претерпевают изме­нения в митотическом цикле. В неделящейся клетке парные центриоли (центросома) лежат в околоядерной зоне клетки. В S-периоде митотического цикла они дуплицируются, при этом под прямым углом к каждой зрелой центриоли образуется дочерняя центриоль. В дочерних центриолях вначале имеется только 9 единичных микротрубочек, но по мере созревания центри­олей они превращаются в триплеты. Далее пары центриолей расходятся к полюсам клетки, становясь центрами организации микротрубочек ве­ретена деления.

Значение центриолей.

1. Являются центром организации микротрубочек веретена деления.

2. Образование ресничек и жгутиков.

3. Обеспечение внутриклеточного передвижения органелл. Некоторые авторы считают, что определяющими функциями клеточного

центра являются вторая и третья функции, поскольку в растительных клетках центриоли отсутствуют, тем не менее и в них образуется веретено деления.

РЕСНИЧКИ И ЖГУТИКИ (рис. 3.13). Это специальные органеллы движения. Они имеются в некоторых клетках - сперматозоидах, эпителиоцитах трахеи и бронхов, семявыводящих путей мужчины и др. В световом мик­роскопе реснички и жгутики выглядят как тонкие выросты. В электронном микроскопе установлено, что в основании ресничек и жгутиков лежат мелкие гранулы - базальные тельца, одинаковые по строению с центриолями. От базального тельца, являющегося матрицей при росте ресничек и жгутиков, от­ходит тонкий цилиндр из микротрубочек - осевая нить, или аксонема. Она состоит из 9 дуплетов микротрубочек, на которых находятся "ручки" из белка динеина. Аксонема покрыта цитолеммой. В центре находится пара микротрубочек, окруженная специальной оболочкой - муфтой, или внут­ренней капсулой. От дуплетов к центральной муфте идут радиальные спи­цы. Следовательно, формула ресничек и жгутиков - (9х2)+2.

Основу микротрубочек жгутиков и ресничек составляет несократимый белок тубулин. Белок "ручек" - динеин - обладает АТФазной активное -гыо: расщепляет АТФ, за счет энергии которой происходит смещение дупле­тов микротрубочек друг по отношению к другу. Так совершаются волнооб-ралные движения ресничек и жгутиков.

Существует генетически обусловленное заболевание - синдром Карта-гснера, при котором в аксонеме отсутствуют либо динеиновые ручки, либо центральная капсула и центральные микротрубочки (синдром неподвиж­ных ресничек). Такие больные страдают рецидивирующими бронхитами, синуситами и трахеитами. У мужчин из-за неподвижности спермиев отме­чается бесплодие.

МИОФИБРИЛЛЫ находятся в мышечных клетках и миосимпластах, и их строение рассматривается в теме "Мышечные ткани". Нейрофибрил-лы находятся в нейронах и состоят из нейротубул и нейрофиламентов. Их функция - опорная и транспортная.

ВКЛЮЧЕНИЯ

Включения - это непостоянные компоненты клетки, не имеющие стро­го постоянной структуры (их структура может меняться). Выявляются в клетке только в определенные периоды жизнедеятельности или жизненного цикла.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВКЛЮЧЕНИЙ.

1. Трофические включения представляют собой депонированные пита­тельные вещества. К таким включениям относятся, например, включения гликогена, жира.

2. Пигментные включения. Примером таких включений являются ге­моглобин в эритроцитах, меланин в меланоцитах. В некоторых клетках (нервные, печеночные, кардиомиоциты) при старении в лизосомах накап­ливается пигмент старения коричневого цвета липофусцин, не несущий, как полагают, определенной функции и образующийся в результате изна­шивания клеточных структур. Следовательно, пигментные включения представляют собой химически, структурно и функционально неоднород­ную группу. Гемоглобин участвует в транспорте газов, меланин выполня­ет защитную функцию, а липофусцин является конечным продуктом об­мена. Пигментные включения, за исключением лииофусциновых, не окру­жены мембраной.

3. Секреторные включения выявляются в секреторных клетках и состоят из продуктов, представляющих собой биологически активные вещества и другие необходимые для осуществления функций организма вещества (вклю­чения белка, в том числе и ферментов, слизистые включения в бокаловидных клетках и др.). Эти включения имеют вид окруженных мембраной пузырьков, в которых секретируемый продукт может иметь различную электронную плот­ность и часто окружен светлым бесструктурным ободком.4. Экскреторные включения - включения, подлежащие выведению из клетки, поскольку состоят из конечных продуктов обмена. Примером яв­ляются включения мочевины в клетках почки и т.д. По структуре похожи на секреторные включения.

5. Специальные включения - фагоцитированные частицы (фагосо-мы), поступающие в клетку путем эндоцитоза (см. ниже). Различные виды включений представлены на рис. 3.14.

способность клеток слипаться друг с другом и с различными субстратами

АДГЕЗИЯ клеток (от латинского adhaesio - прилипание), способность их слипаться друг с другом и с различными субстратами. Адгезией обусловливается, по-видимому, гликокаликсом и липопротеидами плазматических мембраны. Выделяют два основных типа клеточной адгезии: клетка-внеклеточный матрикс и клетка-клетка. К белкам клеточной адгезии относятся: интегрины, функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; селектины - адгезивные молекулы, обеспечивающие адгезию лейкоцитов к клеткам эндотелия ; кадгерины - кальций-зависимые гомофильные межклеточные белки; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов, которые особенно важны в эмбриогенезе, при заживлении ран и иммунном ответе; хоминговые рецепторы - молекулы, обеспечивающие попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань. Для большинства клеток характерна избирательная адгезия: после искусственной диссоциации клеток из разных организмов или тканей из суспензии собираются (агрегируют) в обособленные скопления преимущественно однотипные клетки. Адгезия нарушается при удалении из среды ионов Ca 2+ , обработке клеток специфическими ферментами (например, трипсином) и быстро восстанавливается после удаления диссоциирующего агента. С нарушением избирательности адгезии связана способность опухолевых клеток к метастазированию.

См. также:

Гликокаликс

ГЛИКОКАЛИКС (от греческого glykys - сладкий и латинского callum - толстая кожа), гликопротеидный комплекс, включённый в наружную поверхность плазматической мембраны в животных клетках. Толщина - несколько десятков нанометров...

Агглютинация

АГГЛЮТИНАЦИЯ (от латинского agglutinatio - приклеивание), склеивание и агрегация антигенных частиц (например, бактерий, эритроцитов, лейкоцитов и других клеток), а также любых инертных частиц, нагруженных антигенами, под действием специфических антител - агглютининов. Происходит в организме и может наблюдаться в пробирке...

При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации - узнавание и адгезия.

Узнавание - специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы: прекращение миграции клеток  адгезия клеток  образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов  формирование клеточных ансамблей (морфогенез)  взаимодействие клеток между собой в ансамбле, с клетками других структур и молекулами внеклеточного матрикса.

Адгезия - одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации - процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров (рис. 4-4) или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток - клеточную адгезию.

Рис. 4-4. Молекулы адгезии в межклеточной коммуникации. Взаимодействие трансмембранных молекул адгезии (кадгерины) обеспечивает узнавание клеточных партнёров и их прикрепление друг к другу (адгезию), что позволяет клеткам-партнёрам формировать щелевые контакты, а также передавать сигналы от клетки к клетке не только при помощи диффундирующих молекул, но и путём взаимодействия встроенных в мембрану лигандов со своими рецепторами в мембране клетки-партнёра.

Адгезия - способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины - молекулы адгезии. Исчезновение молекул адгезии из плазматических мембран и разборка адгезионных контактов позволяет клеткам начать миграцию. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает направленную (адресную) миграцию клеток. Иными словами, в ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует начало, ход и конец миграции клеток и образование клеточных сообществ; адгезия - необходимое условие поддержания тканевой структуры. Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу - межклеточные контакты.