Социальное поведение нормальных клеток и антисоциальное поведение опухолевых
клеток.
II. Клетки строят ткань
Ю. М. ВАСИЛЬЕВ
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
ВВЕДЕНИЕ. МИКРОСРЕДА КЛЕТКИ
Поведение клетки в организме определяется средой, непосредственно окружающей
эту клетку. Такая микросреда состоит из компонентов трех типов: а) соседних
клеток; б) внеклеточных поверхностей, с которыми контактирует клетка, например,
поверхностей коллагеновых волокон и других волокон, выделяемых
клеткой (так называемого внеклеточного матрикса), и в) жидкой среды: тканевой
жидкости, крови и лимфы. В упрощенных условиях
культуры клетки также окружены трехкомпонентной микросредой: жидким компонентом
здесь является питательная среда, а среди внеклеточных поверхностей наряду с
волокнами матрикса имеется внутренняя поверхность культурального сосуда - подложка
культуры. Все поведение нормальной клетки определяется сигналами, получаемыми
из микросреды.
В предыдущей статье [5] мы разобрали некоторые механизмы регуляции деления и
гибели клеток молекулами жидкого компонента микросреды - факторами
роста и гормонами. В этой статье мы рассмотрим реакции
клетки на два других компонента микросреды - на контакт с внеклеточным матриксом
и поверхностью других клеток. Сложность этих взаимодействий в том, что они двусторонни:
при контакте между клетками, разумеется, меняются обе клетки; при контакте с
матриксом меняется не только клетка, но и матрикс. В результате множества таких
взаимодействий группы клеток обустраивают ту территорию, на которой они живут,
строят ткани и органы. Эта деятельность клеток аналогична деятельности людей,
обустраивающих свою локальную территорию: дом и участок вокруг дома. При этом
и люди и клетки совместно определяют границы между территориями соседей, строят
свои дома или заселяют дома, построенные другими, а также организуют связи с
ближними и дальними домами.
Изучению механизмов контактных реакций, ведущих к построению тканей (морфогенетических
реакций), очень помогает сравнение поведения нормальных и опухолевых клеток.
Как мы знаем, у опухолевых клеток реакции на внешние сигналы нарушаются в результате
мутаций определенных генов: протоонкогенов и антионкогенов. Рассмотрим нарушения
способности к морфогенетическим реакциям, возникающие в результате таких мутаций.
КЛЕТКИ ОБУСТРАИВАЮТ ТЕРРИТОРИЮ КУЛЬТУРЫ
Простейший вариант обустройства своей территории группой клеток - организация
многоклеточной структуры, подобной ткани, из изолированных клеток эпителия
или соединительной ткани (фибробластов), высаженных
в культуру, где клетки прикрепляются ко дну (подложке) сосуда, заполненного
жидкой питательной средой. Одной из важных реакций, возникающих при такой организации,
являются выработка и выделение специальных белков внеклеточного
матрикса. Эти белки прикрепляются ко дну сосуда, а также полимеризуются
вокруг клетки в особые нити, например коллагеновые волокна. Фибробласты в культуре,
как и в организме, образуют рыхлую сеть таких волокон, окружающих клетки со
всех сторон. Эпителиоциты образуют более густую решетку из особых коллагеновых
волокон - так называемую базальную мембрану между клеткой и
подложкой.
Клетка, коснувшаяся подложки с сорбированными молекулами белков матрикса или
волокон матрикса, сделанных ею самой или другими клетками, начинает тут же реагировать
на этот контакт, меняя форму и перестраивая цитоскелет (рис.
1). Мы уже разбирали механизмы таких реакций в предыдущих статьях [4]. Повторим
коротко суть происходящих при этом процессов. Центральной реакцией здесь является
образование подвижных отростков - псевдоподий, наполненных
внутри актиновыми филаментами. Поверхность псевдоподий образует
затем специальные структуры - фокальные адгезии, где скопления
белков-рецепторов прикрепляют мембрану этой клетки к белкам матрикса и через
них к подложке. С внутренней стороны мембраны молекулы тех же рецепторов соединяются
с актиновыми филаментами цитоскелета. Сокращения этих натянутых и прикрепленных
к матриксу филаментов могут вызвать подтягивание всей клетки к фокальной адгезии.
Многократное повторение этих реакций - основа движений клетки по подложке.
Клетки реагируют также на контакт с поверхностью другой клетки. Этот сигнал
вызывает две реакции: остановку образования псевдоподий в направлении другой
клетки (контактное торможение движений [4] и образование адгезионных структур
второго типа (межклеточных адгезий).
Таким образом, комплекс морфогенетических реакций в культуре включает секрецию
белков матрикса, образование и сокращение псевдоподий, образование адгезий между
мембраной псевдоподий и матриксом и мембранами соседних клеток, а также контактное
торможение движений. В результате многократного повторения таких реакций клетки
организуются в многоклеточные системы, очень похожие на те ткани, которые те
же клетки (эпителиоциты и фибробласты) строят в организме.
|
Рис. 1. Топография поверхности нормальных и трансформированных
фибробластов в культуре. Сканирующие электронные микрофотографии Ю.А. Ровенского:
а - нормальный мышиный фибробласт в жидкой среде. Сферическая клетка с многочисленными
пузырчатыми выпячиваниями на поверхности. Увел. 3800; б - нормальный мышиный
фибробласт, прикрепившийся к плоскому дну сосуда. Клетка распласталась на
подложке, ее поверхность стала гладкой. Впереди - уплощенная ламелла с рядом
плоских псевдоподий; сзади - узкое тело клетки. Увел. 1600; в - трансформированный
мышиный фибробласт, прикрепившийся к плоскому дну сосуда. Клетка плохо распласталась
на подложке, и ее поверхность не стала совершенно плоской. На этой поверхности
видны многочисленные короткие ворсинки, а на концах отростков - фестончатые
псевдоподии. Увел. 800 |
Эпителиоциты соединяются друг с другом в пласт из клеток, плотно спаянных адгезиями
друг с другом и сидящих на базальной мембране, - организация, очень похожая
на однослойный эпителий в организме.
Фибробласты приобретают в культуре вытянутую форму, образование которой зависит
от цитоскелетной системы микротрубочек [4]. Межклеточные адгезии у фибробластов
в отличие от эпителиоцитов непрочны, они легко рвутся при движениях, и контактирующие
клетки отделяются друг от друга. Поэтому фибробласты в культуре образуют систему
из параллельно расположенных удлиненных клеток, между которыми располагается
густая сеть волокон матрикса. В организме соединительные ткани и родственные
им хрящевые и костные ткани построены по тому же типу - из клеток, отделенных
друг от друга межклеточным матриксом разного состава (рис. 2). Такую систему
можно сравнить с селом, где каждый индивидуум или группа индивидуумов отделен
друг от друга большими приусадебными участками (структурами матрикса). Эпителий
больше похож на коллектив, где индивидуумы более тесно связаны друг с другом,
например на марширующую воинскую часть.
|
Рис. 2. Схема взаимоотношений между клетками (светло-коричневый цвет)
и волокнами матрикса (синий цвет) в нормальной соединительной и эпителиальной
ткани |
Далее...
Написать комментарий
|