Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 471
Текст из файла (страница 471)
С любезного разрешения издательства 5рппвег-уепа8.) 2ЛЧ(): ",::,'ЧВС)З .аз КЛЕТКИ Вунцйтбнбуятв)) СвяокуПНОСта) для мышц генов, требуемых для дифференцировки, и сливаются друг с другом, образуя многоядерные волокна скелетных мьшщ (рпс. 23Л8). В их слиянии участвуют специфические молекулы межклеточной адгезии, которые опосредуют взаимодействие между вновь дифференцированными миобластами и мышечными волокнами. После окончания дифференцировки клетки теряют способность делиться и реплицировать свою ДИК. 25 мкм б) 100 мкм ( Л в) 100 мкм в) Рис.
23.48. Слияние миобластов в культуре. Культура окрашена (зеленым) флюоресцентным антителом к миозину скелетных мышц, позволяя идентифицировать дифференцированные мышечные клетки, и специфичным к ДНК красителем (синим), отмечающим ядра клеток. а) Немного спустя после переноса в культуральную среду, которая способствует дифференцировке„только два из многкества находящихся в поле зрения миобластов включили производство миозина и слились, образовав мышечную клетку с двумя ядрами (в верхнем правом углу), б) Несколько погодя почти все клетки дифференцировались и слились. в) При большом увеличении видны характерные полоски (тонкие поперечные полосы) в двух многоядерных мышечных клетках. (Фотографии любезно предоставлены)асццеапе бгом и Тегепсе Расправе,) После формирования скелетное мьппечное волокно растет, созреваег и меняет свои свойства.
Гены многих специфичных для клетки скелетной мышцы белков представле- Миобласты после двух лет пролифсрации в культуре сохраняют способность дифференцтт)мгваться и могут сливаться, образуя мышечные клетки в ответ на со ответствующие изменения культуральных условий. Подходящие сигнальные белки типа фактора роста фибробластов или фактора роста гепатоцитов (ГОГ или НОГ) могут поддерживать культуры миобластов в недифференцированном состоянии, способном к пролиферации: если эти растворимые факторы удалить, то вскоре клетки прекращают делиться, дифференцируются и сливакттся.
Однако система управления устроена сложнее, и для дифференцировки миобластов важную роль играет также их прикрепление к внеклеточному матриксу. Более того, процесс ди4тференцировки кооперативен: дифференцирующиеся миобласты выделяют факторы, которые заставляют другие миобласты делать тоже самое. .:23,6.ПРОИСЗСОУХДВНИЕ, ИЗМЕИЧИВОСД'З»РбтйНВРаЦМЯСУКЕгяетИЫКМЫШЦ Ы43 сателпитная клетка Рис. 13.51. Сателлитная клетка [миосателлитоцит) на волокне скелетной мышцы.
Образец окрашен антителом [красново цвета) к мышечному кадгерину (М-кадгерину), который присутствует и на сателлитной клетке, и на мышечном волокне и сконцентрирован на участках контактов их мембран, Ядра мышечного волокна окрашены зеленым цветом, а ядро сателлитной клетки — синим цветом. (Снимок любезно предоставлен Тегепсе Ратпг)яе.) клетки возобновляют пролиферацию, и их потомки могут сливаться, восстанав ливая повреждение или увеличивая размер мышцы. Подобно миобластам, они регулируются миостатином. Таким образом, сателлитные клетки (илн некоторая их популяция) представляют собой стволовые клетки взрослой скелетной мышцы, обычно хранящиеся в неподвижном состоянии, но активируемые по мере надоб ности в качестве самообновляемого источника окончательно дифференцированных клеток.
Исследования этих клеток легли в основу представленной нами ранее на рис. 23. 10 гигготезы о «вечно стволовойт» ДНК (в контексте асимметричного деления стволовых клеток). Процесс восстановления мышцы посредством сателлитных клеток имеет несколько очевидных ограничений. Например, при определенной форме мышечной дистрофии генетический дефект в белке клеточного скелета дистрофине приводит к повреждению дифференцированных клеток скелетных мышц. В результате са теллитные клетки пролиферируют, чтобы восстановить поврежденные мышечные волокна. Такая регенеративная реакция не успевает залечить все повреждения, и в конечном счете утраченные клетки мышц заменяются соединительной тканью, препятствующей дальнейшей регенерации.
Подобная утрата механизмов восстановления, видимо, является причиной ослабления мышц в пожилом возрасте. Г1ри мышечной дистрофии, когда сателлитные клетки вынуждены постоянно пролиферировать, их способность к делению может быть утрачена в результате планомерного сокращения их теломер в ходе каждого цикла деления (что описано в главе 17). Как мы отмечалн ранее на примере кроветворных стволовых клеток, стволовые клетки других тканей, по всей видимости, ограничены таким же спо собом: обычно они делятся с низкой скоростью, и мутации или исключительные обстоятельства, которые заставляют их делиться быстрее, приводят к их преждевременному старению. 2246 Часть 5.
Клетки в контексте их совокупности Стромальные клетки костного мозга, упоминавшиеся ранее, служат хорошим примером разнообразия соединительной ткани. Эти клетки, которые можно расценивать как своего рода фибробласты, выделяют из костного мозга в чистом виде и размножают в культуре. Таким способом из одиночных стромазьных клеток могут быть получены большие колонии их потомков. В зависимости от того, какие сигнальные белки добавляются в культуральную среду, клетки такой колонии могут или продолжать разрастаться и производить все больше клеток того же самого типа, или дифференцироваться в жировые, хрящевые или костные клетки. Ввиду самообновляющегося и мультипотентного характера этих клеток их называют мезенхимальныли стволовыми клетками.
В то же время фибробласты дермального слоя кожи в этом отношении иные. Будучи помещенными в те же условия в культуре, они не обладают такой пластичностью при дифференцировке, но все же они могут изменять свой характер. К примеру, в заживающей ране они начинают активно экспрессировать гладкомышечный актин, приобретая некоторые из сократительных свойств клеток гладкой мускулатуры, и тем самым способствуют затягиванию краев раны; такие клетки называют миофибробластами.
Еще более поразительным является тот факт, что если препарат костного матрикса, полученный размалыванием кости в тонкий порошок и растворением твердой минеразьной составляющей, ввести в дермальный слой кожи, то некоторые из входящих в препарат клеток (вероятно, фибробласты) преобразуются в хрящевые клетки, а позднее и другие клетки преобразуются в костные клетки, в результате чего образуется небольпшя область костной ткани. Эти эксперименты говорят о том, что компоненты внеклеточного матрикса могут заметно влиять на дифференцировку клеток соединительной ткани. Мы увидим, что подобные преобразования клеток происходят и во время естественного срастания переломов костей.
Фактически костный матрикс содержит значительные количества нескольких сигнальных белков, которые могут влиять на поведение клеток соединительной ткани. В их число входят члены надсемейства ТС Гй, включая белки ВМР и сам белок ТС Ц3. Эти факторы регулируют рост, дифференцировку клеток соединительной ткани, а также осуществляемый ими синтез внеклеточного матрикса, оказывая разнообразные воздействия в зависимости от типа целевой клетки, а также комбинации других факторов и компонентов матрикса. При введении в живой организм они могут вызвать формирование хрящевого, костного или фиброзного матрикса, в зависимости от участка и обстоятельств введения.
Белок ТСГр особенно важен при заживлении ран, где он стимулирует преобразование фибробластов в миофибробласты и способствует формированию богатой коллагеном рубцовой ткани, придающей затянутой ране необходимую прочность. 23.7.2. Внеклеточный матрикс может влиять на дифференцировку клеток соединительной ткани, изменяя форму клеток и способность к прикреплению Внеклеточный матрикс может влиять на дифференцированное состояние клеток соединительной ткани как через физические, так и через химические воздействия. Это показано в ходе исследований на культивируемых хрящевых клетках, или хондроцитах.
При создании в культуре соответствующих условий зти клетки разрастаются и поддерживают свой дифференцированный характер, на протяжении многих поколений продолжая в больших количествах синтезировать специфический 23.7. Фибробяасты и их превращения 2247 хрящевый матрикс, которым они себя окружают. Если же клетки культивируются при относительно низкой плотности и остаются в виде одинарного слоя на дне чашки для культивирования, то происходит их преобразование.
Они утрачивают характерную округлую форму, распластываются по субстрату и прекращают выделять хрящевый матрикс — они перестают производить коллаген П типа, который характерен для хряща, и начинают вырабатывать коллаген 1 типа, характерный для фибробластов. Через месяц почти все живущие в культуре хрящевые клетки переключают экспрессию генов коллагена и превращаются в фибробласты. Очевидно, что биохимические изменения происходят очень быстро, так как лишь ничтожный процент таких клеток способен производить коллаген обоих типов. Скорее всего, биохимическое изменение вызывается, по крайней мере отчасти, изменением формы клетки и способа ее прикрепления к внеклеточному матриксу.
Например, клетки хряща, которые совершили переход к фибробластоподобному характеру, могут быть осторожно извлечены из чашки для культивирования и перенесены на чашку с агарозой. Образуя вокруг клеток гель, агароза удерживает их в подвешенном состоянии, без какого-либо контакта с субстратом, побуждая их тем самым принять округлую форму. В этих обстоятельствах клетки быстро приобретают характер хондроцитов и снова начинают вырабатывать коллаген П типа. Влияние формы клетки и характера ее прикрепления на экспрессию генов может быть опосредовано внутриклеточными сигналами, производимыми в местах контактов интегринами, выступающими в роли рецепторов матрикса, о чем мы говорили в главе 19.
Для клеток большинства типов, в особенности для клеток соединительной ткани, возможности прикрепления зависят от окружающего матрикса, который обычно вырабатывается самими же клетками. Таким образом, клетка сама может создать окружающую среду, которая в свою очередь воздействует на эту же клетку, поддерживая ее дифференцированное состояние. Более того, внеклеточный матрикс, выделяемый клеткой, формирует окружающую среду не только для самой этой клетки, но и для ее соседок и таким образом стремится заставить их дифференцироваться аналогичным образом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
