Советуем для ознакомления:

Онкология:

Популярные разделы сайта:

Топографические реакции клеток - виды

Помимо химических свойств внеклеточного матрикса, на распластывание и локомоцию клеток значительное влияние оказывает геометрическая конфигурация, или топография матрикса. Это могут быть разного рода волокна, обладающие цилиндрической поверхностью, базальные мембраны со сложным микрорельефом в виде канавок или складок, наличие в матриксе прерывистостей в виде различных отверстий, щелей и т. п.

Как оказалось, клетки способны «чувствовать» топографию субстрата и реагировать на нее. Эта способность вначале была выявлена в опытах по культивированию клеток на таких природных субстратах, как тонкие нити фибрина или рыбья чешуя (обладающая микроскладчатой поверхностью): фибробласты на таких субстратах вытягивались и ориентировались вдоль нитей или складок, поэтому феномен был назван «контактной ориентировкой» клеток.

Позднее начали использовать специально разработанные искусственные культуральные субстраты, обладающие разнообразной геометрической конфигурацией поверхности (микрорельефом, кривизной, прерывистым характером) заданных параметров. Такие субстраты моделируют разнообразную топографию структур внеклеточного матрикса, встречающихся на путях миграции клеток в эмбриогенезе, при регенерации и при опухолевой инвазии.

Изменения формы клеток, их ориентации и направления движения, перестройки цитоскелета, а также изменения функциональной активности клеток, индуцируемые геометрической конфигурацией субстрата (внеклеточного матрикса), называются топографическими реакциями. Рассмотрим некоторые из них.

Фибробласты на субстратах с глубокими (несколько десятков микрон) линейными канавками треугольного профиля не распластываются в глубине канавок, а мигрируют из них и сосредоточиваются на промежутках между канавками. На значительно более мелких канавках (глубиной от десятых долей до нескольких микрон) клетки разных типов вытягиваются и ориентируются вдоль канавок. Эта реакция усиливается с возрастанием глубины канавок и уменьшением промежутков между ними. У фибробластов, кроме того, происходит реорганизация цитоскелета, активация фосфорилирования ряда белков, а также изменения генной экспрессии, в частности усиление экспрессии (и секреции) фибронектина.

топографические реакции эпителиоцитов
Эпителиоциты на прерывистом субстрате. Клетки «затягивают» отверстия решетки

Другими словами, клетки реагируют на геометрию поверхности матрикса не только морфологическими изменениями, но также серьезными сдвигами во внутриклеточных сигнальных цепях, приводящими к изменениям в синтетической и функциональной активности.

На цилиндрическую форму поверхности матрикса с высокой степенью кривизны (радиусом в несколько десятков микрон) реакция фибробластов и эпителиальных клеток различна. Фибробласты вытягиваются и ориентируются вдоль этой поверхности, эпителиоциты сохраняют дисковидную форму и перегибаются поперек цилиндрических структур.

На прерывистых субстратах с крупными отверстиями эпителиальные клетки полностью «затягивают» эти отверстия, тогда как фибробластоподобные клетки пересекают их своими вытянувшимися телами.

Механизмы топографических реакций клеток изучены недостаточно. В основе многих из них, по-видимому, лежит изометрическое напряжение клеток, создаваемое актиновым цитоскелетом. Сила натяжения пучков микрофиламентов может зависеть от их формы: прямые пучки развивают более сильное натяжение по сравнению с пучками, находящимися в условиях сгибания. Сгибанию пучков микрофиламентов препятствует также их механическая ригидность. В результате фибробласты проявляют устойчивость к сгибанию под углом выше «критического» (более 16° к горизонтали) и стремятся занять положение, исключающее такое сгибание тела клетки.

Этим можно объяснить неспособность фибробластов к распластыванию на дне глубоких канавок треугольного профиля или вытягивание их вдоль цилиндрических структур. Что же касается эпителиальных клеток, для которых более характерны не линейные, а кольцевидные пучки микрофиламентов, то в таких клетках силы натяжения значительно слабее, чем в фибробластах, и соответственно эпите-лиоциты менее устойчивы к сгибанию, поэтому реагируют на топографию матрикса по-иному, чем фибробласты.

Вместе с тем поразительная способность клеток разных типов реагировать не только на микро-, но и на нанорельеф (канавки глубиной в несколько десятых долей микрона) заставляет искать и другие механизмы топографических реакций. Есть предположение о наличии у клеток особых «рецепторов растяжения». Эти рецепторы реагируют на топографию поверхности внеклеточного матрикса, «включая» цепь внутриклеточных сигналов, которые приводят к реорганизации актинового цитоскелета, изменениям формы и ориентации клеток и изменениям генной экспрессии.

Одним из вероятных кандидатов на роль рецепторов растяжения могут быть ионные хлоридные каналы в плазматической мембране: в среде с дефицитом хлоридов реакция клеток на микроканавки резко ослабевает. Вопрос о механизме топографических реакций клеток нуждается в дальнейших исследованиях.

- Читать "Особенности топографических реакций трансформированных опухолевых клеток"

Оглавление темы "Адгезия клеток":
  1. Микротрубочки - структура, функции
  2. Стадии распластывания нормальных клеток - механизмы
  3. Особенности распластывания трансформированных опухолевых клеток - механизмы
  4. Функции актинового цитоскелета и фокальных контактов нормальных клеток
  5. Актиновый цитоскелет и фокальные контакты трансформированных опухолевых клеток
  6. Локомоция клеток - стадии, механизмы
  7. Особенности локомоции трансформированных опухолевых клеток
  8. Топографические реакции клеток - виды
  9. Особенности топографических реакций трансформированных опухолевых клеток
  10. Адгезионные взаимодействия клеток друг с другом - механизмы