Занятие 2. Цитоплазма. Органеллы и включения. 1 Определение понятия клетка. Клеточная теория. Клетка
 Скачать 2.64 Mb.
|
|
По наличию или отсутствию специфических гранул лейко- циты подразделяются на зернистые (гранулоциты) и незерни- стые (агранулоциты). В зависимости от окрашивания гранул различают нейтрофильные, эозинофильные (ацидофильные) и базофильные гранулоциты. Незернистые лейкоциты делятся на лимфоциты и моноциты. Нейтрофильные лейкоциты – самая многочисленная группа лейкоцитов, составляющая 60–75% от общего количе- ства. В норме в крови человека находятся нейтрофилы разной степени зрелости: юные – самые молодые клетки с бобовид- ным ядром (менее 0,5%); палочкоядерные нейтрофилы – более зрелые, имеют ядро в виде S-образной палочки или подковы, составляют 1–6%; все остальные – сегментоядерные, зрелые клетки. Ядро последних содержит 3–5 сегментов, соединен- ных перемычками. Диаметр нейтрофилов в мазке крови – 10–15 мкм. Цитоплазма клеток содержит зернистость двух ви- дов: первичную и вторичную. Первичные (неспецифические) гранулы крупные, окрашиваются основными красителями 44 (азур) и поэтому называются азурофильными. Их количество составляет 10–20% от всех гранул. Это первичные лизосомы. Вторичные – специфические гранулы, мелкие, составляют до 80–90% всех гранул. В них выявляется щелочная фосфатаза, фагоцитин, лизоцим, катионные белки и др. Продолжительность жизни нейтрофилов – 7–10 дней. Основная функция нейтрофилов – фагоцитоз. Они захватыва- ют и переваривают в основном мелкие частицы и микроорга- низмы, поэтому названы микрофагами. В процессе фагоцитоза бактерии сначала повреждаются с помощью специфических гранул (при этом в нейтрофиле происходит респираторный взрыв: резко усиливаются окислительные процессы, приво- дящие к появлению активных форм кислорода, гидроксиль- ных радикалов и гидроперекиси, участвующих в разрушении бактерий), а затем перевариваются ферментами лизосом – не- специфических гранул. Часть нейтрофилов при этом погибает и вместе с убитыми бактериями и разрушенными элементами ткани в очаге воспаления образует беловатую густую жид- кость – гной. Эозинофильные лейкоциты составляют 0,5–5% от общего количества лейкоцитов крови. Их диаметр в мазке крови со- ставляет 12–17 мкм. В периферической крови юные и палочко- ядерные формы эозинофилов встречаются редко, преобладают сегментоядерные клетки. Через 3–12 ч они покидают кровяное русло и функционируют в тканях около 10 дней. Отличитель- ным признаком эозинофилов является наличие специфических (эозинофильных) гранул, кроме первичной (азурофильной) зернистости, представляющей лизосомы. Последние состав- ляют 95% и заполняют почти всю цитоплазму. Электронно- микроскопически в них обнаруживают слоистое кристалли- ческое тело. В них содержатся основной белок, пероксидаза, гистаминаза и др. Эозинофилы способны связывать гистамин, адсорбируя его на плазмолемме; фагоцитировать гистамин- содержащие гранулы и разрушать их с помощью фермента гистаминазы. Кроме того, они тормозят выделение гистамина из тучных клеток. Тем самым они тормозят аллергические и воспалительные реакции, медиатором которых является ги- стамин. Специфической функцией эозинофилов является также антипаразитарная – повреждая оболочку паразитов, они вызы- вают их гибель. Базофильные лейкоциты – самые малочисленные и мел- кие гранулоциты – 0,5–1% и диаметром около 9–12 мкм в мазке крови. Продолжительность жизни – до 1 месяца. В цитоплазме 45 клеток содержатся гранулы двух типов: азурофильные (лизо- сомы) и базофильные (специфические). Базофильные гранулы крупные, содержат гистамин (расширяя мелкие кровеносные сосуды и усиливая их проницаемость, стимулирует аллергиче- ские и воспалительные реакции) и гепарин (препятствует свер- тыванию крови). Лимфоциты в крови взрослых составляют 20–35%. Их раз- меры в мазке крови – 5–10 мкм. Лимфоциты отличаются от остальных лейкоцитов круглым ядром с узким базофильным ободком цитоплазмы вокруг. Морфологически выделяют ма- лые (зрелые) лимфоциты (5–6 мкм), средние (7–10 мкм) и боль- шие (молодые) 10–12 мкм. По функции лимфоциты делят на Т-лимфоциты, В-лимфоциты, а также NK-клетки. В-лимфоциты образуются в красном костном мозге, а Т-лимфоциты – в тиму- се из костномозговых предшественников. Т-лимфоциты составляют около 70% и дифференцируют- ся на Т-киллеры, Т-хелперы, Т-супрессоры и Т-клетки памяти. Т-киллеры – эффекторные клетки клеточного иммунитета, обес- печивающие трансплантационный и противоопухолевый имму- нитет. Т-хелперы обеспечивают влияние на В- и Т-лимфоциты, стимулируя гуморальный и клеточный иммунитет; именно они поражаются при СПИДе вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Т-супрессоры тормозят иммунные реакции. Т-клетки памяти долгое время сохраняют информацию об антигене. В-лимфоциты составляют около 20% циркулирующих лимфоцитов. Они превращаются в плазмоциты и В-клетки па- мяти. Плазмоциты находятся в рыхлой соединительной ткани и вырабатывают антитела, инактивирующие антигены, т.е. обес- печивают гуморальный иммунитет. В-клетки памяти участву- ют в иммунном ответе на повторное поступление антигенов. NK-клетки – это большие гранулированные лимфоциты, «естественные киллеры», лишенные характерных для Т- и B-клеток поверхностных детерминант. Эти клетки составляют около 5–10% всех циркулирующих лимфоцитов. С помощью белка перфорина и протеолитических ферментов гранзимов способны разрушать трансформированные (опухолевые), ин- фицированные вирусами и чужеродные клетки. Морфологически разные лимфоциты между собой не разли- чаются; их можно различить только иммуногистохимически. Моноциты – самые крупные форменные элементы крови (в мазке крови достигают 18–20 мкм). Их количество – 6–8% от всех лейкоцитов. Моноциты имеют крупное, чаще бобовид- 46 ное ядро и слабобазофильную цитоплазму. В последней со- держатся мелкие азурофильные гранулы – лизосомы; хорошо развиты все органеллы. В тканях моноциты превращаются в макрофаги рыхлой соединительной ткани и многих органов (клетки Купфера печени, клетки Лангерганса эпидермиса кожи, береговые клетки лимфоузлов, макрофаги селезенки и альвеол легких). Они образуют макрофагическую, или моно- нуклеарную, фагоцитарную систему организма. Их основной функцией является фагоцитоз бактерий, чужеродных частиц, остатков разрушенных клеток, а также презентация антигенов лимфоцитам и секреция активаторов лимфоцитов – интерлей- кинов. Они также выделяют ряд защитных факторов, повреж- дающих вирусы (интерферон) и бактерии (лизоцим). Кровяные пластинки (тромбоциты) являются фрагмен- тами цитоплазмы гигантских клеток красного костного моз- га – мегакариоцитов. Число тромбоцитов в крови составляет 200–300·109/л (в 20 раз меньше, чем эритроцитов), размер – 2–3 мкм. Каждая пластинка состоит из двух частей: грануло- мера и гиаломера. Гиаломер – прозрачная часть, находится на периферии тромбоцита и состоит из микротрубочек, микрофи- ламентов и канальцев. Грануломер – интенсивно окрашенная часть, находящаяся в центре и содержащая гранулы, остатки органелл, а также включения гликогена; α-гранулы содержат факторы свертывания крови, а ß-гранулы – серотонин, гиста- мин, адреналин, поглощаемые из плазмы крови. Содержимое гранул выделяется по открытой системе канальцев, связанных с плазмолеммой. Тромбоциты участвуют в свертывании крови (сначала бы- стро слипаются и закрывают дефект стенки кровеносного сосуда – белый тромб), а затем стимулируют превращение растворимого в плазме крови фибриногена в нерастворимый фибрин, нити которого задерживают эритроциты, и образуется красный тромб. В результате кровотечение из поврежденного кровеносного сосуда прекращается. Продолжительность жизни тромбоцитов – 7–10 дней, они погибают в селезенке. Ëèìôà Лимфа состоит из лимфоплазмы и форменных элементов. Лимфоплазма – тканевая жидкость, поступающая под влияни- ем осмотического и гидростатического давления в лимфатиче- 47 ские капилляры, где она накапливается и перемещается далее в периферические лимфатические сосуды, лимфатические узлы (здесь она обогащается лимфоцитами), затем в крупные лимфатические сосуды и вливается в венозную кровь. По хи- мическому составу лимфа близка к плазме крови, но содержит меньше белков. Форменные элементы лимфы представлены в основном лимфоцитами (98%), встречаются также моноциты и другие виды лейкоцитов, иногда эритроциты. Состав лимфы постоянно меняется. Êðîâåòâîðåíèå Кроветворение (гемопоэз) – процесс образования фор- менных элементов крови. Различают эмбриональный и пост- эмбриональный гемопоэз. Эмбриональный гемопоэз – процесс образования крови как ткани. Начинается с 3-й недели развития зародыша в мезенхи- ме желточного мешка (внутри первых кровеносных сосудов), с 5-й недели – в печени, с 8-й недели – в тимусе, с 4–5-го ме- сяца – в селезенке. С 6–7-го месяца эмбриогенеза основным центром кроветворения становится красный костный мозг. Постэмбриональный гемопоэз – восстановление (регене- рация) форменных элементов крови. Как известно, ежеднев- но сотни миллионов форменных элементов крови погибают, а новые образуются только за пределами кровяного русла, в специальных кроветворных органах: красном костном моз- ге (образование всех форменных элементов крови за исклю- чением Т-лимфоцитов + образование предшественников Т-лимфоцитов) – миелоидное кроветворение и лимфоидной ткани (образование Т-лимфоцитов и созревание всех лимфо- цитов) – лимфоидное кроветворение. Согласно унитарной теории, процесс кроветворения начи- нается со стволовой кроветворной клетки. Она самоподдержи- вает популяцию на протяжении всей жизни и полипотентна, т.е. способна дифференцироваться в любые форменные эле- менты крови. По общепринятой схеме гемопоэза различают шесть уровней (классов) дифференцировки. • К первому классу относят стволовые клетки; • ко второму классу – полустволовые клетки, способность к дифференцировке у которых сужена (их два типа: клетка- 48 предшественница миелопоэза и клетка-предшественница лим- фопоэза); • к третьему – унипотентные клетки (их 8 разновидно- стей, каждая из которых дает начало только одному типу фор- менных элементов крови; • к четвертому – бласты (образуются из полипотентных кле- ток, соответственно их 8: проэритробласт, три разновидности миелобластов, монобласт, мегакариобласт, Т-и В-лимфобласты); • к пятому – дифференцирующиеся и созревающие, морфо- логически хорошо различимые клетки; • к шестому – зрелые клетки крови. Схему кроветворения можно представить в виде дерева, где ствол – стволовая клетка, две большие ветки – полуство- ловые клетки, от которых отходят соответственно 6 веток и 2 ветки ростков каждого типа форменных элементов крови (эритроцитов, 3 – гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, Т- и В-лимфоцитов). Образование каждого типа форменных эле- ментов крови соответственно называется эритропоэз, грануло- цитопоэз, моноцитопоэз, тромбоцитопоэз, лимфопоэз. Дифференцировка в клетках 5-го класса при эритропоэзе заключается в том, что сначала в их цитоплазме увеличива- ется количество рибосом (базофильный эритробласт), затем синтезируется и накапливается все больше гемоглобина (по- лихроматофильный эритробласт), затем рибосомы исчезают, а гемоглобин остается (оксифильный эритробласт), который уже не способен к делению. Потом уменьшаются размеры и выталкивается ядро, но сохраняются остатки органелл (рети- кулоцит) и, наконец, исчезают органеллы и клетка становится эритроцитом. При гранулоцитопоэзе развитие идет по схеме: миелобласт – промиелоцит – миелоцит – метамиелоцит – палочкоядерный и сегментоядерный лейкоцит. По мере дифференцировки в клетках накапливается специфическая зернистость и изменя- ется форма ядра: от округлой (промиелоцит), затем бобовид- ной (метамиелоцит) до палочкоядерной и сегментоядерной в зрелых клетках; теряется способность делиться (начиная с ме- тамиелоцита); уменьшаются размеры. Тромбоцитопоэз протекает по схеме: мегакариобласт – промегакариоцит – мегакариоцит – тромбоцит. При этом сначала резко увеличиваются размеры клеток (полиплоидия), от которых затем отщепляются участки цитоплазмы – тромбо- циты. 49 Моноцитопоэз протекает по схеме: монобласт – промоно- цит – моноцит. Лимфоцитопоэз также осуществляется по схеме: стволо- вая клетка – полустволовая, предшественница лимфопоэза – унипотентные предшественники В- и Т-лимфоцитов – В- и Т-лимфобласты – В- и Т-пролимфоциты – В- и Т-лимфоциты. Лимфопоэз включает два этапа: антигеннезависимую и антигензависимую дифференцировку и созревание В- и Т-лимфоцитов. Антигеннезависимая пролиферация и диффе- ренцировка генетически запрограммированы на образование клеток, способных давать специфический тип иммунного от- вета при встрече с конкретным антигеном, благодаря появле- нию на плазмолемме лимфоцитов особых рецепторов. Она совершается в центральных органах кроветворения и имму- ногенеза (костный мозг, тимус) под влиянием специфиче- ских факторов, вырабатываемых клетками микроокружения. Причем В-лимфоциты образуются в красном костном мозге, а Т-лимфоциты – в тимусе, из костномозговых предшествен- ников. Антигензависимая пролиферация и дифференцировка Т- и В-лимфоцитов происходят при встрече с антигенами в пери- ферических лимфоидных органах (лимфатические узлы, се- лезенка). При этом образуются эффекторные клетки и клетки памяти (сохраняющие информацию о действовавшем анти- гене). Особенностью лимфоцитопоэза является способность дифференцированных клеток (Т- и В-лимфоцитов) превра- щаться в бластные формы. При этом из Т-иммунобластов фор- мируются эффекторные лимфоциты – Т-киллеры, Т-хелперы, Т-супрессоры и Т-клетки памяти, а из В-иммунобластов (плаз- мобластов) – плазмоциты и В-клетки памяти. Только зрелые форменные элементы выходят из красного костного мозга в кровь. Собственно соединительные ткани относятся к тканям внутренней среды. Их делят на волокнистые соединитель- ные ткани (рыхлая и плотная) и соединительные ткани со специальными свойствами. Ðûõëàÿ âîëîêíèñòàÿ ñîåäèíèòåëüíàÿ òêàíü Рыхлая волокнистая соединительная ткань – «вездесу- щая» ткань, сопровождающая кровеносные и лимфатические сосуды и образующая строму многих органов. Представле- на клетками и межклеточным веществом, которое состоит из основного, аморфного вещества и волокон (коллагеновых, эла- стических и ретикулиновых). Причем волокна расположены рыхло (отсюда и название этой ткани), основное (аморфное) вещество по объему преобладает над другими компонентами этой ткани, а клетки очень разнообразны. В рыхлой волокни- стой соединительной ткани различают до 10 типов клеток. Фибробласты, их предшественники и производные (дифферон фибробластов) – наиболее многочисленная группа клеток, различных по степени дифференцировки. Дифферон фибробластов включает в себя: • стволовые клетки; • клетки-предшественницы, молодые фибробласты; • зрелые фибробласты (крупные клетки диаметром 40– 50 мкм), в них ядра светлые, содержат 1–2 крупных ядрышка, цитоплазма имеет хорошо развитую гранулярную и гладкую эндоплазматическую сеть; границы клеток нечеткие, размы- тые, поскольку фибробласты секретируют компоненты меж- клеточного вещества: фибриллярные белки (коллаген, эластин) для образования волокон и компоненты аморфного вещества (глюкозаминогликаны и гликопротеины); • фиброциты (старые фибробласты, «клетки-пенсионеры»); они почти не образуют межклеточное вещество, содержат мало органелл, имеют веретеновидную форму; • миофибробласты – продуцируют межклеточное вещество и способны к сокращению, так как содержат сократительные актиновые микрофиламенты; эти клетки встречаются в грану- ляционной ткани ран и участвуют в их контракции; 51 • фиброкласты – клетки с высокой фагоцитарной активно- стью; они содержат большое количество лизосом и принима- ют участие в разрушении межклеточного вещества. Макрофаги происходят из моноцитов крови. Это блуж- дающие, активно фагоцитирующие клетки. Их границы всегда четко очерчены, а края неровные. Образуют глубокие складки и длинные микровыросты, с помощью которых они захватыва- ют инородные частицы. Цитоплазма базофильна, богата орга- неллами, особенно лизосомами, фагосомами и пиноцитозными пузырьками. Макрофаги фагоцитируют обломки клеток и тка- невого матрикса, старые и дефектные клетки, инородные ча- стицы и бактерии. Они также секретируют в межклеточное ве- щество биологически активные вещества и ферменты (интер- ферон, лизоцим, пирогены, протеазы, кислые гидролазы и др.), чем обеспечиваются их разнообразные защитные функции; вырабатывают медиаторы – цитокины, интерлейкин I, активи- рующие лимфоциты. Участвуют в иммунных реакциях: захва- тывают, разрушают и презентируют антигены лимфоцитам. Плазматические клетки (плазмоциты) имеют размер от 7 до 15 мкм. Форма клеток овальная. Ядра расположены эксцентрично; крупные глыбки гетерохроматина (часто тре- угольной формы) расположены радиально, как спицы в коле- се. Цитоплазма резко базофильна, содержит хорошо развитую гранулярную эндоплазматическую сеть, в которой синтезиру- ются белки (иммуноглобулины – антитела) на экспорт. Базо- филии лишена только небольшая светлая зона около ядра – «светлый дворик», где расположен комплекс Гольджи. Плаз- моциты происходят из В-лимфоцитов и обеспечивают гумо- ральный иммунитет. Тканевые базофилы (тучные клетки) морфологически и функционально сходны с базофилами крови, также происхо- дят из предшественников в костном мозге, но окончательно созревают в соединительной ткани. В их цитоплазме находят- ся крупные базофильные, метахроматические гранулы (моди- фицированные лизосомы), содержащие гепарин, гистамин, кислые гидролазы, дипептидазу, факторы хемотаксиса эозино- филов и нейтрофилов. При дегрануляции (выбросе гранул) ги- стамин расширяет кровеносные капилляры и увеличивает их проницаемость, стимулирует воспалительные и аллергические процессы. Гепарин уменьшает свертываемость крови. Актива- ция и дегрануляция тучных клеток, как и базофилов крови, 52 опосредована иммуноглобулинами Е (IgE), связанными с ре- цепторами цитолеммы тучных клеток. Адипоциты (жировые клетки) имеют шаровидную форму (диаметр до 120 мкм), и содержат одну большую каплю жира, занимающую всю центральную часть клетки (однока- мерный адипоцит). При этом ядро и органеллы оттесняются на периферию к клеточной оболочке, а ядро уплощается. Капля жира видна только на гистохимических препаратах (окрашенных срезах свежезамороженной ткани на выявление липидов). При изготовлении обычного гистологического пре- парата жир растворяется в спиртах и ксилолах, и на срезе ади- поциты выглядят пустыми, имеют перстневидную форму (обо- док цитоплазмы при окраске гематоксилином и эозином вы- глядит как «розовое колечко», а ядро как «синий камешек»). |