2 years ago
No comment

Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Структура секреторной клетки очень сложна и сильно изменяется в процессе секреции. Некоторые ученые сравнивают секреторные клетки со сборочным конвейером. В процессе образования секрета и его вы­деления (секреция) принимают участие все структур­ные компоненты клетки. Последовательные и взаимо­связанные, часто ритмично повторяющиеся изменения структуры и обмена в секреторных клетках получили название секреторного цикла.

До настоящего времени среди ученых нет единой точки зрения на фазы или периоды секреторного цик­ла. В последние годы на основании электронно-микро­скопического изучения изменений в поджелудочной и слюнных железах выделяют пять фаз секреторного цикла: 1) поступление веществ в секреторную клетку; 2) синтез первичного секреторного продукта; 3) транс­порт секрета; 4) накопление (депонирование) и 5) вы­деление секрета. Секреторные клетки в железах нахо­дятся в различных периодах секреторного цикла, по­этому для изучения его необходимо привести секретор­ные клетки в одинаковое функциональное состояние или синхронизировать их деятельность. С этой целью животное заставляют голодать в течение 24 ч. Затем производят стимуляцию железистых клеток пищей или введением фармакологических веществ (пилокарпин, секретин и др.), вызывающих выделение секрета. В по­следние годы для изучения секреторного цикла исполь­зуют срезы желез от животных, голодавших 24 ч и по­лучивших стимулятор секреции.

Строение железистых клеток и их секреторный цикл зависят от природы синтезируемого секрета.

Как вырабатывается белковый секрет

Белковый секрет вырабатывают околоушная, под­желудочная и главные клетки фундальных желез же­лудка.

Проникнуть в тайну строения секреторных клеток и механизм синтеза в них белкового секрета удалось только после применения ряда современных методов ис­следования. При изучении секреторных клеток перечис­ленных желез в электронном микроскопе стало ясно, что для них характерен общий принцип строения.

Рассмотрим строение секреторной клетки экзокринной части поджелудочной железы спустя 24 ч после приема пищи. Клетка (рис. 2, А) ограничена плазмати­ческой мембраной (плазмолеммой), которая на наруж­ной (апикальной) (Базальный — основной, расположенный в основании или под ним; апикальный — противоположный базальному) поверхности образует микроворсин­ки, смотрящие в просвет концевого отдела. На боковых поверхностях клетки мембрана образует складки и специальные образований (десмосомы), с помощью ко­торых клетки связываются друг с другом. Базальная часть мембраны часто бывает неровной и образует впячивания. В базальной цитоплазме клетки распола­гается ядро овальной или округлой формы. Ядро зак­лючено в оболочку, состоящую из наружной и внутрен­ней мембран, пространство между которыми называет­ся околоядерным. На наружной мембране располага­ются рибосомы. В ядерной оболочке имеются «поры», через которые проходят вещества из ядра в цитоплазму и из цитоплазмы в ядро (осуществляется ядерно-цитоплазменный обмен веществ). В ядре неделящихся кле­ток располагаются гранулы хроматина; в химическом отношении это — соединение дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) с ядерными белками (протеиды), по­этому часто говорят, что хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеид (ДНП).

Сравнительная схема строения секреторных клеток, синтезирующих секрет различного химического состава

Сравнительная схема строения секреторных клеток, синтезирующих секрет различного химического состава

При электронно-микроскопическом изучении уста­новлено, что для белоксинтезирующих секреторных кле­ток наиболее характерно сильное развитие в базальной части гранулярной цитоплазматической сети — эргастоплазмы. Гранулярная- цитоплазматическая сеть пред­ставлена параллельными рядами канальцев, образо­ванных мембранами, имеющими липопротеидную при­роду. На наружной поверхности мембран находятся

мелкие гранулы — рибосомы диаметром 150—:200 А. Свободные рибосомы (не связанные с мембранами) располагаются одиночно или в виде скоплений (поли­сом). В базальной и средней части клетки локализуют­ся митохондрии. Над ядром в клетке располагается си­стема гладких мембран, образующих цистерны, отдельные пузырьки и везикулы. Это — пластинчатый комп­лекс (по старой терминологии аппарат Гольджи).

У животного, голодавшего в течение 24 ч, апикаль­ные части клеток заполнены плотными гранулами сек­рета, которые называются зимогенными. Гранулы зи­могена содержат пищеварительные ферменты и окру­жены полисахаридами и мембраной, предохраняющими клетку от самопереваривания ферментами. Напомним еще раз, что строение секреторной клетки очень сильно изменяется в различные фазы секреторного цикла. По­сле выделения секрета из железистой клетки в мерокриновых и апокриновых железах секреторный цикл мо­жет повторяться.

Секреторный цикл начинается с поступления раз­личных веществ из капилляров, окружающих концевые отделы, в секреторную клетку. Так, клетка получает воду, неорганические вещества и низкомолекулярные органические соединения (аминокислоты, моносахари­ды, жирные кислоты). При этом базальная мембрана капилляра разрыхляется, увеличивается количество пи­ноцитозных (Пиноцитоз — процесс захвата клеткой микроскопических капелек жидкости из окружающей среды и втягивание их в цито­плазму. Захват капелек происходит благодаря опусканию выростов клеточной поверхности в виде парусов на тело клетки. В отличие от эндоцитоза пиноцитоз, как и фагоцитоз, виден под обычным микроскопом. Явление описано американским анатомом Льюисом в 1929—1931 гг.) пузырьков. В клетках эндотелия капилля­ров уменьшается количество свободных рибосом, набу­хают митохондрии. Далее вещества проходят через перикапиллярное пространство, базальную мембрану кон­цевых отделов и цитоплазматическую мембрану секре­торной клетки. Прохождение веществ через мембран­ные структуры клеток эндотелия и секреторных кле­ток — активный процесс, требующий затраты энергии. Цитоплазматическая мембрана у основания секретор­ной клетки образует впячивания в клетку. В этой обла­сти много митохондрий и мелких пузырьков. Вещества в железистую клетку, по-видимому, поступают двумя способами: крупномолекулярные путем пиноцитоза, а более мелкие молекулы проникают благодаря диффу­зии. По мнению некоторых авторов, в трансмембран­ном переносе веществ участвуют щелочная фосфатаза и АТФ-азы. Поступившие вещества используются как материал для обеспечения обменных процессов в железистой клетке и как исходный продукт для синтеза сек­рета.

Благодаря успехам молекулярной биологии и гене­тики сейчас детально изучен синтез белка в клетке и генетические механизмы его регуляции. В секреторных клетках, синтезирующих белковый секрет, в частности в экзокринных клетках поджелудочной железы, кото­рые вырабатывают пищеварительные ферменты, изме­нения начинаются с ядрышек ядер. Ядра увеличивают­ся в размерах и дают интенсивную реакцию на РНК (при постановке гистохимических реакций) или актив­но включают предшественники РНК — Н3-лейцин при авторадиографическом изучении. В ядрышках образу­ется рибосомальная РНК, которая соединяется с бел­ками и в виде рибосом выходит из ядра в цитоплазму через поры ядерной оболочки. В цитоплазме клетки диффузно увеличивается реакция на РПН (рибонуклео-протеиды).

Далее на молекулах ДНК ядра происходит образо­вание информационной РНК (иРНК) и транспортной РНК (тРНК) путем переписывания информации с ДНК на РНК. Таким образом, расположение нуклеотидов (их азотистых оснований) в РНК определяется распо­ложением азотистых оснований в ДНК. Этот процесс получил название транскрипции. Информационная РНК выходит из ядра в цитоплазму и перемещается к рибо­сомам. Она объединяет рибосомы в комплексы — по­лисомы, на которых происходит синтез структурных белков, идущих на построение компонентов клетки. Секреторный белок синтезируется на рибосомах грану­лярной цитоплазматической сети также при участии иРНК. Процесс синтеза белка из аминокислот, которые доставляются к рибосомам тРНК, получил название трансляции. Авторадиографическими исследованиями было установлено, что меченые аминокислоты (С14-лей­цин) более активно включаются в белки, образующие­ся на рибосомах гранулярной цитоплазматической сети.

С помощью метода электронной авторадиографии детально изучены скорость синтеза и транспорт первич­ного секреторного продукта в клетках ацинусов подже­лудочной железы. Уже через 3 мин после введения меченых аминокислот в канальцах гранулярной цито­плазматической сети обнаруживается меченое радио­активное вещество, а через 15—30 мин в расширенных полостях гранулярной цитоплазматической сети появ­ляется первичный секреторный белок. Таким образом, продолжительность синтеза первичного секреторного белка в клетках поджелудочной железы по данным гистоавторадиографии составляет 10—16 мин. Затем синтезированный на рибосомах секреторный белок про­никает в цистерны гранулярной цитоплазматической сети, где накапливается, через 20 мин он обнаружива­ется в пластинчатом комплексе, а через 1 ч — в грану­лах зимогена.

Долгое время не было ясно, какую роль в секретор­ном цикле выполняет пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи). Некоторые исследователи высказывали мне­ние, что никакого аппарата Гольджи в клетках нет и это артефакт. В 1923 г. тогда еще молодой советский ученый Д. Н. Насонов, проведя большую серию иссле­дований, посвященных этому органоиду, убедительно показал, что аппарат Гольджи участвует в процессах гранулообразования в клетке и, в частности, в форми­ровании белковых секреторных гранул (рис. 3). Эти выводы полностью были подтверждены многочислен­ными электронно-микроскопическими исследованиями. Однако до последнего времени остается неясным, как попадает секреторный продукт в комплекс Гольджи и что с ним там происходит.

Пластинчатый комплекс в экзокринных клетках поджелудочной железы аксолотля...

Пластинчатый комплекс в экзокринных клетках поджелудочной железы аксолотля…

Многие исследователи приходят к выводу, что об­разовавшийся в канальцах гранулярной цитоплазмати­ческой сети секреторный продукт накапливается в сле­пых концах сети, а затем отрывается и перемещается к пластинчатому комплексу в виде грушевидных цис­терн. Передвигаясь к пластинчатому комплексу, грану­лярные цистерны теряют рибосомы и становятся глад­кими пузырьками. Перемещение секреторного продукта в область комплекса Гольджи требует затрат энергии, о чем свидетельствует большое количество митохонд­рий, располагающихся в этой области. Формирование зрелых зимогенных гранул в зоне комплекса Гольджи и в апикальной части клетки занимает 40—60 мин.

Имеются данные о том, что синтез белкового секре­та может происходить и на рибосомах ядра. В железах может идти преимущественно то ядерный, то цитоплаз-матический синтез секреторного белка. Наиболее де­тально ядерный синтез белка с помощью современных методик исследован В. Я. Бродским и сотрудниками.

Синтезируемый в клетке поджелудочной железы белковый секрет накапливается (депонируется) в апи­кальной части клетки в виде зимогенных гранул. Та­ким образом, секреторные клетки пищеварительных же­лез выполняют функцию временного депо пищевари­тельных ферментов, так как в пищеварительных желе­зах отсутствуют специальные отделы, где хранились бы секреторные гранулы. Сформированные белковые гра­нулы окружены липопротеидной мембраной, предохра­няющей пищеварительные ферменты от активации.

С помощью метода дробного центрифугирования удалось выделить зимогенные гранулы поджелудочной железы и при сочетании этого метода с электронно-микроскопическим показать, что пищеварительные ферменты локализуются в зимогенных гранулах. Из лизи­рованных гранул с помощью метода хроматографии был выделен ряд ферментов (трипсиноген, хемотрипси­ноген Аи В, рибонуклеаза, амилаза и др.).

Способы выделения секрета при мерокриновой секреции...

Способы выделения секрета при мерокриновой секреции…

Выделение (экструзия) белковых зимогенных гра­нул чаще всего происходит по мерокриновому типу. В последние годы на основании электронно-микроскопи­ческого изучения секреторного процесса в белковых железах выделяют два вида мерокриновой секреции (рис. 4).

Первый — секреторная гранула, окруженная мем­браной, приближается к мембране, ограничивающей апикальную часть клетки и соединяется с ней. В месте их соприкосновения образуется небольшое отверстие, через которое и происходит выделение секрета в про­свет концевого отдела, а мембрана гранулы включает­ся в цитоплазматическую мембрану. Однако секретор­ная гранула может выделяться и вместе с окружающей ее липопротеидной оболочкой. По этому типу выделя­ются секреторные гранулы экзокринного эпителия под­желудочной железы и слюнных желез. Второй вид — выход секрета через неповрежденную клеточную обо­лочку. В этом случае молекулы секреторного продукта проходят через плазменную мембрану клетки, не вызы­вая ее повреждения. Этот способ выявлен в поджелу­дочной, околоушной слюнной железе, в главных клет­ках эпителия желез желудка.

Детали механизма выделения белкового секрета до настоящего времени остаются недостаточно изученны­ми. Некоторые исследователи придают большое значе­ние микрофибриллярным структурам, располагающим­ся в апикальной поверхности секреторных экзокрино­вых клеток поджелудочной железы, которые при раз­дражении сокращаются (Н. К. Пермяков и др., 1971). Имеются данные, что при выделении секрета в апи­кальной части секреторных клеток повышается актив­ность аденозинтрифосфатазы (АТФ-азы) и щелочной фосфатазы, которые участвуют в обеспечении проница­емости клеточных мембран.

В последние годы появились работы, указывающие на спонтанную или диффузную секрецию. Суть ее в том, что в секреторных клетках, синтезирующих белко­вый секрет, например в поджелудочной железе, зимо­генные гранулы могут не образовываться, а белковый секрет выделяется диффузно в просвет концевого от­дела.

До настоящего времени остается дискуссионным вопрос о взаимосвязи процесса транспорта, выделения и синтеза белкового секреторного продукта. Некоторые исследователи отмечают, что увеличение синтеза пище­варительных ферментов в поджелудочной железе любо­го организма тесно связано с их выделением. Однако в опытах, проведенных в культуре ткани вне организма, при введении холинергических препаратов, вызываю­щих выделение зимогена, синтез ферментов не изме­нялся.

В настоящее время с помощью современных мето­дик изучают взаимодействие синтеза, транспорта и вы­деления секреторного белка клетками поджелудочной железы (Е. Ш. Герловин, 1974; Е. А. Шубникова, 1974; К. А. Зуфаров, 1976 и др.). После выделения белково­го секрета железистые клетки вновь приступают к его синтезу. По-видимому, в железах мерокринового типа восстановление белкового секрета идет параллельно его выделению.

В последние годы удалось выявить длительность фаз секреторного цикла в белоксинтезирующих желе­зистых клетках.

По некоторым данным секреторный цикл в поджелу­дочной железе крыс занимает 2—2,5 ч, а Л. К. Линден­берг (1971), Ю. К. Елецкий и А. Ю. Осман (1971), изу­чая секреторный цикл поджелудочной железы у кошек, установили его продолжительность до 12 ч. Через 24 ч после приема пищи большинство секреторных клеток находится в фазе накопления секреторного продукта. В период от 1 до 3 ч после приема пищи происходит выделение секрета. Между 3 и 6 ч большинство секре­торных клеток ацинусов вступает в фазу синтеза ново­го секрета. Через 9—12 ч после приема пищи происхо­дит накопление секреторного продукта.

При различных заболеваниях поджелудочной желе­зы нарушаются различные фазы секреторного цикла и их координация, в особенности синтетические процессы в секреторных клетках.

Производство слизистого (полисахаридного) секрета

Бокаловидные клетки толстого и тонкого кишечни­ка, поверхностный эпителий слизистой желудка, слизи­стые клетки концевых отделов слюнных желез ротовой полости (подъязычной и подчелюстной) и др. выраба­тывают слизистый (полисахаридный) секрет. Рассмотрим, например, строение слизистой клетки концевого отдела подъязычной слюнной железы в стадии накоп­ления секрета (рис. 2,5). На апикальной поверхности цитоплазматическая мембрана образует небольшие вы­пячивания — микроворсинки. Складки на базальной поверхности менее выраженные, чем в белковых секре­торных клетках. Ближе к базальной поверхности нахо­дится уплотненное, часто на поперечном срезе имеющее треугольную форму ядро. В базальной части цитоплаз­мы имеется очень слабо развитая гранулярная цито­плазматическая сеть, свободные рибосомы, полисомы и небольшое количество митохондрий. Над ядром располагается большое число пакетов гладких мембран, об­разующих уплощенные цистерны и мелкие пузырьки пластинчатого комплекса (аппарат Гольджи), который в клетках, синтезирующих слизистый секрет, очень сильно развит. Основную часть апикальной зоны клет­ки занимают различной величины вакуоли, заполнен­ные слизистым секретом. При электронно-микроскопи­ческом изучении хорошо видна связь слизистых ваку­олей с вакуолями пластинчатого комплекса. Видно, как пластинки цистерн пластинчатого комплекса постепен­но раздвигаются и превращаются в слизистые вакуоли различной величины.

Долгое время тонкие механизмы, лежащие в осно­ве образования слизистого (полисахаридного) секрета, оставались недостаточно изученными. Не было ясно, где происходит синтез слизистого секрета в клетке. Этот вопрос удалось решить благодаря применению мето­дик световой и электронной авторадиографии. Исполь­зуя эти методы, установили, что синтез слизистого сек­рета, точнее его углеводной (полисахаридной) части, происходит в пластинчатом комплексе. Оказалось, что в слизистых клетках подъязычной и подчелюстной же­лез, бруннеровых желез двенадцатиперстной кишки и бокаловидных слизистых клетках глюкоза-Н3, введен­ная подкожно крысе, включается вначале в пластинча­тый комплекс.

Углеводный компонент слизистого секрета образу­ется в пластинчатом комплексе, и здесь он соединяется с белковой частью, входящей в состав слизистого сек­рета. При этом белки синтезируются на рибосомах гра­нулярной сети.

К. А. Зуфаров и сотрудники в 1971 г., изучая вклю­чение глюкозы-Н3 в бокаловидных клетках слизистой оболочки толстой кишки крысы с помощью метода электронной гистоавторадиографии, установили, что через 15 мин вся меченая глюкоза обнаруживалась в цистернах пластинчатого комплекса, через 20 мин она уже располагается в отдельных слизистых вакуолях, а через 40 мин радиоактивное вещество исчезало из пла­стинчатого комплекса и локализировалось главным об­разом в слизистых вакуолях.

В процессе секреторного цикла структура слизистых клеток и обменные процессы в них существенно изме­няются. Проведенные в последние десятилетия гистохимические и биохимические исследования секреторных клеток пищеварительных желез показали, что секрет слизистых клеток представляет собой сложное комп­лексное соединение углеводов и белков, которое отно­сится к мукопротеидам. В зависимости от процентного состава углеводов и белков мы встречаемся с преиму­щественно слизистым (полисахаридным) или белковым (протеидным) составом секрета. Кроме того, в послед­ние годы выяснено, что секреторные гранулы околоуш­ной железы млекопитающих наряду с основной белко­вой частью содержат и полисахаридный компонент.

Так как большинство полисахаридных секретов представляет собой комплекс белков с полисахаридами (мукопротеиды), то белковая часть секрета образует­ся на рибосомах гранулярной цитоплазматической сети, а углеводная часть секрета может начать синтезиро­ваться внутри канальцев гранулярной цитоплазматиче­ской сети, где находятся первичные белковые молекулы секрета. Вначале к белковой молекуле присоединяют­ся моносахариды. В элементах пластинчатого комплек­са завершается синтез углеводной части секрета, про­исходит окончательное оформление гликопротеида в секреторные гранулы.