Цитоскелет и патология клетки

«Скелет» клетки выполняет опорную, транспортную, контрактильную и дви­гательную функции. Он представлен 3 видами филаментов (фибрилл) — микрофиламентами, промежуточными филаментами и микротрубочками — макрофиламентами. Каждый из филаментов, выполняя ряд общих функций клетки, специализирован в отношении преимущественно одной из них — конт­ракции (микрофиламенты), статики (промежуточные филаменты) или движе­ния органелл и транспорта (микротрубочки). Цитоскелет претерпевает различ­ные изменения при многих болезнях и патологических состояниях, что, есте­ственно, влияет на специализированные функции клетки.

Микрофиламенты

Микрофиламенты имеют прямое отношение к актину и миозину. Актиновые филаменты, как и миозин, обнаружены почти во всех клетках. Для миозина, независимо от того, принадлежит он мышечным или немышечным клеткам, характерна одна способность — обратимо связываться с актиновыми филамен­тами и катализировать гидролиз АТФ, что требует присутствия самого актина. Количество миозина в мышечных клетках в 50 раз больше по сравнению с не­мышечными, кроме того, миозиновые филаменты мышечных клеток длиннее и толще, чем филаменты немышечных клеток.

Патология микрофиламентов довольно разнообразна. С их дисфункци­ей связывают, например, определенные виды холестаза и даже первичный билиарный цирроз. Считают, что циркуляция желчи в печени регулируется микрофиламентозной системой (рис. 21), так как микрофиламенты в большом количестве окружают желчные канальцы и, прикрепляясь к плазматической мембране гепатоцитов, могут влиять на размер просвета желчных канальцев. Показано, что воздействия на микрофиламенты, угнетающие их сократитель-

39

ную способность, ведут к застою желчи. Возможно, что подобный механизм лежит в основе некоторых видов холестаза. Резкое увеличение микрофила-ментов находят в эпителии желчных протоков при первичном билиарном цирро­зе, что может быть причиной нарушения кинетики билиарной системы, холестаза и последующего гранулематоза холангиол, характерного для этого заболевания. Однако вопрос о том, первична или вторична аккумуляция микрофиламентов в эпителии билиарной системы при первичном билиарном циррозе, еще не решен. Увеличение количества микрофиламентов описано в клетках злокаче­ственных опухолей, особенно в зонах инвазии опухоли. Микрофиламентозная активность характерна и для ряда репаративных процессов, например для заживления ран.

Микрофиламентозная система служит также секреторным процессам, фагоцитозу и митозу.

Промежуточные филаменты

Промежуточные филаменты достаточно специализированы в зависимости от типа клеток, в которых встречаются: цитокератины находят в эпителиях, скелетин (десмин) — в мышечных клетках, виментин — в мезенхимальных клет­ках, нейрофиламенты — в клетках центральной и периферической нервной системы, глиальные филаменты — в клетках глии. Однако в клетках одного и того же происхождения могут встречаться промежуточные филаменты разного типа. Так, в гладких мышцах пищеварительной, дыхательной и мочеполовой систем промежуточные филаменты представлены главным образом скелетином, а в гладких мышечных клетках сосудов, как и во многих мезенхимальных клетках,— виментином. В связи с этим понятными становятся функциональные возможности гладких мышечных клеток сосудов (фагоцитоз, фибробластиче-ская трансформация и др.).

С патологией промежуточных филаментов, преимущественно их ак­кумуляцией, пытаются связать многие патологические процессы: образование алкогольного гиалина (телец Мэллори), нейрофибриллярных сплетений в нерв­ных клетках и сенильных бляшек при старческом слабоумии и болезни Альцгей-мера. С аккумуляцией промежуточных филаментов связывают и развитие не­которых форм кардиомиопатии.

Алкогольный гиалин, формирующий тельца Мэллори, обнаруживают обыч­но в гепатоцитах, реже в эпителии желез поджелудочной железы и нервных клетках головного мозга, при хроническом алкоголизме, индийском детском циррозе, гепатоцеребральной дистрофии (болезни Вильсона—Коновалова), первичном билиарном циррозе. Он имеет характерную ультраструктуру (рис. 22). Однако образование алкогольного гиалина из промежуточных филаментов признается далеко не всеми исследователями. Многие считают, что при алкого­лизме алкогольный гиалин является продуктом извращенного синтеза при воздействии на клетку (гепатоцит) этанола с участием в этом процессе цито-скелета.

Патологические изменения нейрофиламентов представлены образованием нейрофибриллярных сплетений, которые описаны при многочисленных патоло­гических состояниях. Нейрофибриллярные сплетения вдоль аксонов перифери­ческих нервов и в нервных сплетениях характерны для своеобразного заболе­вания — наследственной нейропатии гигантских аксонов. Нейрофибриллярные сплетения лежат в основе так называемых сенильных бляшек головного мозга, патогномоничных для старческого слабоумия и болезни Альцгеймера. Однако в случаях появления амилоида в сенильных бляшках, т. е. при локальной церебральной форме старческого амилоидоза, нет оснований для заключения о том, что амилоид строят нейрофиламенты и их сплетения.

40

Рис. 22. Фибриллярный алкогольный гиалин в цитоплазме гепатоцита при остром ал­когольном гепатите. X 20 000.

Некоторые формы кардиомиопатий рассматриваются в настоящее время как вторичные по отношению к нарушениям метаболизма промежуточных филаментов (десмина). Описана необычная форма кардиомиопатий с прогрес­сирующей недостаточностью миокарда, характеризующаяся массивными отло­жениями в кардиомиоцитах PAS-негативного материала, состоящего из проме­жуточных филаментов. Аккумуляция промежуточных филаментов является морфологическим маркером хронического алкоголизма, при котором скопления их находят в клетках эпителиального и мезенхимального происхождения (рис. 23).

Микротрубочки

Как известно, микротрубочки выполняют множество разнообразных функ­ций: определяют движение и ориентацию хромосом, митохондрий, рибосом, цитоплазматических гранул; принимают участие в секреции, митотическом делении клетки; осуществляют цитоплазматический транспорт. Не менее разно­образна и патология микротрубочек. При воздействии на микротрубочки рядом веществ, активирующих их функции (винбластин, изофлуран и др.), размеры микротрубочек увеличиваются в 2—3 раза. Они образуют скопления, связанные с рибосомами, к ним прилежат паракристаллические включения из гексогонально упакованных субъединиц. К тяжелому повреждению микро­трубочек ведет ионизирующее излучение, при этом страдает генетический аппарат клетки, возникают патологические митозы. Резко уменьшается число микротрубочек (особенно в гепатоцитах) при воздействии этанолом, они округ­ляются, вытесняются промежуточными филаментами.

Патология микротрубочек может быть основой некоторых клинико-морфо-логических синдромов. Таков, например, синдром неподвижных ресничек, ранее известный как синдром Картагенера. При этом врожденном синдроме реснички покровного эпителия дыхательных путей и слизистой оболочки средне-

41

Рис. 23. Аккумуляция промежуточных филаментов в цитоплазме эндотелиоцитов сосу­дов кожи при хроническом алкоголизме. X 20 000.

го уха, основой строения которого являются дефектные микротрубочки, мало­подвижны. Поэтому мукоцеллюлярный транспорт резко ослаблен или отсут­ствует, что ведет к хроническому воспалению дыхательных путей и среднего уха. У таких больных неподвижны также и сперматозоиды, так как их хвост эквивалентен ресничкам.