Лискова Ю.В.

ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России, Оренбург, Россия

Стадников А.А.

ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Минздрава России, Советская ул., 6, Оренбург, Российская Федерация, 460000

Саликова С.П.

ФГБ ВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Министерства обороны Российской федерации, Санкт-Петербург, Россия

Роль телоцитов в сердце в норме и при патологии

Журнал: Архив патологии. 2017;79(2): 58-63

Просмотров : 30

Загрузок : 1

Как цитировать

Лискова Ю. В., Стадников А. А., Саликова С. П. Роль телоцитов в сердце в норме и при патологии. Архив патологии. 2017;79(2):58-63. https://doi.org/10.17116/patol201779258-63

Авторы:

Лискова Ю.В.

ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России, Оренбург, Россия

Все авторы (3)

Телоциты (Тц) — это новый уникальный тип клетокс небольшим телом и чрезвычайно длинными и тонкими отростками (телоподиями (Тп)), кардинально отличающими их от всех других видов интерстициальных клеток. Тц описаны с помощью методов электронной микроскопии (ЭМ) и иммуноцитохимии в различных паренхиматозных и полых органах млекопитающих и человека [1]. В настоящее время Тц обнаружены во всех оболочкахсердца. Ряд авторов называют Тц «связующие клетки» или «трофоциты», учитывая их значение для сердечных прогениторных/стволовых клеток [2, 3].

Целью представленного обзора литературы является обобщение последних исследований об ультраструктурных, иммуногистохимических и функциональных особенностях Тц, их роли в здоровом сердце и при сердечно-сосудистой патологии.

Развитие телоцитов в сердце.Все больше накапливается данных, свидетельствующих о том, что строма органов, кроме механической поддержки паренхимы, способна выполнять много функций, внося свой активный вклад в формирование тканевых структур во время их развития [4—6]. Известно, что процесс эмбриогенеза сердца млекопитающих происходит при участии различных типов клеток со специализированными функциями. Мезодермальные клетки-предшественники дают начало предсердным и желудочковым кардиомиоцитам (КМЦ). Их образование связано с существованием близкородственных клонов мультипотентных клеток-предшественников в зачатке сердца ранних эмбрионов [7, 8]. Недавние исследования показали существование мультипотентных эпикардиальных клеток-предшественников (ЭКП), способствующих формированию стромальных компонентов миокарда, а также кровеносных сосудов, эндокарда и клапанов сердца [9—14]. Получено достаточно доказательств того, что ЭКП являются источником большинства клеток субэпикардиального пространства, дающих после миграции в развивающийся миокард начало сосудистому эндотелию, гладким мышечным клеткам, адвентициальным и интерстициальным фибробластам [9, 10].

Существует предположение, что Тц вполне могут быть субпопуляцией ЭКП. L. Popescu и соавт.[1, 3, 15, 16] показали, что Тц происходят из предшественников c-kit/CD34, vimentin+, со временем приобретая свойства CD34+-клеток. Vimentin+ Тц сохраняются в миокарде млекопитающих и в постнатальном периоде. Это не противоречит предыдущим наблюдениям, сообщившим, что Тц находятся как в интерстиции миокарда [1, 16, 17], так и в нишах в тесной взаимосвязи с сердечными стволовыми клетками [3]. В данных участках небольшое количество Тц имеет на поверхности молекулы CD34 [16, 17], которые также экспрессируются клетками эндотелиальной линии [18]. Следует отметить, что при иммуногистохимическом (ИГХ) исследовании эмбрионального миокарда четких различий между Тц и эндотелиальными клетками получено не было. Основываясь на общем мезенхимальном происхождении, нельзя исключить, что стромальные клетки-предшественники при участии Тц выполняют двойную роль: клеток, поддерживающих кардиомиогенез и эндотелиальных клеток-предшественников, способных в конечном итоге дифференцироваться в микроваскулярную структуру взрослого миокарда [19]. Таким образом, вышеописанные данные расширяют знания о механизмах, лежащих в основе миокардиального развития, и позволяют размышлять о предполагаемой роли Тц в этом процессе. Полученные сведения о значении Тц в эмбриогенезе сердца могут изменить представления о сердечной регенерации в связи с предполагаемым сохранением в постнатальном периоде механизмов внутриутробного развития сердца в виде активации «дремлющих» миокардиальных клеток-предшественников.

Строение и функции телоцитов. Анализ данных литературы, касающихся изучения Тц с помощью разнообразных методик, показал, что Тц — это маленькая клетка овальной формы, содержащая ядро, окруженное небольшим количеством цитоплазмы, с чрезвычайно длинными, тонкими, иногда ветвящимися отростками, нередко образующими трехмерную сеть (см. рисунок). Средний размер тела Тц составляет 9,39±3,26 мкм (min=6,31 мкм; max=16,42 мкм). Ядро занимает около 25% клеточного объема и содержит кластеры гетерохроматина, прикрепленного к ядерной оболочке. В околоядерной цитоплазме Тц может обнаруживаться значительное число митохондрий, небольшой комплекс Гольджи, элементы гранулярного и агранулярного эндоплазматического ретикулума и цитоскелета (актиновые и промежуточные филаменты). Периферия клетки представлена обычной плазмалеммой с отсутствием (или наличием тонкой и прерывистой) базальной мембраны и многочисленными кавеолами (около 2—3% объема цитоплазмы; ~0,5 кавеолы в 1 мкм от длины клеточной мембраны). Форма Тц зависит от количества отростков: грушевидная с одним отростком, веретеновидная при наличии двух отростков, треугольная при трех, звездообразная (см. рисунок). Можно предположить, что форма Тц в пространстве будет представлять многогранник с разным количеством вершин в зависимости от числа Тп [2, 20—27].

Схематическое изображение телоцитов с телоподиями (синий цвет). (рисунок составлен на основе электронограмм, опубликованных в работах [20—29]). Тц — телоцит; Тп — телоподия; П — подом; КМЦ — кардиомиоцит; Ск — стволовая клетка.

По данным разных исследователей, основным признаком, позволяющим идентифицировать Тц при ЭМ, является особенная структура их Тп:

1. Количество: 1—5, чаще только 2—3 отростка наблюдается на одном срезе. Это зависит от места и угла среза, так как их трехмерная изогнутость в пространстве затрудняет наблюдение за ними по всей длине даже на очень тонких срезах.

2. Толщина: неодинаковый диаметр, обычно меньше 0,2 мкм при измерении с помощью световой микроскопии (СМ), при ЭМ соответствовала 0,10±0,05 мкм (min=0,03 мкм; max=0,24 мкм) [27, 28].

3. Длина: от десятка до сотни мкм, измеренная с помощью ЭМ (при подходящем расположении в клеточных культурах, можно увидеть и всю длину) [27, 28].

4. Строение: подомер — тонкий, фибриллярный сегмент Тп (средний диаметр ~75—80 нм) и подом — многочисленные расширения по всей длине отростка (средний размер 250—300 нм). В подомах обнаружены Ca2-аккумулирующие везикулы, митохондрии, элементы эндоплазматического ретикулума и кавеолы.

5. Внешний вид: чередование подомеров с подомами (см. рисунок).

6. Ветвление с дихотомическим рисунком.

7. Организация в сеть, образующую систему трехмерных лабиринтов, соединенных через щелевые контакты [1, 29].

Тп — специфическая черта Тц, отличающая их от других клеток: нейронов, антигенпрезентирующих дендритных клеток, фибробластов и миофибробластов. Во всех отростках ранее упомянутых клеток, кроме Тп, на выходе из клетки отмечаются утолщения с постепенным истончением к концу отростка. Интересен факт, что Тп — это самые длинные клеточные отростки клеток млекопитающих, за исключением аксонов некоторых типов нейронов [19].

В настоящее время среди исследователей нет однозначного мнения в вопросе идентификации Тц в тканях. Одни авторы предлагают следовать алгоритму поиска Тц, включая их расположение в интерстиции, сродство к суправитальному окрашиванию метиленовым синим и кристаллическим фиолетовым, ультраструктурные особенности отростков Тц — Тп [30, 31]. В других работах показано, что Тц положительно реагируют при ИГХ на специфические маркеры, такие как с-Kit/CD117, vimentin, CD34 и VEGF, однако положительная экспрессия данных маркеров в Тц варьирует в зависимости от различных органов и тканей [32—36]. Следовательно, ни один метод не позволяет однозначно идентифицировать Тц. Данный факт можно объяснить возможной регионспецифической ролью различных подтипов Тц, которые адаптируют морфологию и фенотип к активности и функции конкретной ткани [33]. Тем не менее считается, что двойная положительная маркировка CD34/PDGFR-β и CD34/vimentin вполне подходит для определения Тц [37, 38]. Таким образом, ИГХ-окрашивание, особенно двойное, остается важным инструментом визуализации Тц.

На разных этапах изучения Тц установление их роли являлось предметом дискуссий. В настоящее время функции Тц окончательно не уточнены. Учитывая уникальную способность Тц образовывать трехмерную сеть посредством контактов Тп между собой, а также их расположение между клетками-мишенями, капиллярами и нервными окончаниями, многие исследователи считают, что основная функция Тц заключается в реализации межклеточных коммуникаций. Выявлено наличие нескольких видов контактов Тц между собой. Чаще всего это взаимодействие происходит на уровне Тп, но могут наблюдаться также межклеточные взаимосвязи типа Тп—тело телоцита. С помощью ЭМ установлено существование между Тц плотных соединений и наноконтактов. Пространство между плазмолеммой двух Тц составляет 10—30 нм, что фактически указывает на молекулярные связи между ними [39]. Недавно получены данные о паракринных механизмах взаимодействия Тц с окружением посредством контактно-зависимой секреции малых сигнальных молекул и выделения микровезикул, играющих уникальную роль в горизонтальном переносе важных регуляторных факторов (белки или РНК, в том числе микроРНК) соседним клеткам [40, 41]. В непосредственной близости от сердечных Тц с помощью ЭМ идентифицированы три типа внеклеточных везикул, включая экзосомы (45±8 нм в диаметре), эктосомы (128±28 нм в диаметре) и мультивезикулярные тельца (1±0,4 мкм в диаметре) [37, 40]. Выявлено, что механизм продукции внеклеточных пузырьков, межклеточных переносчиков биологических сигналов, может способствовать быстрому фенотипическому изменению клеток [42].

По мнению ряда исследований, Тц функционируют как механическая опора — прочная и устойчивая к деформации трехмерная сеть, возможно, регулирующая просвет кровеносных сосудов или реологические свойства крови [31, 37].

Таким образом, появляется все больше доказательств, что Тц участвуют в тканевом гомеостазе. Кроме того, благодаря их тесному взаимодействию со стволовыми клетками и/или клетками-предшественниками в различных тканях Тц, вероятно, причастны к тканевой репарации/регенерации, а также могут выступать в качестве потенциальных стимуляторов ангиогенеза [19, 43, 44].

Роль телоцитов в сердце.Известно, что немышечные клетки сердца могут оказывать значимое воздействие на сердечную структуру и функцию. В настоящее время Тц идентифицированы в эндокарде, миокарде, эпикарде, клапанах сердца и сосудах [15, 19, 22, 23, 39, 44—46]. В последнее время появляется все больше доказательств того, что Тц распределены в сердце неравномерно [15]. Количество Тц и Тп обнаружено больше в предсердиях, чем в желудочках [16, 17, 47]. Кроме того, плотность Тц, локализованных субэпикардиально, значительно выше, чем в эндокарде. J. Liu и соавт. [45] отмечают, что Тц в нормальном миокарде образуют сеть, располагаясь в продольном и поперечном направлении. Тц в левом желудочке обнаруживаются как субэпикардиально в виде скоплений в рыхлой соединительной ткани, так и интрамиокардиально в виде сетевидных структур. С помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (СКМ) исследователи выявили в субэпикардиальном слое рыхлой соединительной ткани кластеры округлых клеток c-kit+ (похожих на Тц), подобные нишам сердечных стволовых клеток [15]. Такой характер распределения Тц субэпикардиально наблюдали также и с помощью ЭМ [2, 3, 48]. СКМ с ИГХ показала, что в среднем слое миокарда интерстициальные клетки c-kit+ обвивали своими длинными отростками (Тп) КМЦ, образуя интерстициальные сети. Эти результаты также согласуются с многочисленными данными, полученными при ЭМ [15, 41].

На сегодняшний день однозначная роль Тц в сердце до конца неясна. Однако, основываясь на ряде публикаций, касающихся сердечных Тц, можно выделить несколько их функциональных возможностей [2, 17, 16, 20, 21, 47—51]. Существует мнение, что Тц и их Тп участвуют в межклеточной сигнализации, располагаясь на близком расстоянии от КМЦ, кровеносных капилляров и нервных окончаний. К тому же Тп образуют трехмерную сеть, играющую уникальную роль в передаче важных макромолекул (белков, вторичных посредников или микроРНК) между соседними клетками, необходимую для быстрого физиологического и фенотипического изменения клеток миокарда. М. Gherghiceanu и L. Popescu [39] сообщили, что Тц образуют «атипичные» контакты практически со всеми типами клеток в сердце человека. Tц имеют прямые наноконтакты со шванновскими клетками, эндотелиальными клетками и перицитами, макрофагами, тучными клетками, фибробластами, стволовыми клетками, клетками-предшественниками и КМЦ. Тц благодаря их чрезвычайно длинным Тп способны формировать особые точечные соединения, связывающие их с внеклеточным матриксом (ВМ) миокарда и предположительно функционирующие как механорецепторы [39]. Известно, что сердечные Тц не обладают всеми возможностями пейсмекерных клеток, но они могут влиять на скорость и ритмичность генерации импульса в миокарде. Кроме того, Тц играют ключевую роль в сердечной регенерации и, вероятно, в сердечной репарации [2, 42, 48]. Данную гипотезу подтверждают факты, продемонстрировавшие наличие Тц в субэпикардиальных структурах миокарда взрослых грызунов и человека. По наблюдению авторов, Тц с помощью Тп находятся в тесном контакте с кардиомиобластами, возможно, «обеспечивая» необходимым кардиальные предшественники и тем самым внося значительный вклад в сердечное обновление и восстановление при патологии [2, 3, 44, 52, 53].

Недавно опубликованы результаты нескольких исследований, целью которых было выяснение значения Тц в ремоделировании ВМ сердца. Известно, что процесс ремоделирования миокарда определяется экспрессией генов, приводящей к молекулярным, клеточным и интерстициальным изменениям, а также клинически — изменением размера, формы и функции сердца [54]. В соответствии с этим реорганизация ВМ является важным компонентом ремоделирования миокарда.

В последние годы проведены исследования по изучению ВМ при различных заболеваниях сердца, доказана роль матриксных металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов, а также различных регуляторных факторов в развитии фиброза. V. Polyakova и соавт. [55—57] показали, что число Тц/Тп положительно коррелирует с содержанием денатурированного коллагена, отложением нефибриллярного белка и со степенью выраженности острого или хронического воспаления миокарда. С другой стороны, интерстициальный фиброз и рост количества фибриллярного коллагена приводят к гибели Тц путем апоптоза, а также к уменьшению и сокращению Тп у оставшихся Тц. Эти авторы отмечают, что Тц практически отсутствуют в областях значительного фиброза миокарда. Таким образом, Тц/Тп являются очень гибкими клеточными структурами, тонко реагирующими на любые количественные и качественные изменения в составе ВМ.

В последние годы активно обсуждается роль Тц в процессах структурной реорганизации сердца после инфаркта миокарда (ИМ). В работе B. Zhao и соавт. [58] показано значительное уменьшение количества Тц до практически их полного исчезновения в инфарктной зоне к 4—5-м суткам после лигирования левой передней нисходящей артерии. При этом отмечено, что Тц, находящимся на границе инфарктной зоны или в других областях миокарда, не удается мигрировать в зону повреждения. Возможно, с данным фактом связаны недостаточное восстановление и регенерация сердца в постинфарктном периоде. В работах данных исследователей приводятся доказательства того, что одновременная трансплантация сердечных Тц в центральную и пограничную зоны ИМ уменьшала размер инфаркта и улучшала функцию сердца. Можно полагать, что межклеточная сеть Тц с секретируемыми регуляторными факторами и микровезикулами является важным структурно-функциональным компонентом миокарда, обеспечивающим клеточный и тканевый гомеостаз.

В настоящее время получен ряд данных о снижении числа сердечных Тц у пациентов с различными заболеваниями сердца, приводящими к сердечной недостаточности (СН). M. Richter и соавт. [59] наблюдали уменьшение количества c-kit+ Тц в миокарде левого желудочка у пациентов с терминальной СН различной этиологии. Кроме того, авторы выявили дисбаланс между пролиферацией (Ki-67+) и апоптозом (TUNEL+) Тц в миокарде у пациентов с СН. V. Lionetti и соавт. [60] впервые показали, что в миокарде у пациентов с СН число Тц снижается за счет усиления апоптоза. Также в миокарде у таких пациентов отмечались существенные ультраструктурные дегенеративные изменения Тц в виде цитоплазматической вакуолизации и укорочения Тп. Патофизиологическое значение снижения Тц в миокарде у пациентов с СН в настоящее время до конца неясно. Можно предположить, что уменьшение числа Тц при заболеваниях сердца приводит к формированию аномальной трехмерной пространственной организации и нарушению межклеточной сигнализации в миокарде. Снижение числа Тц в миокарде у пациентов с СН также способствует ухудшению снабжения и поддержки ниш стволовых клеток, что может приводить к уменьшению их пула. Кроме того, Тц и КМЦ тесно взаимодействуют и, возможно, представляют собой «функциональный блок», опосредующий электрическое соединение КМЦ [56, 61]. Не исключено, что прогрессирующая потеря Тц в миокарде может быть причиной аритмий и нарушений в проводящей системе сердца при патологии [40, 56].

Заключение

Таким образом, на основе изучения многочисленных фактов о новых интерстициальных клетках Тц в последние годы накопился материал, свидетельствующий о их значительной роли в поддержании структурного гомеостаза. Высказано предположение, что Тц с длинными цитоплазматическими отростками могут выступать, с одной стороны, в качестве клеток, обеспечивающих направление миграции других клеток, с другой — в качестве структурных единиц, способствующих правильной «сборке» ВМ и соответствующей пространственной организации тканей и органов. Формируется концепция о гистионной организации миокарда как хорошо объединенном сообществе клеток, прежде всего за счет трехмерной структурной сети Тц, достаточной для физической поддержки коммуникаций между разными типами клеток и координации их индивидуальной активности. Тем не менее следует отметить, что основная масса работ по изучению Тц основана главным образом на анализе морфологического аспекта, в то время как прямых доказательств, показывающих роль Тц при сердечно-сосудистых заболеваниях и при клеточной терапии, недостаточно. Не вызывает сомнений, что изучение Тц далеко от завершения. Будущее за углубленными исследованиями, необходимыми для уточнения биологических функций Тц в развитии и регенерации тканей. Разработка современных фармакологических и нефармакологических методов, направленных на увеличение количества сердечных Тц, будет новой терапевтической стратегией в лечении многих пациентов с заболеваниями сердца.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail