Миграция клеток
Миграции клеток, или клеточные перемещения, наряду с другими клеточными процессами имеют очень большое значение начиная с процесса гаструляции и далее, в процессах морфогенеза. Клетки мезенхимного типа мигрируют одиночно и группами, а клетки эпи- телиев — обычно согласованно, пластом. Мезенхима — это скопление веретеновидных или звездчатых клеток, погруженных в межклеточный матрикс. Эпителий — группы клеток, плотно прилежащих друг к другу боковыми стенками и имеющих апикальную и базальную поверхности. Как мезенхима, так и эпителии могут быть образованы из любого из трех зародышевых листков. Клетки мезенхимного типа наиболее подвижны, так как не образуют между собой стойких контактов.
Наиболее яркий пример миграции мезенхимных клеток связан с нервным гребнем. При смыкании нервной трубки клетки нервных валиков выходят из ее состава и располагаются между ее дорсальной частью и эктодермой (см. рис. 6.9). Затем они мигрируют в разных направлениях, проявляя очень широкие формообразовательные потенции. Группа клеток нервного гребня в туловищной части зародыша мигрирует в эктодерму и там превращается в первичные пигментные клетки — меланоциты. Другие, двигаясь в центральном направлении, образуют нейроны спинальных ганглиев, еще дальше — ганглиев симпатической и парасимпатической систем. Третьи — превращаются в клетки шванновских оболочек нервов, четвертые — в хромаффинные клетки мозгового вещества
Рис. 8.1. Пути миграции клеток нервного гребня.
а — поперечный срез зародыша, б — производные клеток нервного гребня у взрослого организма;
- 1 — нервный гребень, 2 — узел спинного корешка, 3 — пигментные клетки, 4 — симпатический узел, 5 — развивающийся надпочечник, 6 — нервное сплетение в стенке кишки, 7 — клетка шван- новской оболочки, 8 — униполярный чувствительный нейрон,
- 9 — клетка-спутник, 10 — мульти- полярный нейрон симпатического узла, 11 — хромаффинная клетка в мозговом веществе надпочечника, 12 — превертебральное сплетение, 13 — парасимпатическое сплетение в кишке; стрелками показано направление миграции клеток нервного гребня надпочечников. Схематическое изображение этих миграций показано на рис. 8.1. Вообще клетки нервного гребня туловищного отдела дифференцируются в зависимости от того, куда попадут.
Клетки нервного гребня в головной части зародыша мигрируют в сторону лица, превращаясь в хрящевые, мышечные, соединительнотканные. Они строят хрящи висцерального скелета, мышцы кожи, соединительную ткань лица, языка и нижней челюсти, входят в состав аденогипофиза, паращитовидных желез и мякоти зуба. Если клетки головного отдела нервного гребня пересадить в туловищную область, то они все равно дифференцируются затем в хрящевые, мышечные и соединительнотканные.
Нарушение миграции клеток в ходе эмбриогенеза приводит к недоразвитию органов или к их гетеротопиям, изменениям нормальной локализации. То и другое представляет собой врожденные пороки развития. Примеры пороков развития, связанных с нарушениями миграции клеток, известны, в частности, в отношении конечного мозга (микро- и макрогирия, полигирия и агирия).
Существуют гипотезы о дистантных воздействиях на клетки на основе хемотаксиса и о контактных воздействиях. Мезенхимные клетки способны к амебоидным движениям. Движение их по типу хемотаксиса показано для некоторых видов специализированных клеток (гоноциты, сперматозоиды, некоторые клетки крови). Для эмбриональных клеток многоклеточных животных достоверных случаев хемотаксиса не обнаружено. Контактные взаимодействия более распространены. Они представляют собой взаимодействие клеток со структурированным субстратом. Клетки ощущают микроструктуру субстрата и движутся вдоль волокон.
Компоненты субстрата в настоящее время активно изучаются, они включают разные типы коллагена, фибронектин, ламинин, гли- козаминогликаны и другие вещества. Гликопротеиды фибронектин и ламинин принимают участие в миграции клеток нервного гребня. Выяснено, что при перемещении клеток их взаимосвязь с компонентами внеклеточного матрикса осуществляется особыми клеточными рецепторами — белками-интегринами. Распределение клеток нервного гребня нарушалось, когда в головной мозг зародыша вводили антитела к интегрину, блокирующие связь клеток с фибронек- тином или ламинином.
Хорошо известно также, что нервные волокна проходят часто длинный путь по различным тканям от нервного центра к рецептору или эффектору и «узнают» их. Скорее всего нервные окончания растут по микроструктурам субстрата, как они делают это и в культуре тканей. Субстратом для движения может быть и соседняя клетка, если оболочка ее натянута. А так как поверхность направленно движущейся клетки сама вытягивается, то и она может служить субстратом для движения и поляризации следующей за ней клетки.
Согласованные перемещения пластов эпителиальных клеток также изучаются. К ним относятся изгибы клеточных пластов путем
Рис. 8.2. Перемещение клеточных пластов. А — путем выпячивания на примере образования глазного пузырька; Б — путем впячивания на примере образования слухового пузырька.
а — стенка переднего мозга, 6 — местное ускорение роста, в — выпячивание, г — глазной пузырек, д — ж — углубление ямки, з — отшнуровывание пузырька
выпячивания или впячивания, отшнуровывание, образование утолщений — плакод (рис. 8.2).
В последние годы появляются данные о генетическом контроле миграции клеток. Показано, что продукт гена Slug участвует в трансформации клеток нервного гребня в мигрирующие мезенхимальные клетки. Продукт гена FOXD3 активизирует перемещения указанных клеток. Патология при одной из форм синдрома Ваарденбурга обусловлена нарушением миграции трех производных нервного гребня. В основе патологии — мутации генов регуляторных белков РАХЗ и MITF, а также мутация гена, кодирующего рецептор к эндо- телину-3.
В постэмбриональном развитии примерами миграции клеток являются амебоидное движение макрофагов, перемещения сперматозоидов с помощью жгутиков, миграции клеток эпидермиса при закрытии ран.
Для миграции клеток очень важны их способность к амебоидному движению и свойства клеточных мембран. И то, и другое генетически детерминировано, так что и сама миграция клеток находится под генетическим контролем, с одной стороны, и влияниями окружающих клеток и тканей — с другой.
