Практикум по гистологии

Цитодиагностика	81

Обратите внимание, что структура клетки зависит от экспрессии определенного набора генов, химического состава ее компонентов и действия регуляторов. В свою очередь именно структура клетки (характеристики ядра, набор органелл, специфика строения плазмолеммы) детерминирует выполнение специализированной функции, что позволяет проводить структурно-функциональные параллели.

В зависимости от структурно-функциональной организации в организме человека выделяют более 200 видов клеток. Для обобщения материала и понимания закономерно-

стей мы предлагаем условно разделить	клетки на несколько функциональных типов:
1) белок-продуцирующие клетки	(синтетический тип) - например, фиброблас-

ты; эпителиоциты некоторых желез; нейроны; плазмоциты, секретирующие антитела. При световой микроскопии оценку активности этих клеток проводят по следующим критериям: размер ядра, состояние хроматина, количество ядрышек; насыщенность цитоплазмы РНК - базофилия цитоплазмы при окраске гематоксилином и эозином, позитивная реакция на пиронин (метод Браше), для нейронов используется метод Ниссля (рис. 1.5.11). В некоторых случаях для визуализации белок-синтезирующих клеток используют иммуноцитохимическое исследование, направленное на выявление спе-

цифического секреторного продукта - например, гормона (рис. 1.5.13), или муцинов. Типичными ультрамикроскопическими признаками клеток, активно синтезирую-

щих белки (рис. 1.5.12), является крупное ядро с превалированием эухроматина (где происходит транскрипция с образованием мРНК), наличие ядрышек (образующих субъединицы рибосом) вблизи кариолеммы, богатой ядерными порами (для эффективного транспорта между ядром и цитоплазмой). Типичный набор органелл в цитоплазме вклю- чает развитую гранулярную эндоплазматическую сеть и комплекс Гольджи. Плазмолемма неровная с инвагинациями и признаками везикуляции, может иметь зоны адгезивных и специализированных контактов.

2) клетки, принимающие участие в метаболизме липидов (гепатоциты, адипоциты) и продуцирующие стероидные гормоны (эпителий коркового вещества надпочечников, клетки гранулезы фоликулов и желтого тела яичника, клетки Лейдига семенника).

Типичными особенностями этих клеток является активное ядро (синтез ферментов) с ядрышками. В цитоплазме развиты органеллы, принимающие участие в метаболизме липидов и углеводов - гладкая эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии (с тубуло-везикулярными кристами при синтезе стероидов); включения липидов и/или гликогена (рис. 1.5.14). Поверхность таких клеток, как правило имеет микроворсинки, повышающие обменную площадь клетки.

1

			2
2	3		Рис. 1.5.16. Ультрамикроскопи-
		1
			ческое строение клетки пучко-
			вой зоны коры надпочечника. В
			цитоплазме развита гладкая эн-
3			доплазматическая сеть (1), мно-
			гочисленные каплы жира (2) и
			митохондрии с тубуло-везику-
			лярными кристами (3).

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

82	Цитология и общая эмбриология

3) клетки, выполняющие функцию детоксикации и цитопротекции (гепатоциты, клетки Клара в эпителии воздухоносных путей, пигментные клетки) – имеют развитую гладкую эндоплазматическую сеть, в составе которой – ферменты антиоксидантной системы, пероксисомы (рис. 1.5.15), протеасомы, цитоплазма богата белками теплового шока. В пигментных клетках (меланоциты, пигментный эпителий глаза) могут присутствовать специализированные структуры – меланосомы, защищающие клетки от ультрафиолетового излучения.

2

1	3

Рис. 1.5.17. Ультрамикросопическое строение фрагмента гепатоцита. Найдите в цитоплазме пероксисомы (2), обратите внимание на эндоплазматическую сеть (1), включения гликогена (3).

4) фагоцитирующие клетки (нейтрофилы, клетки системы фагоцитирующих мононуклеаров) - способны к распознаванию и захвату веществ, частиц, микроорганизмов. Плазмолемма таких клеток неровная с выростами и инвагинациями. Цитоплазма богата лизосомами, образующимися за счет комплекса Гольджи, развита система эндосом. Для выявления таких клеток и оценки их активности используют цитохимические, иммуноцитохимические методы (рис. 1.5.16) и электронную микроскопию (рис. 1.5.17).

5) транспортирующие клетки (эпителий кишки, почки, цилиарный эпителией глаза, эпендимоциты, клетки исчерченных протоков слюнных желез, эпителий слизистой желчного пузыря, эндотелий сосудов). Типичной особенностью является полярность - базальный полюс содержит ядро, фиксирован к базальной мембрнае, плазмолемма формирует инвагинации и складки, между которыми расположены митохондрии (рис. 1.5.18). Апикальный полюс клетки имеет многочисленные микроворсинки и пиноцитозные пузырьки. Селективность транспорта достигается закрытием межклеточных пространств с помощью плотных контактов, обеспечивающих химическую изоляцию и адгезивных поясков и десмосом, для механической связи между клетками.

Рис. 1.5.18. Ультрамикроскопическое строение клеток проксимального канальца поч- ки. В апикальной части клеток - вижны микроворсинки,увеличивающие площадь транспорта, и пиноцитозные пузырьки. В базальной части – много глубоких складок плазмолеммы, окруженных митохондриями – это зона активного транспорта электролитов.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Цитодиагностика	83

6) клетки с высокой механической резистентностью - эпителиоциты многослойных эпителиев. Выполнение такой функции обеспечивается за счет специализации плазмолеммы, мощного цитоскелета и развитых межкеточных контактов (рис. 1.5.19). Для плазмолеммы характерно наличие особых белков подмембранного слоя, обеспечивающих увеличение ее толщины в 3-5 раз (инволюкрин, кертолинин и пр). В структуре цитоскелета доминирующими элементами являются промежуточные филаменты, которые могут объединяться и формировать фибриллы, связанные между собой белком филлагрином. Между клетками развиты контакты, обеспечивающие механическую связь - десмосомы, адгезивные соединения, информационный обмен - щелевидные соединения. Мощный цитоскелет присутствует также в нейронах, имеющих отростки.

7) клетки, способные к сокращению (гладкие миоциты, кардиомиоциты, скелетная мышечная ткань, миоэпителиоциты, миофибробласты). В цитоплазме таких структур, развит сократительный аппарат - миофиламенты, которые могут формировать миофибриллы. Их наличие в цитоплазме определяет феномен поперечной исчерченности (рис. 1.5.20). Поскольку сокращение - энергозависимый процесс, элементы цитоскелета всегда связаны с митохондриями, а также с цистернами гладкой эндоплазматической сети, котоыре депонируют Са2+ (рис. 1.5.21). Иммуноцитохимическое выявление сократимых клеток основано на определении белков миофиламентов - актина, тропонина, тропомиозина, миозина. Кроме того, ряд нарушений процесса сокращения связаны с нарушением опорных структур и белков плазмолеммы, что определяет интерес к выявлению десмина, дистрофина è ïð.

Это далеко не полный перечень функциональных типов клеток, ряд клеток совмещает в себе структуры и функции нескольких типов. Примерами могут быть сенсорные клетки органов чувств, механорецепторные клетки и пр.

Рис. 1.5.20. Ультрамикроскопическое строение скелетного мышечного волокна – видны многочисленные миофибриллы (1), состоящие из пучков тонких и толстых филаментов. Обратите внимание, что между фибриллами много митохондрий (2), цистерн гладкой эндоплазматической сети и трофических включений.

Рис. 1.5.19. Скелетная мышечная ткань. Окраска г/э. Ув. × 80. Мышечное волокно – симпласт. В оксифильной цитоплазме определяется феномен поперечной исчерченности

– следствие развития сократительного аппарата – миофиламентов, формирующих миофибриллы.

2

1

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

84	Цитология и общая эмбриология

Рис. 1.5.21. Ультрамикроскопическое строение клеток многослойного эпителия. Клетки связаны между собой многочисленнми десмосомами (а), с базальной мембраной – при помощи полудесмосом (в). В клетках много промежуточных филаментов - тонофиламентов, формирующих пучки - тонофибриллы (б), последние связаны с плазмолеммой в зоне десмосом (г).

1	– ядро; 2 – цитоплазма; 3 – тонофибриллы; 4 – полудесмосома; 5 – десмосома;
6	– базальная мембрана.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Цитодиагностика		85
	ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ КЛЕТОК
Зрелые	клетки могут находиться в разном функциональном состоянии, что опре-
деляется их	регуляцией гормонами, нейромедиаторами, цитокинами, локальными фак-
торами, компонентами межклеточного		вещества, связями с соседними клетками.

Ответ клетки на сигналы реализуется с участием всех ее основных структур: 1) плазмолеммы (за счет рецепторов, каналов и ферментов, формирующих вторичные посредники); 2) цитоплазмы (сигнальные системы гиалоплазмы, рецепторы и каналы в мембранных органеллах, трансдукторы, ферменты метаболизма в гиалоплазме и органеллах); 3) ÿäðà (транскрипционные факторы, гены).

Ответ клетки на стимулы может быть реализован сразу (изменение транспорта, сокращение) или проявляться и сохраняться через время (при активации синтеза белков, индукции другой морфогенетической программы). Наиболее часто активация клетки сопровождается повышением площади плазмолеммы (за счет выпячиваний, складок, инвагинаций), увеличением количества органелл (рис. 1.5.22), активацией метаболизма. В ядре активация синтеза белков отражается на площади эухроматина; количестве, размерах и положении ядрышек, площади ядерной оболочки и количестве ядерных пор. Часто оценку функциональной активности клеток проводят по наличию и количеству рецепторов в ключевым регуляторам.

Рис. 1.5.22. Активация моноцита (А) и превращение в активную клетку – макрофаг

(Б). Обратите внимание на изменение структуры плазмолеммы, объем и состав цитоплазмы.

ÀÁ

ОЦЕНКА СТАРЕНИЯ И ГИБЕЛИ КЛЕТОК

Старение клеток сопровождается снижением функциональной активности, генети- ческой экспрессии, а также деградацией белков. Морфологическим проявлением старения клеток является уменьшение размеров ядра и цитоплазмы с повышением ЯЦО. В ядре преобладает гетерохроматин, в цитоплазме снижается количество органелл. В ряде клеток появляется пигмент старения – липофусцин (рис. 1.5.23).

Апоптоз - запрограммированная гибель клеток. Этот процесс происходит постоянно в различных тканях и органах. Ключевыми причинами апоптоза являются: отсутствие субстратов и регуляторов; действие повреждающих факторов и мощных гуморальных стимулов (глюкокортикоиды, цитокины); нарушение интактности генома (структуры ДНК). Внеклеточные факторы (гормоны, цитокины) индуцируют апоптоз через мембранные рецепторы (Fas). Изменение внутренней среды клетки может вести к индукции апоптоза через митохондриальные белки (bax, освобождение цитохромов), антагонистом которых является антиапоптоген - bcl-2. Нарушение интактности генома ведет к включению проапоптогена - ð53. Реализация программы апоптоза осуществляется с участием специфических ферментов (эндонуклеазы и каспазы цитоплазмы), которые определяют фрагментацию ДНК и структур цитоплазмы. Образующиеся фрагменты всегда окружены мембраной (рис. 1.5.24). Иммуноцитохимическая визуализация экспрессии проапоптогенов не всегда отражает сам процесс апоптоза. Их наличие отражает жесткий конт-

роль пролиферации, остановку клеточного цикла при	нарушении интактности генома и
пр., изменение уровня трофических и регуляторных	факторов.

Обратите внимание,что апоптоз является физиологическим вариантом гибели клеток. Действие повреждающих факторов может вести к развитию некроза (рис. 1.5.25).

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

86	Цитология и общая эмбриология

Рис. 1.5.23. Липофусцин в нейронах. Окраска г/э. Ув × 400.

Обратите внимание на коричневые гранулы в цитоплазме клеток.

à

á

â

Рис. 1.5.24. Ультрамикроскопические проявления апоптоза – сморщивание клетки с формированием полулуний конденсированного хроматина под каролеммой (а), фрагментация ядра (б) и цитоплазмы (в) - апоптозные тельца.

À

Á

Рис. 1.5.25. Два пути гибели клеток – апоптоз

(А) и некроз (Б). Проанализируйте данный рисунок и найдите морфологические разли- чия апоптоза и некроза.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Цитодиагностика	87

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ НА ЗАНЯТИИ

Объекты изучения:

I.Микропрепараты, рисунки:

1.Митоз в животной клетке. Окраска по методу Карачи. Рис. 1.5.1.

2.Мезенхима. Рис. 1.5.2.

3.Клетки печени. Окраска гематоксилином и эозином. Рис. 1.5.3.

4.	Нейроны спинного мозга. Окраска по методу Ниссля. Рис. 1.5.4.
5.	Многослойный плоский ороговевающий эпителий. Окраска гематоксилином и эози-
íîì. Ðèñ. 1.5.5.
6.	Последовательные этапы развития	нейтрофилов. Рис.	1.5.6.
7.	Иммуноцитохимическое выявление	Ki-67 в лимфатическом узле. Рис. 1.5.7.

8.Иммуноцитохимическое выявление муцина Muc-6 (компонент слизи) в клетках слизистой оболочки желудка. Рис. 1.5.8.

9.Иммуноцитохимическое выявление каспазы 2. Рис. 1.5.9.

10.Остеобласт и остеоцит. Электронная микрофотография. Рис. 1.5.10 А и Б.

Для контроля приобретенных навыков интерпретации структурно-функционального состояния клеток проанализируйте

представленные препараты и заполните таблицу:

				Таблица 1.5.1
		Характеристика жизненного цикла клеток
	Период	Процессы,	Морфологические	Маркеры процессов
	жизненного	характерные для
			признаки клетки
	цикла	данного периода

11.Электронная микрофотография фибробласта. Ув Ч 18000.Рис. 1.5.11.

12.Электронная микрофотография нейтрофила. Рис. 1.5.12.

13.Электронная микрофотография фрагмента цитоплазмы гепатоцита. Рис. 1.5.13.

14.Электронная микрофотография цитоплазмы клетки пучковой зоны надпочечника. Рис. 1.5.14.

15.Электронная микрофотография столбчатого энтероцита слизистой оболочки тонкой кишки. Рис. 1.5.15.

Для отработки умений диагностики различных типов клеток проанализируйте представленные электронные микрофотографии и заполните таблицу:

Таблица 1.5.2

Структурно-функциональная характеристика клеток

Функциональный	Особенности	Особенности строения	Особенности строения
тип клетки	строения ядра	цитоплазмы	плазмолеммы

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

88	Цитология и общая эмбриология

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ОСНОВЫ ЦИТОДИАГНОСТИКИ

Рис. 1.5.1. Митоз клеток. Гистологический препарат. Ув. Ч 450.

При анализе данного рисунка необходимо:

1. Найти интерфазные клетки.

2. Найти митотически делящиеся клетки.

3. Указать фазы митоза.

Рис. 1.5.2. Мезенхима зародыша. Гистологический препарат, ув. Ч 600.

При анализе данного рисунка необходимо:

1.Найти интерфазные клетки.

2.Найти делящиеся клетки.

3.Указать фазы митоза.

Рис. 1.5.3. Клетки печени. Гистологический препарат. Ув. Ч 600.

При анализе данного рисунка необходимо:

1. Определить форму клеток и их ядер.

2. Интерпретировать ядерно-цитоплазма- тическое отношение.

3. Определить тинкториальные свойства клеток.

4. Оценить функциональную активность клеток.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

Цитодиагностика	89

Рис. 1.5.4. Нейроны спинного мозга. Гистологический препарат, окраска по методу Ниссля. Ув. Ч 600.

При анализе данного гистопрепарата:

1.Обратите внимание на форму и размеры клеток.

2.Интерпретируйте тинкториальные свойства цитоплазмы.

3.Оцените функциональное состояние хроматина ядра.

2.Оцените функциональное состояние клетки.

Рис. 1.5.5. Многослойный плоский ороговевающий эпителий кожи. Гистологический препарат, окраска гематоксилином и эозином. Ув. Ч 200.

При анализе данного гистопрепарата:

1.Обратите внимание на изменение формы ядер клеток по вертикали.

2.Оцените изменение объема и тинкториальных свойств цитоплазмы клеток.

Рис. 1.5.6. Последовательные этапы образования нейтрофилов. Схема.

При анализе данного рисунка:

1.Обратите внимание на изменение размеров клеток.

2.Оцените изменение формы и состояния ядра в разных клетках.

3.Определите структурные изменения в цитоплазме клеток, ядерноцитоплазматическое отношение.

4.Определите, какой биологический процесс происходит в данных клетках.

КНАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"

90	Цитология и общая эмбриология

Рис. 1.5.8. Иммуноцитохимическое выявление мукопротеина Muc-6 в клетках слизистой оболочки желудка.

При анализе данного рисунка:

1.Найдите иммунопозитивные клетки.

2.Оцените локализацию маркера.

3.Определите, что отражает распределение маркера в слизистой оболочке желудка.

Рис. 1.5.7. Иммуноцитохимическое выявление Ki-67 в клетках лимфатического узла.

При анализе данного рисунка:

1.Найдите иммунопозитивные клет-

êè.

2.Оцените локализацию маркера.

3.Определите, какой процесс происходит в иммунопозитивных клетках.

Рис. 1.5.9. Иммуноцитохимическое выявление каспазы 2.

При анализе данного рисунка:

1.Найдите иммунопозитивные клет-

êè

2.Определите, какой процесс отражает наличие маркера в клетках.

К НАЧАЛУ ГЛАВЫ К "СОДЕРЖАНИЮ"