Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

12 ГЛАВА 15

тации (Zackson, Steinberg, 1987). Согласно полученным сравнительно недавно данным (Steinberg, 1987), у зародышей хвостатых амфибий на поверхности мезодермы существует градиент щелочной фосфатазы; этот градиент располагается в вентродорсальном и переднезаднем направлении. Устранение градиента ингибиторами щелочной фосфатазы останавливает миграцию протока пронефроса. Таким образом, вдоль клеточных поверхностей, по-видимому, существуют градиенты молекул, ориентирующие клетки при их миграции в зародыше.

Гальванотаксис

Возможен еще один источник полярных градиентов в зародыше - заряженные ионы. Разница потенциалов между клетками и их окружением может играть ключевую роль в развитии (как и в процессе оплодотворения). Существует ли разница потенциалов между отдельными частями зародыша и насколько важна такая разница для морфогенеза?

В 1920 г. в лаборатории Гаррисона были получены данные, свидетельствующие о том, что растущие нервные волокна располагаются вдоль электрических силовых линий (lngvar, 1920). Однако спустя 14 лет аналогичные эксперименты в той же лаборатории дали иные результаты (Weiss, 1934), в связи с чем представление о влиянии электрических токов на морфогенез (гальванотаксис) потеряло свою популярность. Положение изменилось, когда Яффе и Нуччителли (Jane, 1981; Nuccitelli, 1984) сконструировали зонд, способный выявлять исключительно малые электрические токи в живом организме. Этих слабых электрических полей (10-100 мВ мм^–1) оказалось достаточно для изменения направления роста нервов или для его ускорения в направлении отрицательного полюса (рис. 15.8) (Hinkle et al., 1981; Jane, Poo, 1979). Подобный катодный эффект можно наблюдать при электрических градиентах около 7 мВ·мм^–1. По-видимому, электрический ток обусловливает приток Са²⁺ в особую зону конуса роста, вызывая сборку цитоскелета и движение в определенном направлении (Cooper, Schliwa, 1985). Фибробласты куриного зародыша также мигрируют к отрицательному полюсу при культивировании их в слабом поле постоянного тока (Nuccitelli, Erickson, 1983). Более сильные электрические токи зарегистрированы у раннего куриного зародыша (Jaffe, Stern, 1979), в регенерационной бластеме конечностей некоторых амфибий (Borgens, 1982) и в яичнике бабочки Cecropia (Woodruff, Telfer, 1974). В последнем случае электрический ток, вероятно, играет важную роль в избирательном транспорте (наподобие электрофореза) материала из фолликулярных клеток в ооцит (гл. 21). Однако роль таких токов в направленной миграции аксонов и в поведении клеток в организме все еще остается неясной.

Рис. 15.8. Гальванотаксис в культуре. Нейроны Xenopus простирают свои аксоны параллельно градиенту напряжения 170 мВ/мм. Знаками плюс и минус обозначены соответственно анод и катод. (Из Hinkle et al., 1981; фотография с любезного разрешения К. R. Robinson.)

Контактное ориентирование

До сих пор мы ограничивались обсуждением влияния химических или ионных факторов на направленную миграцию клеток. Однако не исключено, что важную роль в этом процессе играют также и физические факторы. На клетку влияют физические свойства субстрата, по которому она перемещается; эти особенности заставляют ее выбирать преимущественное направление своего перемещения путем контактного ориентировании (contact guidance). Если физические преграды оставляют открытым только один канал, то подвижным клеткам не остается иного пути миграции, кроме этого канала.

В 1934 г. в опытах Вейса (Weiss, 1934) было показано, что растущие нервные волокна следуют по контурам стресса сгустка плазмы, не выходя из неглубоких желобков. Более того, изменяя линии стресса, можно было заставить нервные волокна идти параллельно друг другу (рис. 15.9). Вейс (Weiss, 1955) отметил, что если форма субстрата изменена линиями натяжения, идущими в определенном направлении, то созданные таким образом каналы будут ориентировать клеточную миграцию. В то время, однако, не был понятен источник таких натяжений. Только в 1980 г. Гаррис показал, что фибробласты могут кардинально изменять субстрат, на котором их культивируют. При культивировании на пленке из силиконовой резины или на коллагене они деформируют субстрат, образуя под собой такие же волокна стресса, как и те, что наблюдал Вейс (рис. 15.10). Таким образом, скопление фибробластов может изменить форму субстрата. Если на такой субстрат беспорядочно поместить мышечные клетки, то они организуются в оформленные функциональные единицы (Stopak, Harris, 1982). Полагают, что контактное ориенти-