Глава 4
Соединительные ткани
Соединительные ткани (textus connectivi; ткани внутренней среды, опорно-трофические ткани) являются самыми распространенными в теле человека. Они объединяют неодинаковые по морфологии и выполняемым функциям ткани, но обладающие некоторыми общими свойствами и развивающиеся из единого источника.
Структурно-функциональные особенности соединительных тканей:
♦ общий источник происхождения – мезенхима; а внутреннее расположение в организме;
♦ многообразие клеточных форм, причем они никогда не образуют сплошного пласта;
♦ преобладание межклеточного вещества над клетками;
♦ аполярность клеток.
Функции соединительных тканей:
• трофическая;
• опорная;
• защитная (механическая, иммунологическая);
• репаративная (пластическая);
• гуморальная;
• регуляторная;
• поддержание гомеостаза;
• накопительная и др.
В зависимости от структурно-функциональных особенностей соединительные ткани подразделяются на собственно соединительные ткани и специальные (схема 4.1).
Схема 4.1. Виды соединительных тканей
Специальные соединительные ткани включают опорные (хрящевую и костную) и гемопоэтические (миелоидную и лимфоидную) ткани.
Собственно соединительную ткань подразделяют на волокнистую и ткань со специальными свойствами.
Волокнистая соединительная ткань состоит из клеток, волокон и межклеточного основного вещества. Различают:
• рыхлую и плотную волокнистую ткани;
• клетки делятся на «оседлые» (фиксированные, резидентные): адвентициальные клетки, фибробласты, фиброциты и жировые (адипоциты) и «блуждающие» (подвижные, иммигранты), поступающие в соединительную ткань из крови (все виды лейкоцитов);
• волокна могут быть коллагеновыми, ретикулярными и эластическими.
Функции: опорная, трофическая (посредническая в обмене между кровью и тканями), накопительная (питательные вещества и вода), защитная и репаративная.
♦ Рыхлая волокнистая соединительная ткань обладает относительно меньшим количеством волокон, но большим количеством клеток и основного вещества, чем плотная соединительная ткань (рис. 4.1).
♥ Межклеточное вещество (substantia intercellularis):
• имеет аморфное строение, прозрачное, характеризуется базофилией и низкой электронной плотностью;
Рис. 4.1. Рыхлая волокнистая неоформленная соединительная ткань; пленочный препарат. ×340.
1 – фибробласт; 2 – макрофаг; 3 – коллагеновое волокно; 4 – эластическое волокно.
• включает гликозаминогликаны, протеогликаны, коллаген, эластин и гликопротеины (хондронектин, фибронектин, ламинин);
• обеспечивает посредничество при переходе питательных веществ и продуктов обмена между клетками соединительной ткани и кровеносным руслом.
Гликозаминогликаны (ГАГ) – линейные полимеры дисахаридов (один из которых всегда гексозамин). Основные ГАГ в организме человека – гиалуроновая кислота, хондроитин-сульфат, дерматан-сульфат, кератан-сульфат и гепаран-сульфат.
Гиалуроновая кислота находится в хрящах, коже, аорте, синовиальной жидкости, стекловидном теле глазного яблока, главным образом в соединительной ткани.
Широкая область распространения позволяет ей действовать как барьер для бактериальной инвазии. Некоторые патогенные бактерии способны продуцировать гиалуронидазу, которая растворяет гиалуроновую кислоту и позволяет распространяться бактериям по соединительной ткани.
Хондроитин-сульфат преобладает в хрящевой и костной тканях, сердце и адвентиции крупных кровеносных сосудов; обычно связан с белковой основой.
Дерматан-сульфат расположен в основном в коже, легких и сухожилиях.
Кератан-сульфат находится в роговице, хрящевой ткани и межпозвоночных дисках (студенистое ядро).
Гепаран-сульфат содержится в межальвеолярных перегородках легких, соединительно-тканном остове печени и крупных кровеносных сосудов (аорта).
Протеогликаны состоят из белкового остова (фибриллярный белок), с которым ковалентно связаны ГАГ. Они обеспечивают связи между клетками и компонентами межклеточного вещества, играют важную роль в транспорте электролитов и воды.
Основными протеогликанами рыхлой соединительной ткани являются декорин (связывается с коллагеном), верзикан (обеспечивает связь поверхности клеток с компонентами межклеточного вещества), перлекан (прикрепление фибробластов к межклеточному веществу), синдекан (связь поверхности клеток с фибронектином), CD44 (связывает поверхность клетки с фибронектином, ламинином и коллагеном).
Гликопротеины включают фибронектин, хондронектин, энтактин (нидоген) и ламинин. Они состоят из белка и множества различных белковых полисахаридных цепочек.
Фибронектин представляет группу родственных гликопротеинов (мол. масса 440 000), находящихся в соединительной ткани, базальных мембранах или расположенных на поверхности некоторых клеток.
Функция: связывание клеток с коллагеном, а также участие в агрегации кровяных пластинок (тромбоцитов) и, возможно, в формировании сгустка крови при разрушении стенки сосуда.
Плазменный фибронектин находится в плазме крови, где, как считают, синтезируется эндотелием стенки кровеносных сосудов. Продуцируется также некоторыми типами клеток, включая фибробласты, хондроциты, миобласты, клетки нейроглии и некоторых эпителиев.
Энтактин (нидоген) связывается с коллагеном IV типа и ламинином, входит в состав плотной пластинки базальной мембраны.
Ламинин – крупный гликопротеин (мол. масса 440 000), находится в основном в базальных мембранах, где соединяет эпителиальные клетки с коллагеном IV типа.
Коллагеновые волокна (librae collagenosae) состоят из коллагенов. Это самые распространенные белки в теле, составляющие около 30 % от сухой массы белков в организме.
Молекулы коллагенов состоят из трех скрученных спирально полипетидных нитей – α-цепей, различных по химическому строению. Идентифицировано более 30 вариантов α-цепей, из которых наибольшее значение имеют первые пять.
Коллагены I, II, III и V типов называются фибриллярными, так как они образуют фибриллы, обладающие большой упругостью; коллаген IV типа относится к аморфным (образует плоские сети).
В состав коллагенов входят аминокислоты: глицин, пролин и гидроксипролин, а также лизин и гидроксилизин.
Фибробласты производят и секретируют проколлаген (предшественник тропоколлагена) в межклеточное пространство.
Проколлаген имеет дополнительные аминокислоты на аминном (NH2) конце молекулы, которые отщепляются ферментом проколлагенпептидазой. Затем молекулы тропоколлагена посредством самосборки формируют поперечно-исчерченные коллагеновые микрофибриллы, которые образуют ковалентные связи, приобретая упругость.
На электронных микрофотографиях коллагеновые фибриллы имеют диаметр от 20 до 100 нм и обладают поперечной исчерченностью с периодом 64–67 нм.
Молекулы тропоколлагена имеют длину 280 нм и состоят из трех полипептидных α-цепей, каждая с мол. массой 100 000, сплетенных и поперечно связанных, которые образуют палочковидную молекулу с правозакрученной тройной спиралью. Молекулы объединяются в микрофибриллу, перекрывая друг друга со сдвигом на четверть длины, оставляя промежутки между аминным (NH2) концом одной молекулы и карбоксильным (СО – ОН) концом другой. Соли тяжелых металлов осаждаются в этих промежутках и «окрашивают» молекулу в этой области, поэтому на электроннограммах видны чередующиеся светлые и темные полоски с характерной периодичностью 64 нм.
♥ Типы коллагена:
– коллаген I типа состоит из двух типов α-цепей [α-1(I)2 α 2(I)] и содержится в коже, костной ткани, сухожилиях и роговице;
– коллаген II типа состоит из трех цепей [α-1(II)]3 и находится в хрящах;
– коллаген III типа состоит из трех идентичных [α-1(III)]3 цепей. Этот тип формирует ретикулярные волокна и имеет поперечную исчерченность с периодом 64 нм;
– коллаген IV типа состоит из трех идентичных [α-1(IV)]3 цепей, находится в базальных мембранах и не имеет поперечной исчерченности с периодом 64 нм.
– коллаген V типа состоит из α-цепей неизвестного состава; находится в базальных мембранах, плодных оболочках и кровеносных сосудах.
Идентифицированы и другие типы коллагена, но их описание выходит за границы учебного материала.
Функции коллагеновых волокон: обеспечение прочности тканей, взаимодействия между клетками и межклеточным веществом, влияние на пролиферацию, дифференцировку и функциональную активность различных клеток.
♥ Ретикулярные волокна (fibrae reticulares):
– волокна толщиной от 0,5 до 2 мкм, состоят в основном из коллагена III типа и формируют сети в различных органах и железах;
– каждое ретикулярное волокно образовано пучком микрофибрилл толщиной 20–40 нм, обладающих поперечной исчерченностью с периодичностью 64–68 нм и заключенных в оболочку из гликопротеинов и протеогликанов;
– окрашиваются нитратом серебра в черный цвет из-за высокого содержания углеводов;
– в изобилии встречаются в соединительной ткани эмбриона, вокруг жировых и гладко-мышечных клеток, а также формируют тонкую поддерживающую сеть в печени, лимфатических узлах и селезенке.
♥ Эластические волокна (fibrae elasticae):
– скрученные, разветвляющиеся волокна диаметром от 0,2 до 1 мкм, которые иногда образуют редкие сети;
– могут растягиваться в 1,5–2 раза от первоначальной длины;
– для наблюдения в световом микроскопе требуют специальной окраски (например, орсеином);
– на электронных микрофотографиях каждое волокно содержит центральный светлый (аморфный) компонент, образованный эластином и периферический (микрофибриллярный) компонент, состоящий из волоконец толщиной 10–12 нм, образованных гликопротеином фибриллином;
– каждое эластическое волокно состоит из филаментозной части, образованной окситаланом, и аморфной части, представленной эластином (элаунином);
– расположены в дерме, легких, эластических хрящах, а также в крупных кровеносных сосудах (аорта), где образуют эластические сети, пластинки и эластические мембраны.
♥ Клетки рыхлой волокнистой соединительной ткани Фибробласты (fibroblasti) – самые многочисленные клетки соединительной ткани, производящие компоненты межклеточного матрикса;
– веретеновидные, с длинными тонкими концами, если они в активном состоянии; в покое фибробласты становятся уплощенными и приобретают несколько коротких отростков, превращаясь в фиброциты и ретикулоциты (reticulocytus);
– ядро обычно светлое, овальное, содержит мелкодисперсный хроматин и два ядрышка;
– на электронных микрофотографиях видно активные фибробласты имеют более развитые гранулярную эндоплазматическую сеть и комплекс Гольджи, чем неактивные клетки.
Функции: синтез межклеточного вещества и его компонентов (коллагена и гликозаминогликанов), участие в репаративных процессах, в частности, в заживлении ран.
Фиброциты (fibrocyti) – конечные формы развития фибробластов, не способные к пролиферации:
– узкие веретенообразные клетки с длинными тонкими, часто уплощенными крыловидными отростками;
– ядро веретенообразное, плотное (с преобладанием гетерохроматина), занимает большую часть клетки;
– цитоплазма содержит слаборазвитую гранулярную эндо-плазматическую сеть, значительное количество лизосом, липофусциновых гранул.
Функции: регуляция метаболизма и поддержание стабильности межклеточного вещества.
Фиброкласты (fibroclasti) – клетки фиброцитарного ряда, особенно многочисленные в молодой (грануляционной) соединительной ткани и рубцах, подвергающихся обратному развитию:
– цитоплазма содержит многочисленные вакуоли c литическими ферментами и коллагеновые фибриллы на различных стадиях лизиса.
Функция: разрушение межклеточного вещества соединительной ткани, чем обеспечивается ее перестройка и инволюция.
Миофибробласты (myofibroblasti) – особые клетки, занимающие по своему строению и функции промежуточное положение между типичными фибробластами и гладкими миоцитами:
– более половины объема их цитоплазмы занимают элементы сократительного аппарата;
– в цитоплазме выявляются виментин, актин и десмин гладко-мышечного типа;
– по ультраструктурной организации близки к гладким мышцам, хотя и не окружены базальной мембраной;
– в большом количестве обнаруживаются в молодой регенерирующей соединительной (грануляционной) ткани ран, в рубцах, мышечной оболочке матки при беременности;
– в ходе заживления раны одни миофибробласты постепенно погибают (апоптоз), другие замещаются типичными фибробластами и фиброцитами.
Функция: активное участие в репаративных процессах – образуют коллаген III типа, который заполняет и связывает поврежденные участки соединительной ткани. Сокращаясь, они стягивают края раны, уменьшая ее размеры;
Макрофаги (macrophagi) – главные фагоциты соединительной ткани, ответственные за удаление чужеродного материала и участие в иммунном ответе (рис. 4.2):
– выделяют оседлые (покоящиеся) и блуждающие макрофаги (гистиоциты);
– образуются в костном мозге, циркулируют в кровеносном русле в виде моноцитов, а затем мигрируют в соединительную ткань, где выполняют свои главные функции;
– сферические клетки диаметром от 10 до 14 мкм (по поступлении в соединительную ткань), обладающие слабо базофильной цитоплазмой;
– на электронных микрофотографиях клетки имеют ровные контуры, редкую эндоплазматическую сеть и немногочисленные включения;
Рис. 4.2. Макрофаг. ×14 000.
1 – ядро; 2 – цитоплазма; 3 – филоподии; 4 – лизосомы; 5 – фагосома; 6 – комплекс Гольджи; 7 – митохондрия.
– после активации в макрофагах появляются филоподии, фагосомы, вторичные лизосомы и остаточные тельца.
Функции: облигатный фагоцитоз, т. е. распознавание, поглощение и переваривание поврежденных, опухолевых и погибших клеток, компонентов межклеточного вещества, а также экзогенных материалов и микроорганизмов; участие в иммунных реакциях посредством захвата, процессинга (переработки) антигенов и представления их лимфоцитам; регуляция деятельности клеток других типов (фибробластов, тучных клеток и т. д.).
Гигантские клетки чужеродных тел – многоядерные массы слившихся макрофагов, окружающие чужеродное тело.
Оседлые гистиоциты – мелкие уплощенные клетки, прикрепленные к коллагеновым волокнам;
– имеют удлиненную или отростчатую форму с четкими границами;
– ядро небольшое темное, цитоплазма содержит слаборазвитые органеллы.
Блуждающие (активные) гистиоциты имеют отростчатую (реже округлую) форму с неровными четкими контурами:
– ядро светлое, имеет ядрышко;
– цитоплазма содержит многочисленные лизосомы, фаголизосомы и развитые элементы цитоскелета;
– на плазмолемме в большом количестве находятся рецепторы цитокинов, гормонов, хемоаттрактантов, а также адгезивные молекулы, обеспечивающие контактные взаимодействия гистиоцитов с другими клетками или компонентами межклеточного вещества;
– обладают высокой подвижностью и фагоцитирующей активностью.
Лимфоциты (lymphocyti) – клетки, мигрировавшие из кровеносного русла в соединительную ткань.
Типы: Т-лимфоциты отвечают за инициирование клеточного иммунного ответа. В-лимфоциты, будучи активированными, дифференцируются в плазмоциты, обеспечивающие гуморальный иммунитет, а также «нулевые» клетки, не имеющие поверхностных рецепторов.
Расположены по всему телу в субэпителиальной соединительной ткани. Скопления лимфоцитов находятся в стенке бронхов, желудочно-кишечного тракта и особенно в местах хронических воспалительных процессов.
Плазмоциты (plasmocyti) – производящие антитела клетки, образующиеся из активированных В-лимфоцитов:
– овоидные, содержат эксцентрично расположенное ядро с глыбками хроматина, которые придают ему вид колеса со спицами;
– цитоплазма сильно базофильная из-за хорошо развитой гранулярной эндоплазматической сети. Область, окружающая ядро, выглядит бледной и содержит клеточный центр и комплекс Гольджи;
– на электронных микрофотографиях видны развитая гранулярная эндоплазматическая сеть и выраженный комплекс Гольджи, что отражает активный синтез белка, происходящий в клетках.
Функция: синтез иммуноглобулинов (антител), обеспечивающий гуморальный иммунитет.
Эозинофильные (ацидофильные) гранулоциты (granulocyti eosinophilici) – клетки крови, мигрировавшие из нее в соединительную ткань.
Функция: фагоцитируют комплексы антиген – антитело и способствуют уничтожению паразитов.
Базофильные гранулоциты, или тканевые базофилы (granulocyti basophilici):
– находятся около мелких кровеносных сосудов. Имеют небольшое овальное, бледно окрашенное ядро; их цитоплазма наполнена крупными, интенсивно окрашенными метахроматическими гранулами;
– на электронных микрофотографиях определяются складчатая поверхность, хорошо развитый комплекс Гольджи, слаборазвитая гранулярная эндоплазматическая сеть и многочисленные плотные пластинчатые гранулы;
– гранулы содержат гепарин, гистамин, лейкотриены, эозинофильный хемотаксический фактор, эйкозаноиды (лейкотриены, простагландины, простациклины и др.);
– имеют иммуноглобулин Е на наружной плазмолемме.
Функции: участие в анафилактических (аллергических) реакциях, свертывании крови; гомеостатическая, защитная и регуляторная.
Перициты (pericyti):
– меньше, чем фибробласты, но трудно отличимы от них;
– расположены в основном вдоль капилляров;
– на электронных микрофотографиях выявляются деконденсированный хроматин, немногочисленные митохондрии и очень слаборазвитая гранулярная ЭПС.
Функция: до конца неясна, хотя некоторыми исследователями высказывается мысль об их участии в регуляции просвета капилляров, а также в пластических процессах восстановления целостности стенки сосудов микроциркуляторного русла.
Адипоциты (adipocyti) однокамерные и многокамерные.
У однокамерных адипоцитов цитоплазма сжата жировой каплей до тонкого ободка по периферии клетки, ядро, уплощенное смещено к этому ободку.
Функции: синтез и накопление жира, формируя белую жировую ткань.
Многокамерные адипоциты содержат множество мелких жировых капель, группы этих клеток формируют бурую жировую ткань.
Функции: синтез и хранение жира.
Пигментные клетки (cellulae pigmentosae) имеют нейральное происхождение (из нервного гребня);
– располагаются в различных отделах организма (кожа, половые органы, нервная система и т. п.);
– имеют отростчатую форму, цитоплазма содержит меланин;
– выделяют меланоциты, которые вырабатывают пигменты, и меланофоры, способные лишь накапливать его в цитоплазме;
– по характеру содержимого подразделяются на хроматофороциты, меланофороциты, гемосидерофороциты и липохромофороциты.
Функции: синтез и накопление пигментов, защитная.
♥ Плотная волокнистая соединительная ткань:
– содержит больше волокон, но меньше основного вещества и клеток, чем рыхлая соединительная ткань;
– расположение пучков волокон определяет, относится ли ткань к плотной неоформленной или к плотной оформленной соединительной ткани.
Плотная неоформленная соединительная ткань характерна для собственно кожи и капсул многих органов:
– волокна располагаются в различных направлениях, создавая сетевидную трехмерную структуру;
– содержит фибробласты, тучные клетки, макрофаги и перициты.
Плотная оформленная соединительная ткань образует сухожилия, связки и мембраны (рис. 4.3):
– волокна собраны в параллельные пучки. Узкие пространства между пучками волокон заняты редкими фибробластами.
Рис. 4.3. Плотная волокнистая оформленная соединительная ткань. ×240.
А – сухожилие: 1 – тендиноциты; 2 – пучки коллагеновых волокон 1– го порядка; 3 – эндотеноний; 4 – пучки коллагеновых волокон 2– го порядка.
Б – сухожилие; поперечный разрез: 1 – перитеноний; 2 – эндотеноний; 3 – тендиноциты; 4 – пучки коллагеновых волокон 1-го порядка; 5 – пучки коллагеновых волокон 2-го порядка.
4.1. Соединительная ткань со специальными свойствами
Слизистая соединительная ткань – тип рыхлой соединительной ткани, наблюдается у эмбриона (в глубоких слоях кожи и пупочном канатике). Содержит крупные звездообразные фибробласты и желеобразное основное вещество с некоторым количеством коллагеновых волокон.
Эмбриональная соединительная ткань состоит из звездчатых, бледно окрашивающихся мезенхимных клеток, погруженных в гелеобразное аморфное основное вещество, содержащее небольшое количество широко разбросанных волокон (в основном ретикулярных). В этих полипотентных мезенхимных клетках часто наблюдаются фигуры митоза.
Ретикулярная соединительная ткань – пучки тонких, мелких коллагеновых волокон, которые окрашиваются в черный цвет нитратом серебра. Расположена вокруг синусоидов печени и формирует строму лимфатических органов. Кроме ретикулярных клеток, имеет много блуждающих клеток (лейкоциты, макрофаги и т. п.).
Жировая соединительная ткань может быть белой (однокамерной) или бурой (многокамерной).
Белая жировая ткань запасает жир в крупных жировых клетках, разделяется на доли и дольки тонкими листками фиброзной соединительной ткани; богато васкуляризована и иннервирована.
Бурая жировая ткань состоит из многокамерных адипоцитов, которые содержат многочисленные митохондрии; имеется в основном у новорожденных и животных, впадающих в спячку. Также хорошо кровоснабжается и иннервируется.
Функция: выделяет тепло, разобщая клеточное дыхание и окислительное фосфорилирование.
Тесты и вопросы для самоконтроля
1. На гистологическом препарате рядом с тканевыми базофилами видно большое количество гранул. Какие вещества выделились из клеток и как называется этот процесс?
2. Вокруг капилляров располагаются клетки с базофильной зернистостью. Как называются эти клетки, что они выделяют и каково их влияние на функциональное состояние капилляров?
3. Известно, что кровяные пластинки (тромбоциты) принимают участие в процессе свертывания крови. Какие клетки соединительной ткани препятствуют этому?
4. Под влиянием ультрафиолетовых лучей изменился цвет кожи. Какие клетки соединительной ткани принимают участие в этой реакции?
5. У больного в межклеточном веществе увеличено количество гликозаминогликанов. Какие клетки соединительной ткани принимают участие в этом процессе?
6. Под кожу попало инородное тело. Какова будет реакция рыхлой соединительной ткани и какие клетки в ней участвуют?
7. У человека при авитаминозе в фибробластах рыхлой волокнистой соединительной ткани нарушен синтез белка тропоколлагена. Какие изменения будут отмечены в межклеточном веществе?
8. В рыхлой волокнистой соединительной ткани нарушено образование основного вещества. Нарушением функций каких основных клеток может быть вызвано это явление?
9. При использовании светового микроскопа на препарате рыхлой волокнистой соединительной ткани видны овальные клетки средних размеров, с круглым ядром, хроматин в котором расположен в виде колесика со спицами. На электронограмме видна очень хорошо развитая гранулярная цитоплазматическая сеть. Как называются эти клетки?
10. В месте внедрения инородного тела в организме возникает воспаление с участием клеток крови и рыхлой волокнистой соединительной ткани. Какие клетки крови и соединительной ткани будут обнаружены в очаге воспаления?
11. На препарате видны овальные клетки в виде пустых ячеек с уплощенным ядром, расположенным вблизи клеточной мембраны. Какие это клетки и что они образуют?
12. При исследовании соединительной ткани видна клетка с хорошо выраженной специфической базофильной зернистостью. Как называется эта клетка?
13. Известно, что клетки рыхлой волокнистой соединительной ткани имеют различный генез. В условном эксперименте в период гисто-и органогенеза разрушено развитие клеток, производных мезенхимы. Нарушение развития каких клеток рыхлой волокнистой соединительной ткани будет наблюдаться при этом?
14. Гигантские клетки чужеродных тел – это объединение: а) макрофагов, б) лимфоцитов, в) фибробластов, г) адипоцитов.
Ответы
1. Серотонин, гистамин; дегрануляция.
2. Тканевые базофилы; гистамин, выделяемый этими клетками, способствует расширению капилляров и увеличению проницаемости их стенок.
3. Тканевые базофилы, эндотелиоциты.
4. Пигментные клетки.
5. Фибробласты, тканевые базофилы.
6. Воспалительная; нейтрофилы, макрофаги, фибробласты.
7. Нарушается процесс формирования коллагеновых волокон.
8. Фибробластов, фиброцитов, тканевых базофилов.
9. Плазматические клетки.
10. Нейтрофилы, лимфоциты, макрофаги, фибробласты.
11. Жировые клетки, жир.
12. Тканевой базофил.
13. Фибробластов.
14: а) гигантские клетки чужеродных тел образуются при слиянии макрофагов.