10.4. Структурная организация секреторного процесса

Секретообразование тесно связано с функционированием се­креторных клеток альвеолярного эпителия и их структурных ком­понентов. Наиболее важные звенья в цепи клеточных процессов, обеспечивающих образование и выделение из клетки секреторно-

го продукта, следующие: а) синтез различных типов РНК (рРНК, мРНК, тРНК), обусловленный генетической информацией, со­держащейся в ядре; б) участие мРНК и тРНК в синтезе белка на рибосомах (полисомах); в) деятельность структур эндоплазма™ -ческого ретикулума в сегрегации и перемещении секреторного продукта; г) концентрация и «упаковка» секреторного продукта структурами комплекса Гольджи.

Понятие «организация секреторного процесса» включает и стро­гую регламентацию секретообразования. Многообразные процес­сы синтеза и преформирования первичных и промежуточных форм секреторного продукта строго локализованы и проходят в опре­деленные промежутки времени. Эта пространственно-временная последовательность обязательно укладывается в рамки секретор­ного цикла. Весьма важной особенностью многих клеток является изменение их морфологических параметров на всех его этапах. Методы электронной микроскопии и авторадиография, а также цитофизиологические наблюдения в ходе прижизненного иссле­дования позволили выявить конкретные этапы секреторного цик­ла: 1) поступление веществ — предшественников секрета в тело клетки; 2) синтез первичного секрета; 3) внутриклеточный транс­порт, дальнейшая обработка и накопление секреторного продук­та; 4) удаление из клетки, выведение секрета (экструзия). Таким образом, секреторный цикл — это последовательное про­хождение клеткой стадий метаболических и структурных пере­строек, обеспечивающих полное превращение секреторного про­дукта от поступления веществ-предшественников до вывода из тела клетки готового сформированного продукта секреции.

Изменения, происходящие в секреторном эпителии при ин­тенсификации секреции, указывают на то, что некоторые процес­сы приходятся на начало секреторного цикла — активация ядер­ного аппарата совпадает с интенсификацией транспортных про­цессов. На первых этапах секреторного цикла, сразу после удале­ния ранее синтезированного секрета, происходит значительное увеличение объема секреторных клеток и изменение их формы от уплощенной к цилиндрической; при одновременной интенсифи­кации транспортных и синтетических процессов меняется био­электрическая активность клетки: Функциональное набухание обусловлено быстрым поступлением в клетку осмотически актив­ных веществ — глюкозы, аминокислот и электролитов. Удлинение эпителиальных клеток связано с сократительной активностью внутриклеточных цитоскелетных структур: разрушение их с помо­щью колхицина предупреждает изменение формы клеток.

На начальных стадиях секреторного цикла в несколько раз уси­ливается активность таких транспортных ферментов, как, напри­мер, щелочная фосфатаза. С увеличением объема цитоплазмы секреторной клетки совпадает повышение уровня содержания РНК. Новообразование РНК и транспорт ее в цитоплазму вызва-

406

407

ны, в свою очередь, активацией генома клетки. Интенсифика­ция транскрипционной активности хроматина проявляется в по­вышении содержания деконденсированного хроматина и усиле­нии связывания флюоресцентных индикаторов, указывающих на дерепрессию определенных участков генома.

В ходе секреторного цикла на полисомах, расположенных на поверхности каналов эндоплазматического ретикулума, происхо­дит синтез пептидных цепей. В полисоме на одну молекулу мРНК приходится несколько рибосом; образование полисомных комп­лексов обеспечивает наиболее эффективное использование мРНК. Пройдя через одну и ту же серию кодонов мРНК, рибосомы синте­зируют однотипный белок. На рибосомах синтез белка осущест­вляется за 2...3 мин, в течение следующих 10 мин меченые амино­кислоты обнаруживаются в составе пептидной или белковой моле­кулы в просвете каналов эндоплазматического ретикулума. В клет­ках молочной железы эндоплазматический ретикулум участвует и в синтезе молочного жира.

Затем секреторный продукт поступает в комплекс Гольджи, где полипептидные цепи формируют мицеллы казеина за счет образо­вания фосфатных и кальциевых связей. Структуры комплекса Гольджи осуществляют еще одну функцию секреторной клетки — синтез молочного сахара (лактозы). Лактоза, сформированная за время прохождения компонентов комплекса Гольджи, по цито­плазме вместе с гранулами казеина переходит в полость альвеолы при опорожнении везикул. Очевидно, это наиболее удачный путь выхода молочного сахара из клетки, поскольку лактоза неспособ­на проникать через клеточную мембрану.

Располагающийся в конденсирующих везикулах комплекса Гольджи секреторный продукт, состоящий из казеина и лактозы, а также липидные глобулы для выведения из клетки перемещаются в ее апикальную зону. Это направленное перемещение связано с электрической поляризацией клеток альвеолярного эпителия: внут­риклеточные везикулы перемещаются к положительному полюсу клетки. При действии физиологически активных веществ, усилива­ющих выделение секрета из клеток, развивается гиперполяризация клеточной мембраны, усиливающая степень поляризации клетки. Вместе с этим в процессах выведения секрета за пределы секретор­ной клетки, несомненно, участвуют сократительные элементы: ци-тоскелета при обработке молочной железы колхицином, вещест­вом, разрушающим микротрубочки, экструзия прекращается.

Электронномикроскопическое исследование секреторных кле­ток позволяет детализировать процесс удаления секрета. Крупная жировая капля (глобула) приближается к апикальной мембране и облекается ею. По мере увеличения контакта с плазматической мембраной капля все больше выступает в просвет альвеолы. Оги­бая жировую каплю, плазматическая мембрана сужается у основа­ния и перешнуровывается, а затем отрывается и попадает в по-

лость альвеолы. Выведение из клетки белка и лактозы происходит иначе: заключенные в мембраны конденсирующие вакуоли подхо­дят к апикальной мембране. Мембрана вакуоли соединяется с плаз­матической мембраной, затем полость вакуоли полностью раскры­вается и ее содержимое опорожняется в просвет альвеолы. Заметим, что плазматическая мембрана после того, как ее часть пошла на по­крытие молочного жирового шарика, восстанавливается за счет расправления на апикальной ее поверхности стенки везикулы, при­носящей белковые секреторные гранулы. Следует подчеркнуть, что декапитация и, следовательно, апокриновый тип секреции в мо­лочной железе не происходит. Белок выходит из клетки по мер-окриновому типу, а для удаления жира используется леммокрино-вый (лат. lemma — оболочка) принцип экструзии.

Альвеола — структурно-функциональная единица молочной же­лезы. Как показали исследования на культивированных изолиро­ванных клетках молочной железы, уровень их секреции оказывает­ся значительно ниже, чем в клеточном сообществе. То есть для со­хранения секреторной функции железистых органов и, в частности, молочной железы, необходима целостность клеточного комплекса как функциональной единицы. Для большинства экзокринных же­лез, включая молочную, такой «неделимой» единицей является аль­веола или ацинус. При анализе принципов объединения клеток в альвеолярном комплексе наиболее важными являются межклеточ­ное взаимодействие и последовательность развития реакций в от­дельных компонентах клеточного ансамбля.

Взаимодействие между секреторными клетками обусловлено функционированием межклеточных контактов, расположенных на сопредельных поверхностях клеток. При внутриклеточной инъекции флюоресцентной метки в одну из клеток альвеолы уже через 10...15 мин флуорохром обнаруживается в 2...3 распо­ложенных рядом клетках, что свидетельствует о существовании межклеточного обмена крупными молекулами. При развитии физиологических реакций альвеолы первыми реагируют (около 25 % клеток), и только затем через 10... 15 мин в реакцию вовле­каются остальные клетки. Система высокопроницаемых кон­тактов объединяет клетки в функциональный синцитий при со­хранении клеточной обособленности. При повреждении сосед­них клеток оставшиеся целыми клетки «отключают» высоко-проницаемые контакты и распространение информации по альвеоле прекращается.

Барьерные свойства секреторного эпителия формируются за счет наличия специального замыкательного комплекса плотного контакта, расположенного на границе между апикальной и лате­ральной зонами клеточной мембраны. Через альвеолярный барьер i ie проникают специальные вещества (пероксидаза и флуоресцеин натрия). Все вещества, попадающие в просвет альвеолы, обяза­тельно должны пройти через секреторную клетку.

408

409

Взаимодействие между миоэпителиальными и секреторными клетками возникает в ходе функционального сопряжения процес­ сов выведения ранее синтезированного молока и включения кле­ ток альвеолярного эпителия в новый секреторный цикл. Выве­ дение молока из полости альвеол и возбуждение секреторного процесса в железистых клетках воспроизводится гормоном ней- рогипофиза — окситоцином и медиатором нервной системы — ацетилхолином. Кроме того, при блокаде М-холинорецепторов реакция клеток альвеолярного эпителия не развивается, хотя со­ кращения миоэпителия и выведение молока из полости альвеолы происходят. В миоэпителиальных клетках на основании гисто­ химического исследования выявлена возможность синтеза аце- тилхолина, обнаружена активность специфического фермента ацетилхолинтрансферазы. Кроме того, нарушение синтеза аце- тилхолина приводит к отсутствию реакций секреторного эпите­ лия, и только введение его извне восстанавливает секрецию. Си­ стема инактивации ацетилхолина представлена в молочной же­ лезе холинэстеразами, среди которых обнаружены как ацетилхо- линэстераза, так и ацилгидролазы. Действие антихолинэстераз- ных препаратов, предупреждающих гидролиз ацетилхолина, обес­ печивает потенцирующий эффект. Таким образом, можно гово­ рить о существовании своеобразного механизма передачи регу­ лирующих влияний с сократительной структуры альвеолы (мио- эпителиальной клетки) на секреторные клетки с помощью меди­ атора (ацетилхолина), который синтезируется в миоэпителии и выделяется в пространство между секреторной и миоэпителиаль- ной клетками и улавливается холинрецепторами на мембране | секреторной клетки (рис. 10.2). ^;

Сокращение миоэпителиальных клеток развива- > ется при действии окситоцина и ацетилхолина, причем клетки об- \ ладают самостоятельными окситоциновыми и холинорецептора- i ми. Атропин не прекращает сократительной реакции альвеолы, а совместный эффект действия ацетилхолина и окситоцина оказы­вается сильнее, чем каждого из них в отдельности. Существенное изменение сократительной активности миоэпителия наступает под влиянием катехоламинов, блокирующих сокращения альвеол в ответ на действие окситоцина. Подавление сокращений миоэпи-телиальной клетки связано с реакцией Р-адренорецепторов, пре­дотвращающих последующую сократительную активность. Сокра­щения миоэпителия развиваются при деполяризации мембраны, в том числе и под действием электрического тока с длительностью импульса не менее 350 мс.

Сократительный аппарат миоэпителиальных клеток аналоги- < чен таковому у клеток гладкой мускулатуры и представлен мио-фибриллами, заполняющими тело и отростки клеток. Каждая мио-фибрилла построена из ориентированных в продольном направ­лении миофиламент толщиной от 50 до 80 нм. Обнаруживается

410

Рис. 10.2. Схема межклеточных взаимоотношений в альвеолах молочной железы:

МЭП— миоэпителиальная клетка; ЯГ—секреторная клетка; ПА — по­лость альвеолы; К— капилляр; В —везикулы; ЖК— жировая клетка; ФБ — фибробласт; НВ — нервы

центральная линия прикрепления — аналог Z-мембраны. Наряду с аналогом Z-мембраны выявлены электронноплотные и элект-роннопрозрачные участки, подобные дискам А и I. Соединенные друг с другом и с Z-мембраной миофиламенты заполняют про­странство отростков миоэпителиальных клеток, причем в месте прикрепления к плазматической мембране увеличена электронная плотность хемидесмосома. Сокращения миоэпителия связаны с повышением концентрации кальция внутри клетки. Обнаружено два места депонирования ионизированного кальция — это каналы эндоплазматического ретикулума и примембранные везикулярные структуры. При действии окситоцина и развитии сокращения миоэпителиальной клетки ионизированный кальций обнаружива­ется в пространстве между миофиламентами.

Кровоснабжение альвеол существенно меняется в ходе секреторного цикла, причем расширение микрососудов и раскрытие дополнительных капилляров обеспечивают рабочую гиперемию органа. Регистрация кровенаполнения сосудов, окру­жающих альвеолу, позволяет обнаружить наличие двухфазной реакции кратковременной вазоконстрикции (сужения сосудов), обусловленной действием окситоцина (структурного аналога вазопрессина) и длительной вазодилятацией (расширением сосу­дов). Интенсивность секретообразования тесно связана с полно­ценным кровоснабжением органа: объемный кровоток значитель­но возрастает при становлении лактации и увеличении молочной продуктивности в лактационный период. Нарушение образования

411

молока при гипогалактии обычно связано и с отклонениями в ге­модинамике. По данным реологического исследования, сущест­венно снижается амплитуда пульсовой волны, сглаживаются ка-такрота и анакрота, что указывает на спазм микрососудов молоч­ной железы. Вместе с этим падение молочной продуктивности со­провождается снижением кожной температуры молочной железы наО,5...1,5°С.