Предисловие

Вид материала

Документы

Содержание Структура гладкомышечных клеток и механизмы сокращения миометрия

Подобный материал:

• Содержание предисловие  3 Введение, 2760.07kb.
• Томас Гэд предисловие Ричарда Брэнсона 4d брэндинг, 3576.37kb.
• Электронная библиотека студента Православного Гуманитарного Университета, 3857.93kb.
• Е. А. Стребелева предисловие,, 1788.12kb.
• Breach Science Publishers». Предисловие. [3] Мне доставляет удовольствие написать предисловие, 3612.65kb.
• Том Хорнер. Все о бультерьерах Предисловие, 3218.12kb.
• Предисловие предисловие petro-canada. Beyond today’s standards, 9127.08kb.
• Библейское понимание лидерства Предисловие, 2249.81kb.
• Перевод с английского А. Н. Нестеренко Предисловие и научное редактирование, 2459.72kb.
• Тесты, 4412.42kb.

^

СТРУКТУРА ГЛАДКОМЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК И МЕХАНИЗМЫ СОКРАЩЕНИЯ МИОМЕТРИЯ

Прежде чем перейти к описанию физиологических процессов, лежащих в основе остановки кровотечения при отделении последа, мы считаем целесообразным рассмотреть современные представления о структуре и функции органов, состоящих из гладкомышечных волокон, без знания которых будет трудно понять многие вопросы нарушения моторной функции матки. Моторная функция матки изучалась в основном методом клинического наблюдения и довольно простых экспериментов. Интимные механизмы сокращения матки и по настоящее время остаются малоизученными, хотя знание их могло дать возможность не эмпирически, а научно обоснованно воздействовать на этот орган в динамике беременности и особенно в родах.

Анатомическим субстратом сокращения гладкой мускулатуры является мышечная клетка. Мышечные клетки матки имеют веретенообразную форму в диаметре 5—8 μ, длиною от 20 до 100 μ. Во время беременности, под воздействием гормонов фетоплацентарного комплекса, клетки миометрия достигают длины 500—800 μ, ширины 8—13 μ и толщины 4—6 μ. Каждая клетка имеет собственную плазматическую мембрану, которая интимно соприкасается с волокнистой межклеточной тканью, разделяющей отдельные клетки. Клеточные мембраны могут подходить близко друг к другу и даже соединяться в отдельных клетках, однако полного слияния мембран на большом протяжении не наблюдается. Объем гладкомышечных клеток достигает 3500 мк³, площадь — 4500 мк² (Merrilles, 1968). Сегодня уже не вызывает сомнения, что мышечные клетки матки не образуют истинного синцития, а являются самостоятельными структурными образованиями с четко очерченными цитоплазматическими мембранами.

Мышечные клетки образуют продольно расположенные мышечные пучки. Мышечный пучок миометрии человека является основной структурой, определяющей ее моторную функцию. При различных физиологических состояниях женского организма мышечные клетки и мышечные пучки имеют различные морфологические особенности, роль и значение которых остаются еще и до сего времени недостаточно изученными. Установлено (Gansler, 1967), что половые гормоны (эстрогены и прогестерон) вызывают различные морфологические реакции в мышечных клетках и мышечных пучках Воздействие эстрогенов сопровождается появлением клеток с различным расположением и свойствами. Выявлены две основные группы клеток: а) светлые, расположенные продольно и под углом, б) темные, располагающиеся в косом направлении, имеющие отростчатую структуру. В динамике развития беременности и под воздействием прогестерона превалируют клетки 2-й группы, среди которых появляются шиловидные. Ко времени родов увеличивается количество клеток отростчатой структуры, наличие которых характерно для эстрогенной фазы влияния половых гормонов. Можно только предположительно оценивать значимость морфологических изменений мышечных клеток и их мембран при различных физиологических состояниях организма. Увеличение клеток отростчатой структуры под действием эстрогенов, по-видимому, сопряжено с повышением возбудимости и сократительной функции этого органа. Наличие отростков на поверхности клеток может увеличивать их контакт в мышечных пучках и облегчать распространение возбуждения. Более плотная структура цитоплазмы может свидетельствовать о максимальном накоплении белка, в том числе и актомиозинового комплекса, определяющего механическую активность мышечного органа. Межклеточное вещество, заполняющее пространство между отдельными клетками, имеет большое функциональное и опорное значение. Обмен клетки и электрический заряд мембраны зависит от функционального состояния межклеточных структур, которые соединены с лимфатической системой и осуществляют обмен ткани данного органа через капиллярную систему сосудов. В динамике беременности и в родах эта структура значительно меняется, однако сведения о ее функции недостаточны.

Цитоплазматическая мембрана мышечных клеток матки представляет сложное структурное и функциональное образование, имеющее наружную и внутреннюю поверхность. Мембраны клеток — это сложные образования с высокой организацией функции, определяющие специфические реакции клетки на внешние и внутренние стимулы. Внутри клетки расположены структурные образования, отделенные от цитоплазмы мембранами, для которых цитоплазма является внешней средой.

В биологических мембранах непрерывно происходят биохимические и биофизические реакции, обеспечивающие транспорт и превращение веществ клеткой, ее субклеточными структурами и межклеточным сектором. В мембранах клеток находятся активные ферментные комплексы, которые обеспечивают все функции клетки, связанные с особенностями функции органа и потребностями организма в целом. Реализация любого раздражителя (нервного, гуморального, биофизического) происходит через клеточные мембраны, которые проявляют как общие для биологических объектов реакции клетки, так и сугубо индивидуальные, определяющие функциональную специфичность клеточных структур данного органа.

Согласно теории Sutherland (1968), реализация гуморального стимула (раздражителя) на клетки-мишени (клетки, специфически реагирующие на гормон) осуществляется через систему гормонального посредника и систему рецепторных белков мембран, в которых реализация эффекта происходит через циклический аденозинмонофосфат (3¹, 5¹-АМФ). Как было показано нами (Бакшеев Н. С. и соавт., 1973, 1974), содержание 3¹, 5¹-АМФ в мышечных клетках экспериментальных животных определяется половыми гормонами, причем прогестерон увеличивает накопление аденозинмонофосфата до уровня беременности, а эстроген снижает до уровня его содержания в родах. Наши исследования подтверждают предположение Jensen, Vennered (1961); Diamond, Brody (1966) о том, что сам посредник (циклический 3¹, 5¹-АМФ) оказывает непосредственное влияние на контрактильную систему белков клетки матки. Мембраны мышечных клеток матки, опосредуя действия половых гормонов, регулируют контрактильную систему.

Наружная поверхность плазматических мембран мышечных клеток матки может быть гладкой или иметь различной формы отростки и выпячивания как наружу, так и внутрь, образуя различной длины каналы. Вокруг клетки располагается базальная мембрана, состоящая из соединительнотканного вещества и ретикулиновых волокон, покрывающих почти полностью клетку (имеются участки, не покрытые базальной мембраной). Толщина цитоплазматических мембран находится в пределах 60—80 Å. В межклеточном веществе и цитоплазме размещаются пиноцитотические пузырьки, которые подобно контейнерам осуществляют перемещение в обоих направлениях синтезированного материала, ионы, различные молекулы. Эта циркуляционная система, в которой мембрана принимает активное участие, называется пиноцитозом.

Мы уже отметили выше, что мышечные клетки в зависимости от гормональных влияний могут иметь различную оптическую плотность. Клетки с большей оптической плотностью (темные клетки) обычно располагаются на большем расстоянии друг от друга и имеют большее число пиноцитотических пузырьков, чем светлые клетки, что, по-видимому, связано с различным функциональным их состоянием. Клеточные и внеклеточные пиноцито-тические пузырьки перемещаются внутрь клетки, а из нее во внеклеточное пространство через цитоплазматическую мембрану путем выпячивания ее стенки и образования своеобразного замкнутого канала Биофизический механизм изучен недостаточно.

Следовательно, систему пиноцитоза можно рассматривать как одну из основных систем клетки, обеспечивающей ее биологические функции. Система пиноцитоза и поверхностная структура мембран мышечных клеток (гладкая, шиловидная) зависит от влияния гормонов фетоплацентарного комплекса и имеет прямое отношение к сократительной функции клетки.

Внутри клетки находится эндоплазматическая сеть и структурные образования, получившие название мембранных структур (митохондрии, микросомы, аппарат Гольджи и др.). Структура и функция эндоплазматического ретикулума, митохондрий и микросомальных образований в значительной степени изменяется в зависимости от влияния эстрогенов или прогестерона. У крыс с удаленными яичниками эстроген (10 мкг) уже через 6 часов стимулирует увеличение числа рибосом, митохондрий и эндоплазматического ретикулума и к 72–96 часам — комплекс Гольджи (Friederici, De Cloux, 1968; Bo, Oder, Rothrock, 1968). Отмечено также значительное накопление пиноцитотических пузырьков и электронноплотных частиц в цитоплазме клеток к 6–12 часам от начала введения гормона. С наступлением беременности наблюдаются изменения, близкие к описанным выше. Эти данные еще раз убеждают нас в том, что сократительная функция мышечных клеток матки человека и животных регулируется половыми гормонами, а во время беременности и родов — гормонами фетоплацентарного комплекса. Различные соотношения эстрогенов и прогестерона определяют в различной степени функции контрактильной системы клетки, ее возбудимость и физиологическую активность. Эндоплазматический ретикулум мышечных клеток под воздействием половых гормонов меняется в структурном отношении, как и другие образования клетки. Различают гладкий и шероховатый (гранулярный) ретикулум. Под действием эстрогена у кастрированных животных увеличивается объем гладкого ретикулума. Аналогичное состояние наблюдается и во время беременности при одновременном уменьшении шероховатого (Gansler, 1967). Эндоплазматический ретикулум осуществляет функции обмена между средой клетки и внутриклеточными структурами (рисунок 1.8).

Какова же роль субклеточных структур эндоплазматического ретикулума? В скелетной мускулатуре сетчатая система — саркоплазматический ретикулум — хорошо развита и, как полагают, участвует в проведении возбуждения от наружной мембраны к сократительному комплексу белков клетки. В гладких мышцах эндоплазматический ретикулум развит значительно слабее и вряд ли может выполнять функцию проведения возбуждения (Peachey, Porter, 1959). Однако, по-видимому, нельзя полностью исключить этого в динамике беременности и в родах, когда в клетках миометрия происходит значительное увеличение всех клеточных структур.

К очень важным структурным образованиям клетки следует отнести рибосомы и митохондрии. Рибосомы представляют гранулы диаметром 150 Å, располагаются в различных отделах цитоплазмы или на поверхности внутриклеточных мембранных структур. Функция рибосом — синтез белков и информационных РНК, служащих матрицей для этого синтеза. В клетках растущих тканей эти структуры представлены очень хорошо.

Рисунок 1.8

Митохондрии гладкомышечных клеток представляют мембранные структуры овоидной формы, размером до 0,2 μ. Скопление митохондрий наблюдается вблизи ядра, однако они встречаются и в других частях цитоплазмы. Митохондрии гладкомышечных клеток помимо двух слоев наружной мембраны имеют ряд внутренних выростов — кристы, которые значительно увеличивают активную площадь данной структуры (рисунок 1.9, 1.10).

Митохондрии являются своеобразной энергетической станцией клетки. Здесь сосредоточено большое число ферментных систем, наблюдается высокий уровень дыхания и фосфорилирования, обеспечивающих образование макроэргических фосфатов (АТФ), необходимых клетке для пластических процессов и выполнения сократительной функции.

Ядро гладкомышечной клетки — эллипсовидное образование, длина которого соответствует продольной оси клетки. Ядро располагается в центре клетки, размер которой в связи с беременностью увеличивается. Поверхность ядра гладкая, покрыта трехслойной мембраной. Ядерное вещество состоит из большого числа сложных образований, имеющих свойства передачи наследственной информации, редупликации клетки и генетической обусловленности биохимических процессов. Основными структурными биохимическими образованиями клетки являются рибонуклеиновые кислоты — ДНК и РНК.

Рисунок 1.9

Рисунок 1.10

Цитоплазма гладкомышечной клетки состоит из миофибрилл — волокнистых образований, расположенных вдоль продольной оси клетки. Отдельная миофибрилла делится в свою очередь на большое число нитей — протофибрилл. Эти образования состоят из молекулярных структур сократительного белка, получивших название миофиламентов. Размеры филаментов миофибрилл гладких клеток матки находятся в пределах 50 — 60 Å, что значительно меньше аналогичных образований мышц.

В миофиламент входит комплекс сократительных белков — актин и миозин.

В настоящее время не подлежит сомнению факт всеобщего признания механизма сокращения мышечных клеток скелетной мускулатуры в соответствии с теорией «скользящих нитей», разработанной Hanson и Haxley (1955). Электронномикроскопическими исследованиями доказано, что сократительные белки—актин и миозин расположены в миофибриллах в виде нитей двух видов; более толстые миозиновые и тонкие — актиновые. Число актиновых нитей во много раз превышает число миозиновых. Комплексы нитей сократительных белков (протофибрилл) имеют четкую организацию в скелетных мышцах. Толстая нить миозина построена из длинных L-образных молекул миозина, которые могут соединяться с соседними нитями актина. При сокращении происходит перемещение нитей в отношении друг друга, вследствие чего укорачивается каждый отдельный диск (А-диск), а вместе с этим и все мышечное волокно.

Функция гладкомышечных органов по механизму регуляции сокращения значительно отличается от скелетных мышц. Многие исследователи полагали, что актомиозин, выделенный из матки, обладает свойствами тоноактомиозина (Huys, 1961, 1963; Needham, Williams, 1963), с несколько иными ферментативными свойствами в сравнении с актомиозином скелетных мышц. Дальнейшие исследования показали, что общие биохимические и биофизические свойства актомиозина скелетных и гладких мышц не имеют существенных различий. Различия касаются особенностей структуры и функции актомиозина миометрия, возникающие только под влиянием воздействия половых гормонов.

В мышечных клетках матки отсутствует четкое пространственное расположение актомиозиновых филаментов в сравнении со скелетными мышечными волокнами. Это дало основание некоторым авторам (Gansler, 1961, 1967) отрицать теорию скольжения как биофизическую основу сокращения мышечной клетки. Gansler полагала, что сокращение клеток может проявляться вследствие набухания и отбухания коллоидного раствора актомиозина. Этот процесс обусловлен влиянием половых гормонов и кальция.

Изучение под электронным микроскопом продольных и поперечных срезов мышечных клеток миометрия в состоянии покоя, сокращения и действия половых гормонов показали наличие толстых миозиновых и тонких актиновых нитей сократительного белка при отсутствии строгой упорядоченности филаментов. Некоторые полагают, что возможно формирование миозиновых нитей к моменту сокращения клеток (Panner, Honig, 1967; Kelly, Rice, 1968). Механизм тонического сокращения гладкомышечных клеток, несмотря на структурные различия филаментов в сравнении со скелетной мускулатурой, имеет общий механизм сокращения — скольжение нитей актина и миозина.

Изучение структуры филаментов гладкомышечных клеток, их расположения и состояния указывает на значительную функциональную их вариабельность. В сокращенных клетках и находящихся в состоянии функционального покоя или после воздействия эстрогенами выявляются различия, что указывает на возможность формирования филамента или более четкого упорядочения его структуры в зависимости от функционального состояния органа. Выявленные филаменты в отростках мышечных клеток в меньшей степени упорядочены, чем в центральной части клеток.

Кроме филаментов в клетках миометрия выявлены плотные структуры, расположенные параллельно ее оси, и, по мнению Gansler (1967), имеют отношение к сократительной функции клеток. Как видно даже из неполного обзора сведений по морфологии гладкомышечных клеток, их структура является очень сложной, а регуляция сократительной функции малоизученной.

Мышечные клетки миометрия соединены в мышечные пучки, которые имеют трехслойное строение. В теле матки мышечные пучки расположены косо и продольно, в шейке матки — поперечно (кольцевидно) и продольно. Сосудистая сеть небеременной и особенно беременной матки при заполнении кровью под определенным давлением представляет мощную сеть, в щелевидных пространствах которой располагаются мышечные пучки. Щелевидные межсосудистые пространства матки не имеют четкой направленности, вследствие чего и мышечные пучки, заполняющие эти пространства, не имеют строгой направленности как в продольном, так и косых направлениях. Только в области шейки матки и частично в нижнем сегменте кольцевидная и продольная направленность выявляется более отчетливо. Суммация мышечного сокращения сопровождается укорочением длинника и поперечника матки, что создает необходимые условия для перемещения плода по родовому каналу. Замедление венозного оттока из сосудов миометрия вследствие сокращения мышечных пучков создает определенную «жесткость» сосудистому каркасу, в щелях которого располагаются мышечные пучки. Если возбуждение возникает у дна (у одного из углов) матки, то волна сокращения мышечных структур матки распространяется книзу и способствует опорожнению венозной сети от крови.

Пространство между миофибриллами и внутренней мембраной занято саркоплазмой, в которой расположены микросомы и митохондрии — субклеточные образования, обеспечивающие метаболизм клетки, необходимый для ее нормальной функции. Функция всех, субклеточных образований клетки строго координирована и специфична для миометрия. Их физиологическая функция определяется кодом генного аппарата клетки, однако энергетические уровни обмена и функционального состояния находятся под влиянием нейро-гуморальных факторов организма, внешней среды и динамического состояния сигнальных систем головного мозга.

В настоящее время можно считать доказанным, что структура гладкомышечных клеток не имеет строения синцития, имеющего протоплазматическую непрерывность, общность, благодаря наличию участков, где эти структуры сливаются. Клетки гладкомышеч ных волокон мочевого пузыря и матки мышей (Edwards, Ruska), толстой кишки и матки крыс (Gansler) имеют соединения в виде отростков, которые ранее принимались за протоплазматические мостки, что дало основание принимать их структуру как клеточносинцитиальную. Отростки клеток имеют четкую мембрану, которая сохраняется и в местах контакта клеток. Так, например, в гладкомышечных клетках кишечника мыши, находящегося в расслаб ленном состоянии, было обнаружено до 100 боковых участков не посредственного контакта одной клетки с другой. Места контак тов имеют форму, близкую к цилиндрической, и по своей площади занимают около 5% поверхности каждой клетки (Rhodin). Отрост ки не соединены, между ними имеются межмембранные пространс тва шириной до 100 Å. Следовательно, мембраны гладкомышечных клеток не контактируют непосредственно между собой на протя жении всей поверхности клеток, а большая их часть разделена интерстициальными пространствами. Полагают, что междуклеточ ный обмен происходит в местах контакта клеток. Наличие непосредственного контакта клеточных мембран (нексусов) облегчает электрохимическую передачу возбуждения в миометрии. Возник новение очага (очагов) возбуждения сокращения матки у ее дна должно повлечь распространение этого возбуждения в направле нии нижнего сегмента за сравнительно короткое время. Контакты мембран клеток создают единую электрохимическую цепь, по ко торой реализуется процесс возбуждения. Наличие мышечных пуч ков создает более четкую синхронизацию возбуждения.

Особый интерес представляет выяснение состояния интимной иннервации миометрия вне беременности, в динамике ее развития и в родах.

Ряд исследователей, изучая нейрогистологические структуры гладкой мускулатуры (Caesar, Edwards, Ruska; Caesar; Richardson; Neil и др.; Lane, Rhodin; Burnstok, Holman), не обнаружили непосредственного проникновения рецептора или аксона в мышечную клетку. В тканях матки, в которых проходит постгангли-онарное нервное волокно, отмечены места сближения аксона с мьн щечными клетками. В местах сближения аксонов и мышечных клеток в нервных структурах наблюдалось скопление везикул и митохондрий. На препаратах из гладких мышц различных органов и видов животных наблюдаются различные варианты сближения аксона и его конечной части с мембраной мышечных клеток В одних случаях аксон подходит вплотную к мембране мышечных клеток, в других — он разделен покровными шванновскими клетками или пространством до 150—500 Å. В гладкомышечных тканях выявлены типичные синапсы, заполненные везикулами, в части которых обнаружены гранулы. Структура везикул аксонов и их окончаний напоминает аналогичные пузырьки в синапсах центральной нервной системы. Кроме везикул, в цитоплазме аксонов обнаружены нейрофиламенты и митохондрии.

По данным Richardson, везикулы аксонов, в состав которых входят гранулы, содержат норадреналин. Из этого следует, что для них характерны симпатические свойства биологического действия. Возникло предположение, что везикулы, не содержащие гранул, возможно, содержат ацетилхолин — медиатор парасимпатической нервной системы. Так как в синапсах содержатся везикулы с ацетилхолином, то не исключено, что они есть в цитоплазме аксона, в местах приближения к мембранам мышечных клеток.

Электронно-микроскопическая структура миометрия, а также структура постганглионарных волокон и синапсов в течение беременности остается мало изученной. Поэтому вышеприведенные данные, полученные в результате экспериментальных исследований на животных, могут быть условно использованы в акушерстве, учитывая некоторую функциональную и биологическую их общность.