профессор В.Б. Зайцев, профессор Т.Г. Абдуллин, доцент Е.В. Коледаева

Вятский медицинский вестник, 2001, №1(8) Теоретическая и экспериментальная
медицина
профессор В.Б. Зайцев, профессор Т.Г. Абдуллин, доцент Е.В. Коледаева
УЛЬТРАСТРУКТУРА ЮКСТАГЛОМЕРУЛОЦИТОВ И ЦИТОСКЕЛЕТА
КЛЕТОК НЕФРОНА В ПОЧКАХ ПОЗВОНОЧНЫХ
ЖИВОТНЫХ
Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии КГМА
На современном этапе развития клеточной биологии изучение цитоскелета - комплекса универсальных,
динамичных и гетерогенных филаментных систем эукариотических клеток с локализацией их в
цитоплазме (микротрубочки, промежуточные филаметы и микрофиламенты), внутренней ядерной
(ламины) и плазматической (сеть спектриноподобного белка) мембран, имеет важное фундаментальное
значение. Цитоскелет активно участвует в процессах развития, поддержания и изменении формы клеток,
морфогенезе, митозе, цитокинезе, эндо- и экзоцитозе, локализации и закреплении ядра, образовании
специализированных клеточных структур (ресничек, микроворсинок и межклеточных контактов),
осуществлении механической интеграции и транспорта внутриклеточных компонентов, генерации и
стабилизации клеточной полярности.
При исследовании цитоскелета клеток нефрона в почках у представителей основных классов
позвоночных животных (круглоротые, рыбы, амфибии, рептилии и млекопитающие) и человека с
использованием комплекса современных морфологических методик установлен целый ряд ранее
неизвестных фактов. Показано, что в цитоскелете подоцитов (клетки висцерального эпителия почечных
гломерул), одних из главных клеточных компонентов фильтрационного барьера почек, в ряду
позвоночных от круглоротых до млекопитающих четко прослеживается тенденция к замещению системы
промежуточных филаментов на систему микротрубочек. В почках человека установлены две популяции
подоцитов с различным типом строения цитоскелета. Первый тип цитоскелета подоцитов имеет
разветвленную, высокой плотности сеть микрофиламентов, развитую систему микротрубочек, и
относительно малочисленные промежуточные филаменты. Такие подоциты характерны для почек
человека молодого возраста. В дальнейшем, к старости, они замещаются подоцитами со структурой
цитоскелета второго типа, представленной множественными пучками промежуточных филаментов,
немногочисленными микрофи- ламентами и единичными микротрубочками. Следовательно, в процессе
онтогенеза человека выявляется закономеность противоположная, наблюдаемой нами в филогенезе
позвоночных - постепенное замещение мощно развитой системы 42 промежуточных филаментов в
цитоскелете у низших позвоночных системами микротрубочек и микрофиламентов в почках
млекопитающих. Таким образом, в процессе индивидуального развития и старения в почках высших
позвоночных и человека происходят морфофизиологические изменения, вызывающие перестройку
цитоскелета подоцитов, которая
сопровождается интенсивным развитием системы промежуточных филаментов с одновременным
уменьшением количества микротрубочек и микрофиламентов.
На основании полученных данных сделан принципиально важный вывод о том, что основные
физико-химические силы, управляющие переносом жидкости и растворенных веществ через
гломерулярный фильтр, дополняются синхронным действием цитоскелета клеток фильтрационного
барьера нефрона. В канальцевой системе нефрона позвоночных цитоскелет участвует в образовании
специализированных клеточных структур: ресничек, микроворсинок, межклеточных контактов и в
формировании терминальной сети клеток. Терминальная сеть, которую мы рассматриваем как аналог
цитоскелета, в клетках канальцевого эпителия почек состоит из трех филаментных доменов, два из
которых ассоциированы с межклеточным соединитель ным комплексом. В них включаются
десмосомальные цитокератиновые филаменты и пучки актиновых микрофиламентов, содержащих также
миозин и тропомиозин и прочно связанных с мембраной промежуточных контактов посредством
интегративных белков (альфа-актин, винкулин). Третий домен терминальной сети составляют корешки
стержневых актиновых пучков микроворсинок, включающих белки виллин и тропомиозин, и
объединенных вместе связками спектрино подобного белка. В реснитчатых клетках этот домен
представлен корешками базального аппарата ресничек. Все три домена формируют единый
структурно-функциональный комплекс терминальной сети (= цитоскелет) клеток почечных канальцев
позвоночных.
Дифференцированные эпителиальные клетки почечных канальцев позвоночных экспрессируют
исключительно цитокератиновые промежуточ ные филаменты, но при их пролиферации, индуцируемой
нефротоксическими факторами или опухолевой трансформацией, возможна ко- экспрессия цитокератинов
и виментина, что является важным и характерным признаком, который необходимо учитывать при
диагностике заболеваний почек.
Начиная с 1998 года основными научными направлениями кафедры являются:
-исследование цитоскелета клеток различных органов и тканей позвоночных;
-структура различных органов и тканей позвоночных при экспериментальном воздействии
вибрации.Результаты изучения цитоскелета клеток опубликованы в монографии В.Б. Зайцева "Строение
цитоскелета клеток нефрона позвоночных животных и человека". КНЦ РАН, Апатиты. 1999. 276 с.
По проблеме исследования вибрации на структуру различных органов и тканей утверждена тема
аспиранта О.В, Шутовой "Морфофункциональные изменения миокарда при экспериментальном
воздействии вибрации". По теме выполнен большой объем эксперимен тальных работ, гистологический
Вятский медицинский вестник, 2001, №1(8) Теоретическая и экспериментальная
медицина
материал в стадии обработки. Близка к завершению кандидатская диссертация аспиранта А.В. Карцева на
тему "Экспериментальные исследова ния регенерации печени после предельно больших резекций при
лимфостимуляции".
В рамках Всероссийской программы РАН □Физиология почек и водно-солевого обменаО с 2000 года
на кафедре проводятся исследования по морфологии юкстагломерулярного комплекса (ЮГК) в почках
позвоночных животных. Строение и функция ЮГК у высших позвоночных достаточно подробно
освещены в литературе. Информация же о присутствии элементов ЮГК в почках низших позвоночных,
основанная на результатах световой микроскопии, крайне противоречива. В отдельных работах наличие
юкстагломерулярных клеток (юкстагломерулоцитов) в почках всех видов рыб полностью отрицается. В то
же время имеются сообщения с описанием морфологии юкстагломерулоцитов в почках костистых
пресноводных рыб и об отсутствии этих клеток у морских костистых рыб. Несмотря на то, что ренин в
почках морских рыб иммуномор- фологическими методами выявляется, источник его образования у этих
видов рыб остается неясным. Нами при электронно-микроско пическом исследовании почек у типичных
представителей морских костистых рыб, различных экологических групп: морской камбалы (Pleuronectes
platessa) и летучей рыбы (Exocoetus volitans), обнаружены клетки, которые можно идентифицировать как
юкстагломеруло- циты. Клетки располагаются в стенке преимущественно афферентной артериолы вблизи
сосудистого полюса почечных клубочков морских рыб. Клетки имеют овальную или полиморфную форму,
округлое ядро, в цитоплазме наблюдаются типичные клеточные органеллы. Комплекс Гольджи
располагается в перинуклеарной зоне и представлен уплощенными цистернами и вакуолями. Митохондрии
мелкие с пластинчатыми кристами, равномерно распределены по всей цитоплазме клеток. Миофиламенты
в цитоплазме юкстагломерулоцитов, которые рассматриваются как производные гладких миоцитов стенки
артериол почечных клубочков, не обнаружены. Характерной особенностью юкстагломеруло цитов
является обилие в их цитоплазме структурно-гетерогенных секреторных гранул. Гранулы находятся в
тесном контакте с цистернами эндоплазматического ретикулума, митохондриями и ядром. Все гранулы
ограничены одинарной мембраной, но различаются по своей внутренней структуре. По этому признаку
можно выделить три типа гранул. Гранулы первого типа имеют аморфный хлопьевидный матрикс. Второй
тип гранул характеризуется крупнозернистым разреженным содержимым. Матрикс третьего типа гранул
гомогенный или мелкозернистый электро- ноплотный. В просвете артериол и окружающей их
интерстициальной ткани отмечаются множественные светлые вакуоли различной величины, которые
можно рассматривать как секреторные гранулы юкстагломерулоцитов после элиминации своего
содержимого в сосудистое русло и интерстиций. Полиморфизм различных типов гранул, по-видимому,
отражает основные фазы секреторного цикла в образовании юкстагломерулоцитами протеоли- тического
фермента ренина. Следовательно, несмотря на выраженную редукцию клубочковой активности в почках
морских костистых рыб, они обладают ренин-продуцирующими юкстагло- мерулярными клетками,
идентичными для почек и других классов позвоночных.
Всего кафедрой с 1998 по 2000 год опубликовано 22 работы, в том числе 1 монография, 6 статей, 11
тезисов докладов в материалах Всероссийских и международных форумов и 4 учебных пособия. Получена
приоритетная справка на изобретение из Российского патентного ведомства (от 18.12.2000). Учебные
пособия "Цитология" и "Кровь и лимфа" рассмотрены на Проблемной комиссии по гистологии, цитологии
и эмбриологии МЗ, рекомендованы для внедрения в учебный процесс по гистологии в медицинских ВУЗах
и утверждены Минздравом России (от 19.12.2000г.).