2 курс / Гистология / ИСЧЕРЧЕННАЯ_СЕРДЕЧНАЯ_МЫШЕЧНАЯ_ТКАНЬ_В_СТЕНКАХ_ПОЛЫХ_И_ЛЕГОЧНЫХ

21

б) подлежащим слоем аморфного кардиального геля (Патюченко О.Ю., 2000).

Эндотелиальные клетки располагаются рыхло, в их цитоплазме обнаруживается значительное количество электронноплотных гранул

(R. De Haan, 1959).

В дальнейшем происходит уменьшение толщины примитивного эндокарда, что связано с внедрением его малодифференцированных эндотелиоцитов в миокард и утилизации кардиального геля. По данным

Icardo J.M. (1998) миграция эндотелиоцитов обеспечивается индуктивным воздействием со стороны миокардиального слоя, в

вентрикулярном отделе которого начинаются процессы трабекулообразования.

Миокард трубчатого сердца состоит из рыхлорасположенных полигональных или веретеновидных миобластов, образующих слой толщиной в 2-3 клетки.

Между эндотелием и кардиомиоцитами устенавливаются межклеточные взаимоотношения, одним из прояалений которых является морфофункциональная организация миогематического барьера.

На ранних этапах эмбриогенеза структура его весьма примитивна и между эндотелиоцитами и кардиомиоцитами обнаруживается довольно широкое, заполненное кардиальным гелем пространство. В процессе миокардиогенеза ультраструктура миогематического барьера характеризуется постепенным истончением обменных зон цитоплазмы эндотелия, формированием базальных мембран эндотелиоцитов и кардиомиоцитов, уменьшением субэндотелиального пространства.

Миокардиальный слой трубчатого сердца эмбрионов крыс представлен кардиомиобластами – крупными клетками округлой или

22

слегка продолговатой формы с многочисленными короткими отростками (Ямщиков Н.В., 1991; Балуева О.Б., 1996; Скворцов О.И., 1997; Наумова Л.И., 2002). Сложные морфогенетические процессы,

связанные с превращением сердечной трубки в 4-х камерное сердце,

сопровождается изменением межтканевых взаимоотношений в миокардиальном слое. При этом сердечно-мышечный дифферон вступает во взаимодействие с клеточными дифферонами другой тканевой природы (эндотелиальным, фибробластическим и т.д.).

Развитие сердечной мышечной ткани в различных отделах сердца происходит гетерохронно.

Миокард 3,5 – 4 недельных зародышей человека образован чисто мышечной популяцией малодифференцированных клеток. В 5-6 недель эмбрионального развития человека наибольшая толщина миокарда определяется в стенке левого желудочка, имеющего 3-4

разнонаправленных мышечных слоя, из которых наружный и внутренний, как правило – продольные, а средние – косонаправленные.

Ее основу составляют миоциты, в которых уже различимы идущие, на первый взгляд, беспорядочно в различных направлениях, миофибриллы с поперечной исчерченностью (Асфандияров Р.И., Моталин С.Б., 2000).

На 9-10 неделе эмбрионального развития человека желудочковые миоциты, особенно в миокарде левого желудочка, выглядят более дифференцированными, чем аурикулярные (Tellez T.E., Carrera L.I., 1996). Клетки проводящей системы часто чередуются с сократительными клетками. Сердце работает как перистальтическая система.

По мере увеличения количества слоев сердечных миоцитов в миокарде становятся различимы наружный компактный, средний

23

губчатый и внутренний – трабекулярный слои. Врастающие в миокард мезенхимные клетки сохраняют свою тканевую природу и дифференцируются в элементы соединительнотканного каркаса миокарда. Устанавливаются сосудисто-мышечные взаимоотношения.

Важным событием в формировании стенки сердца позвоночных является формирование трабекул в миокарде желудочков, в результате масса миокарда увеличивается в отсутствии коронарного кровоснабжения. Сходный процесс происходит и в миокарде предсердий, где трабекулы становятся мышцами, но этот процесс в предсердиях осуществляется несколько позже. Формирование трабекул обеспечивает питание миокарда до образования коронарных сосудов и разделение потоков крови до образования перегородок в сердце (David H., Bozner A. et al., 1981).

Ранний кардиальный миогенез характеризуется закономерными проявлениями сопряженных процессов активной пролиферации,

интенсивной дифференцировки кардиомиоцитов, установлением и усложнением межмиоцитарных взаимоотношений (Хлопонин П.А., 1988; Ямщиков Н.В., 1991; Патюченко О.Ю., 2000).

Пролиферация кардиомиоцитов протекает одновременно с их прогрессирующей дифференцировкой. В эмбриогенезе у крыс в сердечной мышечной ткани преобладают процессы пролиферации за счет одноядерных миоцитов (Балуева О.Б., 1996).

Функция клеточной пролиферации в кардиомиогенезе состоит не только в производстве и накоплении количества клеток, которое необходимо для морфогенеза. Клеточная пролиферация рассматривается как один из факторов (причин) дифференцировки клеток.

24

С повышением уровня полиплоидизации снижается пролиферативная активность, но увеличивается устойчивость к внешним воздействиям.

В развитие представлений о дифференцировке клеток и тканей,

сформулированных в 1946 году Н.Г. Хлопиным, была обоснована концепция системно-структурной организации гистогенеза,

включающая ткань как систему взаимодействующих клеточных дифферонов (Клишов А.А., 1990).

Дифферон представляет собой возникшую из родоначальной

(стволовой) клетки совокупность клеточных форм, составляющих линию с возрастающей степенью дифференциации, включая стареющие

игибнущие формы (Клишов А.А., 1984, 1990, Данилов Р.К., 1996).

Вработах Н.В. Ямщикова (1991; 1997), посвященных целому комплексу вопросов гистогенеза, сердечная мышечная ткань представлена как единый клеточный дифферон. Этот дифферон состоит из нескольких частей: сократительные (рабочие), мышечно-секреторные

иимпульспроводящие кардиомиоциты. Основную часть сердечного мышечного дифферона составляют сократительные кардиомиоциты,

интегрированные в единую тканевую систему, в составе которой происходит их дифференцировка и функционирование. В ходе сложных морфогенетических процессов, когда сердце из трубчатого

превращается в четырехкамерное, мышечный дифферон

взаимодействует с дифферонами другой природы (эндотелиальным,

фибробластическим и др.), также участвующих в формировании органа.

Установлено, что в ходе специфической дифференцировки сердечные

мышечные клетки проходят стадии кардиомиобластов,

25

малодифференцированных, дифференцирующихся и дифференцированных кардиомиоцитов (рис. 1).

Источником возникновения сердечной мышечной ткани являются стволовые клетки прекардиальной зоны мезодермальных спланхнотомов. Начальную камбиальную ткань дифферона представляют кардиомиобласты, которые способны синтезировать ДНК и развиваться в различные элементы сердечной мышечной ткани.

Сердечные мышечные клетки проходят две стадии клеток-

предшественников: малодифференцированные и дифференцирующиеся.

Зрелая часть дифферона включает в себя кардиомиоциты, которые представляют собой 3 ветви единого клеточного дифферона,

развившиеся в результате дифференцировки исходных клеток сердечной мышечной ткани.

Вступившие в дифференцировку кардиальные миоциты сердца не утрачивают способности к пролиферации (Румянцев П.П., 1982;

Хлопонин П.А., 1988; Ямщиков Н.В., 1991, 1999; Скворцов О.И., 1997;

Руденко Е.Ю., 1999; Патюченко О.Ю., 2000). Затем происходит закономерное снижение индекса митозов дифференцирующихся кардиомиоцитов. Развитие сердечной мышечной ткани различных отделов сердца в эмбриогенезе происходит гетерохронно. Уровень дифференцировки градуально возрастает в следующем ряду:

предсердные кардиомиоциты – желудочковые миоциты – миоциты трабекул. В сердце человека, начиная с 6-7 недели внутриутробного развития, также обнаруживается асинхронность цитодифференцировки и специфика ультраструктуры дифференцирующихся атриальных и вентрикулярных кардиомиоцитов, которая проявляется в различиях относительных объемов сократительного аппарата и митохондрий,

26

численной плотности специфических осмиофильных гранул и гликогена, показателей индексов митозов, организации специализированных межмиоцитарных контактов. Темпы дифференцировки кардиомиоцитов могут быть различны в пределах одного отдела сердца. Это выражается в неодинаковой степени развития миофибриллярного аппарата кардиомиоцитов того или иного участка предсердий или миокарда желудочков.

Становление межклеточных контактов в гистогенезе сердечной мышечной ткани позвоночных изучено достаточно хорошо (Хлопонин П.А., 1978, 1985,1988; Ямщиков Н.В., 1991; Скворцов О.И., 1997, 1999).

В начавшем функционировать миокардиальном слое их трубчатого сердца вероятный морфологический базис для передачи возбуждения представляют так называемые «терминальные полосы» (McNutt N.S.,1970). Многочисленные контакты клеточных мембран при электронно-микроскопическом изучении в разные сроки эмбрионального развития появляются на стадии кардиомиобластов у эмбрионов кур и имеют характер «простых» мембранных контактов между клеточными отростками. Далее, структурные преобразования мембранных связей заключаются в развитии на месте некоторых

«простых» контактов типичных десмосом, а, в последующем, и

коммуникативных контактов (нексусов).

27

Рисунок 1. Клеточно-дифферонная организация сердечной мышечной ткани (по Н.В. Ямщикову, 1997)

Становление межклеточных контактов в гистогенезе сердечной мышечной ткани позвоночных изучено достаточно хорошо (Хлопонин П.А., 1978, 1985,1988; Ямщиков Н.В., 1991; Скворцов О.И., 1997, 1999).

28

В начавшем функционировать миокардиальном слое их трубчатого сердца вероятный морфологический базис для передачи возбуждения

эмбрионального развития появляются на стадии кардиомиобластов у эмбрионов кур и имеют характер «простых» мембранных контактов между клеточными отростками. Далее, структурные преобразования

В соответствии с изменением формы клеток, развитием сократительных органелл и установлением их характерной организации,

мембранные контакты кардиомиоцитов изменяют свою топографию и

группируются, формируя вставочные диски.

В последнее время широко применяются иммуногистохимические исследования, как показатель цитодифференцировки клеточных элементов. Достаточно большое количество работ посвящено изучению

экспрессии различных маркеров в ходе морфогенеза сердца (He

X.Z., Wang H.Y., Shen Y. et al., 2012). В 1989 году H.E. Osinska, L.E. Lemanski одними из первых установили, что для малодифференцированных эмбриональных кардиомиоцитов позвоночных характерно наличие промежуточных филаментов.

Экспрессия гладкомышечных белков – α-актина гладких мышц и кальпонина, белка промежуточных волокон – десмина, служит параметром созревания кардиомиоцитов в сердце крыс в пренатальном периоде (Jing Ya et al., 1997). Для трубки первичного миокарда

29

характерна совместная экспрессия тяжелых цепей α- и β-миозина. Белки гладких мышц - α-актин и кальпонин, белок промежуточных филаментов – десмин участвуют в развитии функций ранних кардиомиоцитов. Пространственно-временные различия в экспрессии этих белков являются отражением ранних сроков созревания кардиомиоцитов, которое начинается от компактного слоя кардиомиоцитов в перегородке желудочков к правой и левой стенкам желудочков. Экспрессия α-актина гладкомышечных клеток – маркер проводящей системы желудочков сердца в плодном и неонатальном периодах у крысы.

У зародышей человека 5 недель внутриутробного развития десмин диффузно распределен в цитоплазме вентрикулярных миоцитов, в

атриальных миоцитах реакция на него слабее, что еще раз доказывает опережающий характер дифференцировки вентрикулярных миоцитов,

по сравнению с атриальными (Хлопонин П.А., Патюченко О.Ю., 1999).

В процессе дифференцировки кардиомиоцитов увеличение относительного объема миофибрилл прямо пропорционально увеличению содержания десмина.

Тропонин относится к регуляторным белкам миокарда, локализован в актиновых петлях. Состоит из трех субъединиц: TnT, связывающая тропонин с тропомиозином, TnC, связывающий Са, TnI, оказывающий влияние на взаимодействие миозина с актином. Связывающая активность субъединиц миокардиального тропонина изменчива.

Тропонины (I, Т и С) в соотношении 1:1:1 входят в состав тропонинового комплекса, который связан с тропомиозином. Последний вместе с актином образует тонкие филаменты миоцитов – выжнейший компонент контрактильного аппарата клеток поперечно-полосатой

30

мускулатуры. Все три тропонина участвуют в кальций-зависимой регуляции акта сокращения – расслабления.

ТнI является ингибирующей субъединицей этого комплекса,

связывающей актин в период расслабления и тормозящей АТФ-азную активность актомиозина, таким образом предотвращая мышечную контрактацию в отсутствие ионов кальция.

ТнТ является регуляторной субъединицей, прикрепляющей тропониновый комплекс к тонким филаментам и тем самым участвуя в кальций-регулируемом акте сокращения.

ТнС – является кальций-связывающей субъединицей и содержит четыре кальций-рецепторных участка.

ТнI и ТнТ существуют в трех изоформах, уникальных по структуре для каждого типа поперечнополосатых мышц (быстрых, медленных и сердечных), т.к. кодируются различными генами.

Кардиальная изоформа ТнI существенно отличается от изоформ ТнI , локализующихся в скелетной мускулатуре. Около 44% участков аминокислотной цепи кардиальной изоформы ТнI специфичная для этого белка. Кроме того, ТнI содержит дополнительный N-

терминальный полипептид, состоящий из 31-го аминокислотного остатка. Таким образом, ТнI – абсолютно специфичный миокардиальный протеин. Молекулярный вес ТнI – около 24 000

дальтон.

Кардиальная форма ТнТ также значительно отличается по своей молекулярной структуре от двух типов ТнТ, локализующихся в скелетной мускулатуре (быстрые и медленные мышцы): имеется 43%

отличий в аминокислотной последовательности мышц ТнТ сердца и медленной скелетной мышцы и 56% отличий – от быстрой скелетной