Пользовательский поиск

Поверхностные стереометрические характеристики микроструктур

Толщина границы между органеллами клетки варьирует в сравнительно широких пределах — от единиц до нескольких тысяч нанометров. Однако в любом случае протяженность контуров значительно больше, чем толщина среза. В силу этого профиля гистоструктур на срезе можно рассматривать как гео­метрические фигуры, образованные плоскостью сечения геомет­рических тел, каковыми являются ультраструктуры клеток. На срезах эти границы могут выглядеть как замкнутыми кон­турами, ограничивающими объем органелл, так и разомкнуты­ми, например мембраны эндоплазматической сети и пластинча­того цитоплазматического комплекса. В большинстве клеток тканей человека и животных профили поверхностей имеют замкнутый и разомкнутый вид. Каждая биологическая струк­тура обладает определенной геометрической формой. Однако на, уровне ультраструктур выделить их строгое соответствие опре­деленным геометрическим формам и размерам даже в пределах, одной клетки весьма затруднительно. Тем не менее для опре­деленного вида клеток одного и того же органа можно задать преимущественно усредненную форму органелл. Так, ядра гепатоцитов можно аппроксимировать эллипсоидами, митохонд­рии — цилиндрами и т. д.

Продолжение ниже

Определение количества ультраструктур в медицинской морфометрии

... количественного распределения числа частиц в единице объема осложняется тремя факторами: во-первых, стереометрические методы применимы лишь для микроструктур определенной гео­метрической формы (сфера, эллипсоид, цилиндр); во-вторых, не всегда просто определить, каким геометрическим ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Если для измерения объемных характеристик знание истин­ной геометрической формы органелл не имеет какого-либо зна­чения, то при определении абсолютных удельных поверхностей ультраструктур необходимо решить, каким геометрическим те­лом следует считать ту или иную ультраструктуру.

Вычисление относительных величин поверхностей органелл клеток не требует знания их геометрической формы, так как речь идет о «концентрации поверхности мембран» в единице объема ткани.

Рассмотрим возможность определения относительных вели­чин поверхностей ультраструктур. Поскольку методы определе­ния поверхностных характеристик по срезам основаны на стереологических принципах статистической обработки получаемой информации, требования к случайному (равномерному, диффуз­ному, не имеющему определенной предпочтительной ориента­ции структур) распределению приобретают более важное зна­чение, чем при вычислении объемных параметров ультраструк­тур. В связи с этим остановимся более подробно на понятиях изотропных (без определенной ориентации) и анизотропных (обладающих одной или несколькими осями предпочтительной ориентации) структур. В целом изображения внутриклеточных структур на срезах имеют вид либо изометрических, либо ори­ентированных линий на плоскости. В связи с этим дадим опре­деление изометрическим и ориентированным системам.

Изометрической называется такая система, при пересечении которой несколькими секущими отрезками одинаковой длины получается статистически постоянное, не зависящее от направ­ления секущих число пересечений системы контуров с секущи­ми прямыми. Практически показателем изометричности являет­ся статистически постоянное число пересечений граничных ли­ний с секущими прямыми, имеющими любое направление [Салтыков С. А., 1970], т. е. число пересечений контуров ульт­раструктур, изображенных на плоскости среза клеток или тка­ни, не зависит от направления секущих линий тест-системы. Если постоянство числа пересечений сохраняется не только на плоскости среза, но и в пространстве, т. е. если оно остается постоянным и при изготовлении срезов из произвольно ориен­тированных кусочков ткани, то такую систему структур сле­дует считать полностью изометричной (обладающей простран­ственной изометрией). Система поверхностей изометрична и тогда, когда отдельные группы ее поверхностей имеют опреде­ленную ориентацию, но эта ориентация не повторяется в дру­гих группах поверхностей той же системы. Например, пластин­чатый цитоплазматический комплекс состоит из серии элемен­тарных мембран, имеющих вполне определенную ориентацию на плоскости среза. Однако данная ориентация присуща только данной клетке, направление ориентации этих мембран в дру­гих клетках не повторяется. Следовательно, несмотря на их кажущуюся ориентацию, систему мембран пластинчатого цито­плазматического комплекса необходимо считать изометричной в пределах изучаемого объема ткани.

Таким образом, следы ориентации структур на плоскости среза или на микрофотогра­фии еще не означают, что эти структуры образуют ориентиро­ванную систему.

Если число пересечений секущими, расположенными в од­ном направлении, будет существенно отличаться от числа пе­ресечений секущими в другом направлении, то такая система следов на плоскости среза считается ориентированной. За ось ориентации следует принимать такое направление секущих линий, при котором число их пересечений с изображением структур минимально. Важно подчеркнуть, что ось ориентации на плоскости среза не означает существования ее в простран­стве. Если ось ориентации сохраняется и на срезах, изготовлен­ных из кусочков ткани, произвольно ориентированных на бло­ках, то такая система обладает ориентацией и в пространстве. Вид и степень ориентации поверхностей являются важнейшими характеристиками неизометричных (анизотропных) структур и более подробно рассмотрены ниже. Следует отметить, что в структуре биологических объектов, как правило, не встречают­ся чисто изометричные и чисто ориентированные системы. В ультраструктурах клеток зачастую могут присутствовать от­дельные органеллы, поверхности которых обладают строгой ориентацией (например, миофибриллы в миоцитах), и орга­неллы или их структурные компоненты, поверхности которых составляют изотропную систему (например, наружные оболоч­ки митохондрий гепатоцитов). Кроме того, могут встречаться системы поверхностей, обладающих двумя и более осями ориен­тации даже в пределах одной клетки (если в кардиомиоцитах за ось ориентации принять направление миофибрилл, то ось ориентации крист митохондрий этого же миоцита будет перпен-дикулярна направлению миофибрилл). Рассмотрим несколько подробнее примеры изометричных и ориентированных систем поверхностей ультраструктур клеток.

Для подтверждения изометричности их расположения на микрофотографию препарата нанесены 4 отрезка прямых, пересекающихся в одной точке, но имеющих различные направления. При многократном произвольном наложении этих линий получается статистически одинаковое число пересечений каждого отрезка с митохондриями, причем это число не зави­сит от направления секущих линий. Значит, в данном случае мы имеем дело с изометрично расположенными структурами.

Другим примером изометричной системы может служить поперечный срез микроворсинок проксимального канальца поч­ки. Подсчитав число пересечений отрезков с мембранами, огра­ничивающими микроворсинки, нетрудно убедиться, что среднее число точек пересечений не зависит от направления секущих линий, а следовательно, такая система также является изомет­ричной на плоскости среза. Очевидно, в случае продольного среза условие изометричности выполняться не будет, а это значит, что система следов поверхностей микроворсинок на се­кущей плоскости, проходящей параллельно оболочке клетки, является изометричной, в то время как система их поверхнос­тей в пространстве обладает определенной ориентацией.

Таким образом, статистически постоянное число пересечений случайно наложенной на срез секущей линии определенной длины с исследуемыми контурами ультраструктур на микрофо­тографии при любом произвольном положении секущей свиде­тельствует об изометричности системы, т. е. число пересечений в ней зависит от направления секущей. Если это правило вы­полняется не только на плоскости среза, но и в некотором объеме ткани, то изометричной является не только система контуров на плоскости среза, но и система поверхностей струк­тур в объеме ткани. Если число пересечений секущей линии в одном направлении больше числа пересечений в другом, то сис­тема называется частично ориентированной.

На электронную микрофотографию кардиомиоцита наложе­ны те же отрезки прямых линий. Нетрудно убедиться, что число их пересечений с митохондриями существенно зави­сит от направления секущих отрезков. Число пересечений будет максимальным при вертикальном направлении секущих линий. В случае уменьшения угла а (угол наклона секущей относи­тельно горизонтального направления) число пересечений будет убывать и станет минимальным, когда угол а=0. Такая систе­ма является частично ориентированной. На микрофотографии стрелкой указано направление оси ориентации. Следовательно, на секущей линии, проходящей параллельно оси ориентации в частично ориентированной системе, число точек пересечения следов ультраструктур с отрезками секущей одинаковой длины будет минимальным. Число пересечений с такими же отрезками, проведенными перпендикулярно оси ориентации (а=90°), будет максимальным. Если число пересечений зависит от направлення отрезков, то такую систему следует отнести к час­тично ориентированной. При приближении числа пересечений в направлении оси ориентации к нулю система становится под­лостью ориентированной.

Накладывая систему произвольно ориентированных отрезков одинаковой длины на микрофотографию среза миоцита скелетной мышцы, убеждаемся, что система миофибрилл полностью ориентирована. В направлении оси ориентации (ось показана стрелкой) число пересечений равно нулю, а в направлении, перпендикулярном ему, оно отлично от нуля. Участки, занимаемые Z-полосками, также представляют собой полностью ориентированную систему, но ось их ориентации расположена почти перпендикулярно оси ориентации миофибрилл. Значит, система поверхностей ультраструктур миоцитов обладает не­сколькими осями ориентации.

На поперечном срезе кардиомиоцита система митохондрий кажется на первый взгляд изометричной, но длинные оси всех органелл расположены в одном направлении, т. е. они взаимно параллельны. В то же время митохондрии пече­ночных клеток на срезе являются неравноосными структурами, но их длинные оси имеют различное направление. Иными сло­вами, они не обладают определенной ориентацией, значит, та­кая система изометрична. Следует еще раз указать на то, что система поверхностей может быть пространственно изометрич­ной; несмотря на то что на отдельных срезах наблюдается оп­ределенная ориентация, в объеме ткани эта направленность не повторяется. Следовательно, если отдельные группы поверхно­стей ультраструктур имеют определенную ориентацию, которая не повторяется в других таких же группах структур, то систему необходимо считать изометричной.

Это еще раз подтверждает вывод, касающийся отбора препаратов и выбора уровня исследования. Система может быть строго ориентированной на одном уровне и изометричной — на другом. Изотропное расположение структур означает, что клет­ки, ядра, гранулы, вакуоли, волокна и другие ультраструктуры равномерно распределены в некотором объеме ткани. Отдель­ные органы отвечают этому требованию (например, жировая ткань). Классическим примером является печень.

В целом изотропия в пространственном распределении структур в гистологических объектах — довольно редкое явление. Однако в небольших объемах ткани изотропия присутст­вует в любых органах. Выбирая для исследования тот или иной уровень организации биосистем (клетки, внутри- и вне­клеточные включения), можно проводить стереометрические исследования практически на любых гистологических объектах [Невзоров В. П. и др., 1973; Автандилов Г. Г. и др., 1984].

Характеристика объемных и поверхностных показателей комплекса внутриклеточных ультраструктур в динамике пато­логического процесса не может быть исчерпывающей без оцен­ки ориентации ультраструктур, если в рассматриваемых клет­ках присутствует анизотропия.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".