Пользовательский поиск

Функция плазматической мембраны гепатоцитов

Плазматическая мембрана — полупроницаемый барьер между клеткой и внешней средой — является очень сложным в биохимиче­ском и морфологическом отношениях образованием, способным к динамической перестройке. Она неразрывно связана в единый функ­циональный комплекс с цитоструктурами, образующими внешнюю клеточную поверхность, которая включает в себя внутренний примембранный слой, собственно плазматическую мембрану и гликокаликс. Разделение функций между мембраной и прилегающими к ней структурами зачастую является условным, и понятие о функциональной активности плазматической мембраны целесообразно относить ко всей клеточной поверхности, контролирующей многие жизненно важные функции клетки. В выполнении одних функций молекулы, расположенные на поверхности клетки, участвуют непо­средственно, других — опосредованно, участвуя в обеспечении про­ницаемости, композиции и стабилизации плазматической мембраны. Рецепторы плазматической мембраны, взаимодействующие с внеш­ними лигандами, рецепторами других клеток и внеклеточным мат­риксом, функционально связаны с внутриклеточными структурами. Способность цитоскелетных систем контролировать распределение и динамику рецепторов клеточной поверхности, обусловленная пере­дачей сигналов от цитоплазматических структур к плазматической мембране через мембраносвязанные элементы цитоскелета, объяс­няет центральную роль указанного комплекса во многих процессах, из которых наиболее важные:

Продолжение ниже

Глюкозамин - биохимия и влияние на здоровье

... пациенты часто начинают превышать рекомендуемые дозировки. Предварительно показано, что в таких дозировках глюкозамин может повреждать клетки печени и повышать риск развития диабета. Побочные эффекты, которые обычно незначительны и редки, включают расстройство желудка, запор , ...

Читать дальше...

всё на эту тему


  1. межклеточные взаимодействия,

  2. клеточная рецепция,

  3. транспорт вещества через плазматиче­скую мембрану клеток.

Исторически сложилось, что основные исследования в этой обла­сти цитофизиологии были выполнены на бактериях, свободноживущих в эпителиальных клетках.

Несмотря на универсальность многих процессов в клетках раз­ных типов, о полной их тождественности говорить нельзя. Возмож­ность получения нового биологического объекта — суспензии изоли­рованных гепатоцитов — стимулировала появление многочисленных работ, посвященных молекулярным и биохимическим аспектам функционирования плазматических мембран клеток паренхимы пе­чени. Ниже изложены результаты наиболее важных и интересных исследований в этой области цитофизиологии, выполненных на изо­лированных клетках печени.

При обсуждении свойств плазматической мембраны изолиро­ванных гепатоцитов следует учесть несколько замечаний общего характера. Прежде всего при выделении клеток возможно повреж­дение плазматической мембраны. После выделения гепатоцит в отличие от состояния in situ окружен средой инкубации и лишь в отдельных случаях контактирует с другими клетками. Это не может не отразиться на свойствах клеточной поверхности. От условий изоляции может су­щественно зависеть метаболическое состояние клетки. В то же вре­мя хорошо известно, что энергетика и редокс-статус клетки, лока­лизация ионов и распределение метаболитов в компартментах явля­ются факторами, контролирующими организацию цитоскелета и, опосредованно, клеточной поверхности. Это еще раз напоминает о необходимости тщательного контроля как за процессом изоляции гепатоцитов, так и за их функциональным состоянием при инкуба­ции или культивировании.

Адгезия и агрегация изолированных гепатоцитов

Под адгезивными свойствами клеток подразумевается их спо­собность связываться с соседними клетками или различными суб­стратами биологического и небиологического происхождения. Адгезивные свойства гепатоцитов начали изучать лишь в конце 70-х годов. Так как эти свойства непосредственно зависят от состояния наружной поверхности плазматической мембраны и состава вне­клеточной среды, даже небольшие изменения в методе выделения клеток могут вызвать большие различия в поведении последних и будут отражаться на состоянии поверхности гепатоцитов.

Так, например, ферментативно полученные клетки из механиче­ски измельченной печени образовывали в течение первых 20 минут инкубации при 37°С почти вдвое больше агрегатов, чем клетки, вы­деленные по методу Сеглена. Скорость реагрегации клеток в дан­ном случае может характеризовать изменение их адгезивных свойств. Подобные же отличия наблюдались и для гель-связывающей активности клеток. По мнению авторов, эти явления объясня­ются действием агентов (протеазы, гиалидазы и т.д.), освобождающихся в ходе изоляции и заметно изменяющих поверхностные свойства клеток.

Как уже говорилось, клетки печени in situ имеют три границы контактов. После же изоляции все участки клеточной поверхности имеют одинаковое окружение. Уже через 30 минут после изоляции ге­патоциты становятся более округлыми, а клеточная поверхность однородной. После нескольких часов инкубации гепатоциты начинают агрегировать в группы по 2-4 клетки и возникают пер­вые межклеточные соединения. В процессе культивирования рас­пластавшиеся гепатоциты (в присутствии синусоидальных клеток) «восстанавливают» клеточные трабекулы, желчные протоки и, ча­стично, структуру межклеточных контактов, характерную для ин­тактной печени.

Имеются доказательства, что в межклеточной адгезии гепатоцитов, так же как и в других клетках, активное участие принимают гликопротеиды с молекулярным весом 68 000 - 150 000.

По-видимому, гликопротеиды ответственны не только за взаи­модействие гепатоцитов с коллагеновым матриксом, но и за меж­клеточную адгезию. Полное распластывание может наступить уже через 5-10 часов инкубации при наличии всех необходимых ингре­диентов. Показано, что это возможно только в присутствии колла­гена или фибронектина в отличие от простой адгезии изолирован­ных гепатоцитов. Структура фибронектина окончательно не установлена. Известны два его типа, причем оба белка имеют сход­ные характеристики. Один из них обнаруживается преимущественно в крови — плазмафибронектин. Второй найден на клеточной поверх­ности — клеточный фибронектин. Изолированные гепатоциты в про­цессе инкубации или культивирования секретируют в основном пер­вую форму фибронектииа, и скорость синтеза обеспечивает его вну­триклеточную концентрацию, показанную для печени.

Прикрепление и распластывание гепатоцитов в присутствии фиб­ронектина зависит от концентрации последнего и максимально, ко­гда его содержание достигает 10 мкг/мл. Так как распласты­вание существенно для многих внутриклеточных процессов (синтез ДНК, РНК, пролиферация и др.), можно думать, что фибронектин и коллаген нужны для образования клеточного матрикса. Фибронектин опосредует распластывание только живых клеток. Он устойчив к коллагеназе, но неустойчив к трипсину.

Установлено, что сыворотка плазмы крови содержит и другой, помимо фибронектина, фактор, влияющий на адгезивные свойства клеток печени. В чашках Петри, покрытых фибронектином, изолированные гепатоциты сохраняют способность прикрепляться и распластываться в среде, не содержащей сыворотку, в течение 2 суток. Для увеличения срока культивирования введение сыворотки в состав инкубационной среды обязательно.

Для изучения межклеточной адгезии гепатоцитов часто исполь­зуют антитела к клеточной поверхности. Показано, что антитела к изолированным плазматическим мембранам печени крысы инги­бируют прикрепление гепатоцитов к коллагену, но для фибронек­тина они неэффективны. Кроличьи антитела к фибронектину крысы ингибировали адгезию гепатоцитов к фибронектину крысы и не влияли на адгезию к коллагену или фибронектину, выделенному от кролика. Такие различные эффекты антител на адгезию гепатоци­тов к фибронектину и коллагену дают основание считать, что за прикрепление гепатоцитов к этим веществам ответственны различ­ные компоненты клеточной поверхности. Это же отно­сится и к межклеточной адгезии. Ингибирование адгезии к субстратам снимается при добавлении к суспензии гепатоцитов рас­творимых компонентов клеточной оболочки, что также позволяет предполагать наличие рецепторов к коллагену и фибронектину на внешней поверхности изолированных клеток печени. Роль фибронектина в межклеточных взаимодействиях еще недостаточно ясна.

Для понимания принципов межклеточной организации в много­клеточных образованиях крайне важно и изучение молекулярных механизмов узнавания клеткой — клетки и клеткой — субстрата. Гепатоциты, изолированные из печени разных животных, обладают способностью к сортировке. Если смешать гепатоциты, полученные из печени крысы и цыпленка, образование агрегатов между гомо­логичными клетками идет намного быстрее, чем между клетками различных видов. Проявление этого эффекта в значительной степе­ни зависит от наличия адгезионных факторов в инкубационной сре­де. Так, при добавлении в среду инкубации сыворотки цыпленка или сыворотки теленка видовая специфичность выражена заметно, а в присутствии сыворотки крысы, эмбриональной сыворотки телен­ка или в среде без сыворотки адгезия была неспецифичной.

Агрегация клеток является сложным многоэтапным процессом, в котором взаимодействие рецепторов плазматических мембран агрегирующих клеток, — по-видимому, наиболее ответственный мо­мент.

Известно, что агрегация регулируется дивалентными катионами. Максимальная скорость адгезии гепатоцитов из печени крысы раз­вивалась в присутствии ионов Mg2+, тогда как гепатоциты из печени цыпленка требовали присутствия Са2+. Последний индуцировал не­специфическую адгезию этих двух типов клеток. Предполагается, что неспецифичная адгезия, индуцируемая Са2+, опосредована че­рез углеводсвязывающие белки. Са2+ активирует углеводсвязывающие рецепторы на внешней стороне плазматической мембраны гепатоцитов крысы и делает возможным их взаимодействие с глюкоконъюгатами, содержащими галактозные остатки на поверхности гепатоцитов. Существование такого механизма подтверждается тем, что при добавлении сыворотки, содержащей подобные глюкоконъ­югаты, неспецифическая адгезия блокируется.

Для гепатоцитов молодых крыс и цыплят была показана спе­цифичность адгезивных свойств клетки. При совместной инкубации изолированных гепатоцитов и миоцитов, полученных от одного жи­вотного, при 37°С в течение 40 минут более 90% агрегатов включали гомологичные клетки. Это же наблюдалось при изменении ионного состава среды, условий перемешивания и т.п. По мнению авторов, результаты свидетельствуют о существовании различных рецепторов на поверхности клетки, отвечающих за адгезию и узнавание клетки клеткой. В межклеточной адгезии могут участвовать и общие компоненты, но вряд ли они определяют специфичность этого процесса.

Агрегация гепатоцитов как крыс, так и цыплят заметно усили­валась при добавлении фракций плазматических мембран печени крысы, причем образование агрегатов зависело от концентрации добавленных мембран. Дивалентные катионы Са2+ и Mg2+ действовали так же, как и в упомянутых выше опытах по совме­стной инкубации гепатоцитов разных животных: Са2+ специфично стимулировал агрегацию гепатоцитов цыпленка, a Mg2+ в физиологической концентрации обеспечивал оптимальную скорость агре­гации только гепатоцитов крыс. Было показано, что такое действие плазматических мембран связано с участием поверхностных глико­протеидов. Совокупность этих работ свидетельствует, что адгезивные свойства, присущие гепатоцитам in situ, сохраняются и в условиях in vitro.

При изучении взаимодействия изолированных гепатоцитов с ге­лем, образованным углеводами, удалось подтвердить существование углеводспецифичной адгезии клеток. Адгезионные свой­ства гепатоцитов крысы и кролика зависят от температуры инкуба­ции. При 37°С после 10-20-минутного латентного периода сила прикрепления к гелю возрастала более чем в 15 раз. Это увеличение не наблюдалось при инкубации при 4°С. Ингибиторы окислитель­ного фосфорилирования олигомицин и ротенон в концентрациях, снижающих уровень АТФ до 5% от начального уровня, значитель­но (в 5-6 раз) ослабляли силу прикрепления клеток к гелю. Это доказывает энергозависимый характер адгезионных процессов.

Изолированные гепатоциты крысы и цыпленка строго избирательно связывались с галактозой и N-ацетилглюкозамином, т.е. они обладали способностью распознавать и вступать во взаимодействие с определенными углеводами, располагающимися на поверхности клетки. Моно- и дисахариды, иммобилизованные на неорга­нической поверхности, опосредуют специфичную адгезию интактных изолированных клеток печени крыс и цыпленка к адсорбированным гликолипидам, входящим в комплекс сахаров с гликолипидами на поверхности соответствующих клеток.

Гепатоциты специфично взаимодействуют и с синтетическими гликолипидами, адсорбированными на геле. Специфичная адгезия охватывает до 90% всей популяции, слабо зависит от pH в диапа­зоне величин 6,6 - 8,6 и развивается в течение 20-25 минут.

В процессе связывания клеток с углеводами может происходить изменение клеточной поверхности за счет модификации углеводных остатков. Действительно, раствор углевода, который омывал клетки в геле, полностью обращал эффект адгезии при 4°С или при крат­ковременном (менее 30 минут) его действии при 37°С. Но если в по­следнем случае это действие продолжалось более 60 минут, влияния на клеточную адгезию не наблюдалось. Метаболические же инги­биторы, которые блокируют усиление адгезии между клетками и гелем, не влияют на резистентную к отмывке сахаром адгезионную способность интактных гепатоцитов. Это указывает, что модифика­ция углеводов в геле происходит с участием мембраносвязанных ферментов клетки.

Таким образом, совпадение закономерностей, наблюдаемых при взаимодействиях клетка — субстрат и клетка — клетка, дает осно­вание предполагать, что в изолированных гепатоцитах сохраняется функция мембранных рецепторов и эти клетки являются удобной моделью для проведения экспериментов по изучению физиологиче­ской роли рецепторов углеводов. При этом, конечно, надо учиты­вать, что в процессе инкубации и, особенно, культивирования клет­ки могут выработать свою адаптивность в адгезионных или рецеп­торных свойствах.




© 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".