I I I I I III

300 нм

Рис. 1.2.3. Образование коллагеновой фибриллы и сборка фибрилл в коллагеновые структуры более вы­сокого порядка (по В. Л. Быкову, 1999):

1 — молекула тропоколлагена; 2 — альфа-полипептидные цепи молекул тропоколлагена; 3 — коллагеновые фибриллы; 4 — зо­ны зазора; 5 — коллагеновые волокна; 6 — первичные коллаге­новые пучки; 7 — вторичные коллагеновые пучки; 8 — третич­ный коллагеновый пучок (например, сухожилие)

Волокно состоит из пучков параллельно рас­положенных фибрилл, связанных цементирую­щим веществом. Толщина фибриллы порядка 5—10 нм. Каждая фибрилла, в свою очередь, состоит из нескольких протофибрилл, являю­щихся агрегатами волокнистого белка — колла­гена. Основным компонентом волокон являют­ся макромолекулы, состоящие из линейного, в виде цепочки, соединения различных амино­кислот. Называется такая макромолекула тро-поколлагеном.

При этом коллагену свойствен особый ами­нокислотный состав. В коллагене обнаружи­ваются гликокол, пролин, оксипролин, глюта-миновая и аспарагиновая кислоты гидрокси-пролин и гидроксилизин. Две аминокислоты, гидроксипролин и гидроксилизин, составляют специфическую характеристику коллагеновой молекулы, т. к. они не встречаются в других веществах и структурах в значительной кон­центрации.

Размеры тропоколлагеновой молекулы следующие: диаметр—1,2—1,4 нм, длина — 280 нм.

Молекула коллагена содержит три поли­пептидные цепи, расположенные по спирали. В свою очередь каждая полипептидная цепь

содержит около 1000 аминокислотных остат­ков. Предполагают, что полипептиды образуют спираль с периодом 2,86 нм вокруг общей оси. Продольно ориентированные молекулы смеще­ны в параллельных рядах на '/₄ своей длины, с чем и связывают некоторые исследователи наличие поперечной исчерченности волокон, на­блюдаемой как при электронной микроскопии, так и рентгеноструктурно. Так, рентгеновская дифракция выявляет, что нативный коллаген обладает периодичностью в 64 нм, аналогич­ной обнаруживаемой при электронной микро­скопии.

Коллагеновая молекула химически связана с небольшим количеством Сахаров, гликопро-теинов.

К настоящему времени идентифицировано более 30 вариантов альфа-цепей коллагена, раз­личных по химическому составу. Каждая из них кодируется различным геном. Хотя теорети­чески комбинации всех вариантов альфа-цепей могли дать более 1000 молекулярных форм кол­лагена, выявлено лишь 19 типов (обозначаются римскими цифрами). Эти коллагены различают­ся аминокислотным составом их альфа-цепей, порядком чередования в них аминокислот, мо­лекулярной массой, распределением в тканях. Наибольшее значение имеют 5 первых типов коллагена. Коллагены I, II, IIIи V типов назы­ваются интерстициальными, или фибриллярны­ми, так как они образуют фибриллы, которые входят в состав соединительной ткани. Колла­гены различных типов широко представлены в тканях глаза. Строма роговой оболочки содер­жит всего пять разновидностей коллагена.

Важно упомянуть о некоторых особеннос­тях использования терминологии при описании строения коллагеновых структур глаза. В тка­нях глаза термин «фибрилла» применяется для коллагена большого диаметра (роговица, уве-альный тракт, склера).

Термин «филамент» используется для неж­ных структур, а термин «волокно» использует­ся для более грубых структур.

Основными функциями коллагеновых воло­кон являются следующие:

1. Обеспечение высоких механических
свойств соединительной ткани.

2. Определение архитектоники соединитель­
ной ткани.

3. Обеспечение взаимодействия между клет­
ками и межклеточным веществом.

4. Влияние на пролиферацию, дифференци-
ровку и функциональную активность многих
клеток.

Нарушение синтеза коллагеновых волокон приводит к существенному нарушению фор­мирования соединительнотканных образований организма и развитию тяжелых заболеваний.

Ретикулярные волокна.Кроме коллагено­вых волокон, в соединительной ткани (особен­но рыхлой волокнистой неоформленной) обна-

Глава 1. КЛЕТКА И ТКАНИ

руживаются ретикулярные волокна (аргиро-фильные). Свое первое название эти волокна получили в результате того, что в тканях они формируют сеточку (рис. 1.2.4). Свое второе название волокна получили в связи с тем, что они выявляются после импрегнации ткани серебром.

Ретикулярные волокна |

/

Рис. 1.2.4. Ретикулярные волокна, расположенные в межтрабекулярном пространстве паренхимы пече­ни (а) и между клетками эндотелия кровеносного со­суда (б) (импрегнация серебром)

Ретикулярные волокна ориентированы в раз­личных направлениях, формируя нежную сеть, окутывающую клетки. Являются они структур­ным компонентом базальных мембран (образу­ют их ретикулярную пластинку). Они также оплетают эпителиальные клетки, окружают кро­веносные сосуды, нервные стволы.

Вырабатывать ретикулярные волокна спо­собны, помимо фибробластов, жировые клетки,

гладкомышечные клетки, поперечно-полосатая мышца, мышечные клетки сердечной мышцы, шванновские клетки периферической нервной системы.

Ретикулярные волокна складываются из двух компонентов — цементирующего вещества (гликопротеины, протеогликаны) и микрофиб­рилл. При электронной микроскопии микро­фибриллы представляют собой либо типичные коллагеновые фибриллы III типа (периодич­ность 64 нм), либо «атипичные» (периодично­стью 22 нм). В стекловидном теле преобладают атипичные микрофибриллы.

В настоящее время различают собственно ретикулярные волокна и проколлагеновые. Соб­ственно ретикулярные волокна являются конеч­ной стадией развития волокна, а проколлагено­вые — начальная стадия развития коллагено-вого волокна.

Основной функцией аргирофильных волокон является опорная функция. Они обнаруживают­ся во всех типах соединительной ткани, фор­мируя поддерживающий клетки каркас (осо­бенно в многоклеточных тканях типа лимфоид-ной, миелоидной).

Эластические волокна. Эластические волок­на при микроскопическом исследовании хорошо выявляются только в тех случаях, когда они присутствуют в большом количестве. К подоб­ным тканям относятся связки или внутренняя эластическая мембрана больших артерий. Не­мало этих волокон в увеальном тракте и склере глазного яблока.

Эластическая ткань идентифицируется при световой микроскопии после окраски специ­альными методами (орсеин, резорцин-фуксин). В отличие от коллагеновых волокон эластичес­кие не обладают поперечной исчерченностью (рис. 1.2.5).

В химическом отношении эластические во­локна отличаются от коллагеновых более низ­ким содержанием гидроксипролина и отсутст­вием гидроксилизина. Отмечается также вы­сокое содержание валина. Волокна химически инертны. Электронномикроскопически эласти­ческая ткань характеризуется наличием двух компонентов — фибриллярной части (микро­фибриллы диаметром 11 нм) и гомогенной час­ти (эластин). Гомогенная часть располагается в центре волокна и окружена микрофибриллами в виде трубочек.

Микрофибриллы и эластин отличаются друг от друга химическим составом. Эластин со­держит аминокислоты десмозин и изодесмо-зин, обеспечивающие перекрестные полимер­ные связи, приводящие к формированию син­цития. Микрофибриллы бедны этими амино­кислотами. Они богаты полярными аминокис­лотами и углеводами.

Эластические волокна варьируют по толщи­не в пределах 0,2—10,0 мкм, ветвятся и анасто-мозируют друг с другом, формируя трехмер-

Межклеточное вещество

Рис. 1.2.5. Эластические волокна стенки аорты (а) и эластического хряща (б) (окрашивание орсеином)

ные сети (рис. 1.2.6). Особый тип связи между отдельными эластическими волокнами являет­ся структурной основой высокой способности эластической ткани к обратимой деформации.

Гистологи нередко используют термин «эла­стическая система». К этой системе, помимо эластических волокон, являющихся основным и наиболее зрелым элементом, относят также окситалановые и элауниновые волокна. Пер­вые образованы микрофибриллами толщиной Ю—12 нм, сходными с теми, которые окру­жают центральный аморфный компонент элас­тического волокна. Вторые по строению зани­мают промежуточное положение между типич­ными эластическими и окситалановыми волок­нами. В настоящее время считают, что окси­талановые и элауниновые волокна являются предшественниками эластического волокна.

Помимо фибробласта эластическое волокно может образовываться в результате деятель­ности гладких миоцитов, хондробластов, хонд-роцитов.

В глазном яблоке преобладают эластопо-добные фибриллы, а именно так называемые фибриллы, состоящие из фибриллина. По этой причине мы несколько более подробно остано­вимся на этих фибриллах.

Фибриллин представляет собой гликопро-теид, являющийся основным компонентом рес-

Рис. 1.2.6. Схематическое изображение организации эластической ткани:

а — различные типы организации эластических волокон (слева направо: эластические волокна, пучок эластических волокон, эластическая сеть); б—механизм обратимой деформации эласти­ческой ткани

ничного пояска хрусталика (связка Цинна). Фибриллин играет также важную роль в адап­тационной способности соединительной ткани глаза.

Фибриллин полимеризуется с образованием микрофибрилл [19, 25, 28], которые склады­ваются в параллельные пучки, образуя волокна ресничного пояска [38]. Богатые фибриллином микрофибриллы ресничного пояска морфоло­гически идентичны микрофибриллам, которые обеспечивают эластические свойства и других тканей организма человека, таких как соедини­тельная ткань кровеносных сосудов, легкого связок, дермы [22, 32]. Но в перечисленных тканях богатые фибриллином микрофибриллы являются основой для осаждения и правильной ориентации тропоэластина, предшественника эластина [13, 27]. Заключительным этапом это­го процесса является образование эластичес­ких волокон. В глазном яблоке, особенно в области ресничного пояска, не содержится до­статочно большого количества эластина [21].

Кроме ресничного пояска, в глазном яблоке фибриллин обнаружен также в соединительно­тканных образованиях переднего отдела гла­за, включая конъюнктиву, радужную оболочку глаза, строму ресничного тела, ресничные от­ростки, строму роговицы, базальную мембрану

Глава 1. КЛЕТКА И ТКАНИ

эпителия роговицы, эндотелии шлеммова ка­нала [35].

В заднем сегменте глаза фибриллин вы­является в строме склеры, решетчатой плас­тинке, мембране Бруха и сосудистой оболочке [35]. Выявляется он также в стекловидном теле [11, 34, 37].

Фибриллин существует в двух изоформах — фибриллин-1 и фибриллин-2. Контроль син­теза фибриллина-1 представлен в хромосоме 15q 15-21, а ген фибриллина-2 располагается в хромосоме 5q23-31 [20]. Фибриллин-1 и фиб­риллин-2 отличаются характером формирования микрофибрилл, и до сих пор непонятно, могут ли два этих типа гликопротеинов существовать в одной микрофибрилле или они образуют раз­ные микрофибриллы [39, 40]. Предполагают, что фибриллин-2 играет основную роль в элас-тогенезе, а фибриллин-1 не участвует в элас-тогенезе, а обеспечивает эластические свойства тканей. Микрофибриллы ресничного пояска со­стоят исключительно из фибриллина-1 [21, 38].

Такое большое внимание фибриллину уделе­но нами по той причине, что аномалии синтеза этих микрофибрилл приводят к ряду заболева­ний глаза. К таковым, в первую очередь, необ­ходимо отнести эктопию хрусталика, синдром Марфана. При этом при эктопии хрусталика уменьшается количество волокон ресничного пояска, они растянуты и имеют различный диа­метр [14, 23, 24]. Волокна легко разрушаются [19, 24].

Синдром Марфана, помимо наличия эктопии хрусталика, характеризуется развитием мио­пии, катаракты, открытоугольной глаукомы [17], косоглазия [16], плоской роговицы и ги­поплазии ресничной мышцы и радужной обо­лочки [10, 12]. Выявляется также удлинение ресничных отростков [24, 26]. В последнее вре­мя показано также, что при псевдоэксфолиа-тивном синдроме, который иногда сопровож­дается вывихом хрусталика, эксфолиативный материал дает положительную реакцию при проведении иммуноморфологического выявле­ния фибриллина [15, 29, 30].

Эти примеры последствий врожденных на­рушений синтеза фибриллина довольно убеди­тельно показывают большую роль этого глико-протеида в функционировании органа зрения.