Вокруг Света 2006 №10

Тело в клеточку

Нейрон, или нервная клетка, отвечает за передачу информации внутри центральной нервной системы и в остальном теле. Узнать нейрон легко по длинным расходящимся отросткам, именно по ним электрический сигнал идет к клетке и от нее

Оплодотворенная клетка с первых минут своего существования становится предтечей нового мира, устроенного не проще, чем Вселенная. Этот мир — организм человека, иначе — разноклеточное Тело. В нем клетки подобны планетным системам, только более сложным, нежели те, что существуют в космосе. Попробуем посмотреть на них в микроскоп.

Исследователи насчитали в человеческом теле около 300 типов клеток. Большинство из них — это так называемые дифференцированные клетки, то есть те, которые отличаются друг от друга внешне и выполняют строго определенные функции. На них, собственно, и держится в прямом и переносном смысле весь наш организм. А малодифференцированные и стволовые клетки еще ждут полной переписи. Но при всем разнообразии «составных частей» нам свойственна удивительная целостность. И эту целостность — физическое и информационное единство организма — обеспечивают опять же клетки, производя и выделяя межклеточные белки и сигнальные молекулы. Межклеточное вещество и тела самих клеток создают неповторимые ландшафты, и опытный цитолог, взглянув в микроскоп, сразу поймет, что он рассматривает: срез мозга, печени или мышцы…

А мы начнем, пожалуй, с костей — твердынь тела. Их строят из органических веществ угловатые клетки — остеобласты. Органика потом минерализуется, а клетки оказываются замурованными и принимают новое имя — остеоциты. Такие строительные работы происходят постоянно, поскольку в организме человека, без его, разумеется, ведома, неизбежно что-то разрушается. Разрушением костей занимаются специальные клетки — многоядерные остеокласты. Они снуют вдоль кости, ощупывая ее многочисленными выростами, похожими на пальцы. Остеокласты участвуют в создании внутренних полостей кости, в которых заключен главный кроветворный орган тела — костный мозг.

В костном мозге много разных клеток. Стволовые и малодифференцированные внешне неразличимы: круглые, маленькие, с большим ядром. Созрев и достигнув определенных размеров, большинство из них оставляют прежнее место и отправляются в кровеносные сосуды. А громадные мегакариоциты остаются в костном мозге. Обосновавшись в просветах капилляров, эти клетки будто состругивают с себя безъядерные пластинки — тромбоциты, а те, в свою очередь, пускаются в путь по кровеносным сосудам, пока сами не разрушатся или их не используют в качестве строительного материала для тромба.

Здесь же, в костном мозге, созревают и погибают предшественники эритроцитов, отправляя в кровеносные сосуды свою безъядерную часть — пузырь с гемоглобином, и он 120 дней передвигается по крови, то принимая, то отдавая кислород. Цвет у эритроцитов желто-зеленый, а красными они кажутся, когда их много. Путешествуя по тончайшим капиллярам, эластичный эритроцит способен изгибаться и вытягиваться раз в 20, так что ядро сильно тормозило бы его движение.

Когда клетки попадают в кровеносную систему, оказывается, не все они продолжают движение по капиллярам и сосудам. Многие выбираются из них сквозь капиллярные стенки, специально предназначенные для просачивания веществ и клеток. Эти стенки сложены из единственного слоя вытянутых эндотелиальных клеток неправильной формы, пронизанных порами. Они такие тонкие, что при взгляде сбоку напоминают знаменитый рисунок Сент-Экзюпери «Удав, проглотивший слона» (в роли слона — клеточное ядро). Желающие покинуть капилляр используют клеточные поры или просто протискиваются между клетками. Так поступают и моноциты — самые крупные элементы крови. Их легко узнать по ядру диковинной формы, которое походит то на боб, то на подкову, а иногда разделено на дольки. Выбравшись из капилляра, моноцит еще немного подрастает и оборачивается макрофагом.

Макрофаг — большая клетка, постоянно меняющая свою форму. Ее задача — собирать «мусор», поедать вредных микробов, их переваривание происходит в темно-коричневых пузырьках на периферии клетки. В центре — громадное зеленоватое ядро

Племя макрофагов — несомненная достопримечательность тела. Макрофаги есть везде: в печени и легких, в почках и селезенке, на внутренней стенке кровеносных сосудов и в нервной ткани. Там они участвуют в иммунологических реакциях и поедают микробов, погибшие клетки и прочий «мусор». Охотясь, они перемещаются по телу, как амебы. Их мембрана образует глубокие складки, которые служат для улавливания добычи. Живущие в легких макрофаги окисляют жироподобные вещества — липиды, чтобы выделить тепло и согреть вдыхаемый телом воздух. Макрофаги селезенки, собрав гемоглобин из съеденных ими погибших эритроцитов, устремляются по кровеносным сосудам в костный мозг, чтобы скорее напитать железом новые эритроциты.

Мы же, «выйдя» из капилляра, очутились между органами, в полости тела. «Полость» не значит «пустота». В теле есть специальные клетки, основная задача которых в том и заключается, чтобы заполнять пустоты. Это фибробласты — клетки еще более крупные, чем макрофаги. Они вырабатывают межклеточное вещество, которое заполняет полости, защищает кровеносные сосуды и укрепляет стенки органов. В тех случаях, когда надо срочно залатать пробоину в теле, фибробласты сползаются к месту аварии, но движутся они не как амебы, а скользят вдоль волокон межклеточного вещества. Используя способности двигаться, делиться и выделять коллаген — белок соединительной ткани, фибробласты затягивают раны и образуют рубцы на месте погибших клеток. Например, рубец на сердце после инфаркта.

Фибробласты и макрофаги входят в «службу безопасности», которая неусыпно патрулирует кровеносные сосуды, так же, как и тучные клетки, буквально переполненные пузырьками с регуляторными веществами. Если надо уменьшить свертываемость крови или снять воспаление, тучная клетка, как настоящая туча, проливается дождем гепарина. Если же, наоборот, возникает потребность в воспалительной реакции, она впрыскивает гистамин.

Помимо множества клеток, «рожденных ползать», в теле есть и такие, которые интенсивно сокращаются и разжимаются, оставаясь при этом на месте. Зато они «движут» тело и придают ему различные позы. Собственно, это даже не клетки, а многоядерные образования — поперечно-полосатые волокна. Волокна объединяются в пучки, и все дружно тянут какой-нибудь участок тела. Только общими усилиями можно справиться с такой каторжной работой. Стенки сосудов и внутренних органов сокращаются благодаря другому типу мышечных клеток, называемых гладкими. Похожие на крошечные веретенца, гладкие клетки друг с другом не сливаются, хотя иногда для большей силы и крепости соединяются отростками в сеть, образуют пласты или тяжи. Мышечные веретенца очень эластичны. Например, в беременной матке они растягиваются в 10 раз, достигая полумиллиметра в длину.

Интересные сведения о клетках можно получить, разглядывая поджелудочную железу. На самом деле это не одна железа, а несколько под одной крышей. Здесь есть клетки (они называются ацинарными), синтезирующие пищеварительные ферменты. Каждая из них похожа на мешочек. А 8—12 клеток объединяются в мешок покрупнее и наполняют его пищеварительным соком. Содержимое каждого мешка изливается в проток железы и двенадцатиперстную кишку. Между этими мешками вкраплены островки, состоящие из инсулоцитов — клеток внутренней секреции. Они синтезируют гормоны, в том числе всем известный инсулин, а также вещества, которые снижают кровяное давление и стимулируют работу поджелудочной железы. Продукция инсулоцитов поступает в кровь.

Каждый тип секреторных клеток выглядит по-своему, но всех их объединяет наличие секреторных гранул — пузырьков, где содержатся активные вещества. Это очень важная деталь. Именно в гранулах секрет хранится и доставляется к месту назначения, не смешиваясь с другими веществами и не включаясь раньше времени в работу. Гранулы есть и у клеток других желез, и у остеокласта, и у тучной клетки. Впрочем, любая клетка, независимо от ее развития и основной функции, синтезирует чуть-чуть гормона для связи с другими клетками, органами и тканями.

Помимо всеобщей капельной связи клетки практикуют и связь электрическую. Ее осуществляют нейроны. Они безошибочно узнаются по отросткам — аксонам. Один или несколько, короткие или длинные, прямые или разветвленные, но они обязательно есть в любой нервной клетке. По ним от клетки к клетке несется электрический сигнал, поэтому аксон можно уподобить электрическому проводу. А провод необходимо изолировать. Это делают клетки глии. Они всегда при аксоне — будто бы оборачивают его.

Один или несколько обернутых аксонов образуют нервное волокно, которое, как путеводная нить, приведет нас в любое место тела, даже на его край — в кожу. От окружающего пространства тело отделяют пять слоев эпителиальных клеток. Они стоят, плотно сомкнув ряды, всегда готовые противостоять любому вторжению. Начиная жизнь в самом нижнем слое, клетки эпителия постепенно продвигаются вверх и заканчивают свое существование в виде высохшей роговой чешуйки на поверхности кожи.

Не все клетки умирают естественной смертью. Например, в случае сильных ожогов врачи пытаются реконструировать поврежденную кожу путем пересадки клеток. Однако клетки-доноры приходят в чужой организм, как эмигранты: они выполняют положенную работу, но приживаются на новом месте плохо. Если же ученые смогут разгадать секрет, как без побочных эффектов компенсировать убыль клеток и правильно восстанавливать нарушенные между ними связи, — это будет настоящий прорыв в медицине.

Наталья Резник, кандидат биологических наук

Читайте также на сайте «Вокруг Света»:

Природные каверзы на уровне клетки

Выключатель для генов

Мифы о генах

Кто быстрее?

Цветовая дифференциация недугов