Детали строения слизистой оболочки тонкой кишки - системы организма (гистология)
НЕКОТОРЫЕ ДЕТАЛИ СТРОЕНИЯ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ
ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭПИТЕЛИЯ ВОРСИНОК
Рис. 21 - 36. Либеркюновы крипты.
А. Микрофотография (малое увеличение) части стенки тонкой кишки ребенка, на которой видны ворсинки в продольном (/) и косом (2) разрезе и либеркюновы крипты- в ткани, образующей основу ворсинки, встречаются многочисленные лимфоциты- мышечная пластинка слизистой идет по нижней границе микрофотографии. Б. Микрофотография (большое увеличение) крипты, в стенке которой видны бледно окрашенные бокаловидные клетки, а в базальных отделах - клетки Панета, содержащие зернистость.
В то время как клетки покровного эпителия желудка секретируют слизь и все относятся к одному типу, клетки эпителия ворсинки бывают двух главных типов -около 90% их составляют высокие цилиндрические клетки с широкой щеточной каемкой, подробно описанной в гл. 7 и показанной (в том виде, какой она имеет под световым микроскопом) на рис. 7 - 8. На электронной микрофотографии видно, что щеточная каемка состоит из плотно упакованных микроворсинок (рис. 37), вверху эти клетки называются всасывающими, или, чаще, цилиндрическими, клетками. Остальные клетки эпителия ворсинки представлены выделяющими слизь бокаловидными клетками (за исключением популяции энтероэндокринных клеток, составляющей менее 0,5% общего числа клеток).
Для цилиндрических клеток характерна хорошо развитая цитоплазма и сильно извитые боковые плазматические мембраны- весьма многочисленны митохондрии (рис. 21 - 37). Свободные рибосомы, однако, обнаруживаются редко. В цилиндрических клетках, лежащих у основания ворсинок, хорошо развиты цистерны гранулярного эндоплазматического ретикулума и мешочки комплекса Гольджи, однако по направлению к верхушке они становятся менее заметными (Altmann G., 1976). Более того, выработка гликокаликса происходит более интенсивно в клетках основания ворсинки и снижается в направлении их верхушек (Benett, Leblond).
Рис. 21 - 37. Электронная микрофотография, показывающая в центре цилиндрическую клетку ворсинки тонкой кишки (мыши) (с любезного разрешения Н. Cheng, С. Leblond).
Это высокая цилиндрическая клетка с обширной цитоплазмой, многочисленными высокими микроворсинками (/) на свободной поверхности, сложным рисунком боковых мембран (2) (хорошо заметным слева, особенно в цилиндрической клетке, ядро которой не видно на срезе), многочисленными митохондриями (J) и незначительным количеством свободных рибосом. Отдельные цистерны гранулярного эндоплазматического ретикулума видны между митохондриями в надъядерной части клетки.
Гликокаликс цилиндрических клеток ворсинки непрерывно обновляется. Некоторые гликопротеиды в толстом слое гликокаликса являются гидролитическими ферментами- один фермент - щелочная фосфатаза, другие превращают дисахариды в моносахариды. Так, лактаза очень важна для переваривания лактозы молока у детей- комплекс сахаразы и изомальтазы играет существенную роль у детей более старшего возраста и взрослых. Эти ферменты постоянно обновляются, причем скорость их выработки и появления на поверхности микроворсинок уравновешивает скорость их потери за счет попадания в просвет.
Бокаловидные клетки (рис. 21 - 38) бывают двух типов. Клетки наиболее часто встречающегося типа были описаны ранее. Аппарат Гольджи в этих клетках хорошо развит, а апикальные отделы цитоплазмы обычно растянуты глобулами слизи (рис. 21 - 38, А). В клетках другого типа в слизистых глобулах располагаются мелкие плотные гранулы (рис.21 - 38,б)- их количество в ворсинке невелико.
Типы клеток в эпителии крипт
Вид клеток эпителия, выстилающих железы, которые вдаются в глубь слизистой оболочки (либеркюновы, или кишечные, крипты), меняется в зависимости от глубины их расположения. В основании крипты содержится почти одинаковое количество клеток Панета с характерными крупными секреторными гранулами и мелких цилиндрических клеток, расположенных между ними (рис. 21 - 39). На электронных микрофотографиях видно, что мелкие цилиндрические клетки в базальных отделах крипты имеют слабо развитую цитоплазму- они представляются как бы «зажатыми» между клетками Панета (рис. 21 - 40). В отличие от цилиндрических клеток ворсинки (рис. 21 - 37) они имеют гладкие боковые мембраны. Их цитоплазма содержит лишь незначительное число митохондрий и компонентов гранулярного эндоплазматического ретикулума, а также небольшой аппарат Гольджи, однако она заполнена свободными рибосомами.
Рис. 21 - 38. Электронная микрофотография бокаловидных клеток в верхней части крипт из тонкой кишки мыши (с любезного разрешения Н. Cheng).
Апикальная часть растянута глобулами слизи (1), что и придает клетке форму бокала. Аппарат Гольджи (2) хорошо развит Приблизительно в 25% слизистых клеток крипт глобулы содержат плотные гранулы (J). По мере того как эти гранулярные слизистые клетки выходят из крипт и движутся по стенке ворсинки, они секретируют глобулы и вырабатывают новые слизистые глобулы, в которых уже нет гранул.
А. Бокаловидная клетка обычного типа. Б. Бокаловидная клетка гранулированного типа.
Рис. 21 - 39. Микрофотография крипты тонкой кишки мыши (с любезного разрешения Н. Cheng, J. Merzel, С. Leblond).
От основания крипты, занятого клетками Панета (1), до ее устья (2) клетки окружают узкий просвет (3), часть которого видна у основания крипты. Клетки Панета в основании крипты можно узнать по их гранулам- те клетки Панета, гранулы которых мельче (две клетки справа), более молодые, чем те, в которых гранулы крупные. В стенке крипты лежат цилиндрические клетки (4) и слизистые клетки (5) со светлоокрашенными слизистыми глобулами. Узкие клетки, отмеченные наконечниками стрелок, между клетками Пане)а цилиндрические клетки базальных отделов крипты.
Эти черты характерны для малодифференцированного клеточного типа, который, как и можно было ожидать, претерпевает выраженную пролиферацию, показали Леблон и Ченг (Leblond С., Cheng Н., 1976), эти клетки являются стволовыми элементами, дающими начало всем типам клеток выявляемых в эпителии, как это будет более подробно описано в соответствующем разделе.
В отличие от них клетки Панета являются высокодифференцированными и характеризуются хорошо развитыми гранулярным эндоплазматическим ретикулумом и комплексом Гольджи. Их зимогеновые гранулы, которые у мыши окружены светлым пояском (как видно из рис. 21 - 40), отсутствующим у человека, выделяются в просвет посредством экзоцитоза. Клетки Панета содержат цинк, однако его значение неясно. Не известна достаточно точно и природа ферментов, которые они секретируют, за исключением того факта, что они выделяют лизоцим (Erlandsen, Taylor).
Клетки, располагающиеся выше основания крипты, имеют преимущественно цилиндрическую форму. В них выявляются признаки постепенного превращения цилиндрических клеток основания крипты в цилиндрические клетки ворсинки: их размер прогрессивно нарастает, а содержание в них свободных рибосом падает при увеличении числа цистерн гранулярного эндоплазматического ретикулума. Более того, цилиндрические клетки в криптах делятся, что отличает их от клеток ворсинок. Таким образом, эти два типа цилиндрических клеток различаются по ряду признаков. Однако изучение их эмбрионального развития обнаруживает, что эпителий крипт и ворсинок развивается из одного источника, причем, как это описывается ниже, один из них превращается в другой.
Рядом с зоной расположения клеток Панета встречаются клетки с отдельными слизистыми глобулами. Эти клетки, известные под названием олигомукозных клеток, возникают путем дифференцировки некоторых клеток базальных отделов крипты (типа показанного на рис. 21 - 39 и 21 - 40). Кроме того, они сохраняют свою способность к делению, однако лишь в течение определенного времени, потому что, как только они станут растягиваться глобулами слизи, эта способность утрачивается.
Рис. 21 - 40. Электронная микрофотография базального отдела крипты тонкой кишки мыши (с любезного разрешения Н. Cheng, С. Leblond).
Между клетками Панета видна небольшая цилиндрическая клетка базального отдела крипты (в середине), клетка имеет гладкие боковые плазматические мембраны. В цитоплазме располагаются многочисленные свободные рибосомы, слабо развитый аппарат Гольджи (1) и небольшое число других органелл. Клетки такого типа считаются незрелыми. Клетки, лежащие по обе стороны,-это клетки Панета, для которых характерны крупные зимогеновые гранулы со светлой периферией (у мыши). В клетке Панета справа выявляется ядро неправильной формы, что типично для зрелых клеток Панета. Аппарат Гольджи (/) хорошо развит. Справа от него, между ним и темными секреторными гранулами лежит бледная овальная просекреторная гранула.
Рис. 21 - 41. Электронная микрофотография энтероэндокринной клетки из тонкой кишки мыши.
Для этой клетки характерны плотные секреторные гранулы в базальном отделе и узкая апикальная часть, доходящая до просвета. 1 - просвет, 2 - ядро, 3 - гранулы.
В нижней половине крипты большая часть слизистых клеток содержит лишь отдельные слизистые глобулы, тогда как в верхней половине они имеют вид, типичный для бокаловидных клеток (рис. 21 - 38). При этом, как показано на рис. 21 - 38,Б1, внутри глобул слизи, лежащих в бокаловидных клетках крипт, находятся плотные гранулы. Эти гранулы встречаются примерно в четверти бокаловидных клеток крипт.
В этом участке энтероэндокринные клетки составляют около 1% имеющихся клеток. Они характеризуются узкой апикальной частью и широким основанием, заполненным плотными гранулами (рис. 21 - 41), которые, так же как и в желудке, могут быть аргент-аффинными или аргирофильными. Некоторые из этих клеток вырабатывают серотонин. Другие продуцируют кишечные гормоны, а именно: секретин, холецистокинин и вещество, сходное с глюкагоном. Недавно получены данные о том, что в тонкой кишке, так же как и в желудке, имеются клетки, вырабатывающие соматостатин и эндорфин.
Еще реже встречается другой тип клеток, так называемые пещеристые клетки. Это необычного вида клетки (рис. 21 - 42), для которых характерны инвагинации плазматической мембраны, вдающиеся в цитоплазму наподобие трубочек неправильной формы, называемых кавеолами (одна из них показана стрелкой вверху слева на рис. 42). На стенках кавеол образуются структуры, сходные с полипами, которые выделяются в их просвет в виде мелких шариков и в конечном итоге выводятся в пространство между микроворсинками, откуда попадают в химус. Другой важной особенностью этих клеток являются микроворсинки, имеющие в два раза большую длину, чем микроворсинки соседних клеток, а также длинные пучки прямых филаментов, тянущихся от стержня микроворсинки глубоко в цитоплазму (поэтому некоторые авторы называют эту Клетку щеточной клеткой), и филаменты, окружающие апикальный отдел.
Рис. 21 - 42. Схема ультраструктуры пещеристой клетки (с любезного разрешения A. Nabeyama, С. Leblond).
Характерно наличие кавеол (1) длинных впячиваний апикальной плазмалеммы неправильной формы, которые открываются между основаниями микроворсинок (2), как показано стрелкой вверху слева. Большая часть кавеол представлена в поперечном разрезе в виде сечений пузырьков. Их просветы содержат мелкие шарики, которые выделяются из кавеол. На апикальной поверхности клеток располагаются микроворсинки, основу которых образуют прямые филаменты, продолжающиеся в глубь надъядерной зоны. Апикальный отдел окружен кольцом филаментов (3). 4 - митохондрии, 5 - гранулярный эндоплазматический ретикулум, 6 - гладкий эндоплазматический ретикулум, 7 - лизосома, 8 - комплекс Гольджи, 9 - контакт, 10 - базальная мембрана, 11 - прямые филаменты, 12 - ядро.
Клетки с кавеолами, хотя встречаются редко, обнаруживаются не только в криптах и на ворсинках тонкой кишки, но также и в желудке и толстой кишке (Nabeyama, Leblond). Их роль остается неясной.
Рис. 21 - 43. Микрофотография эпителия кишки, на которой показан глобулярный лейкоцит, который можно легко опознать по крупным плотным гранулам и ядру, имеющему меньшие размеры, чем ядра окружающих цилиндрических клеток (с любезного разрешения R. Alexander).
Внизу в центре аналогичная клетка располагается в собственной пластинке слизистой.
Следует упомянуть также о мигрирующих клетках, которые обнаруживаются внутри эпителия. К их числу относятся не только лимфоциты и другие типы лейкоцитов, но также и интересный клеточный тип, известный под названием глобулярного лейкоцита. Этот вид клеток встречается в нормальном эпителии, но чаще его обнаруживают у больных, зараженных паразитами. Глобулярный лейкоцит (рис. 43) характеризуется крупными включениями, по своим свойствам сходными с гранулами тучных клеток. Клетки, похожие на глобулярные лейкоциты, иногда встречаются и в собственной пластинке слизистой оболочки (рис. 21 - 43).
Обновление клеток в эпителии слизистой оболочки
Радиоавтографическими исследованиями показано, что цилиндрические клетки, делящиеся в криптах, появляются на поверхности ворсинок в течение одного дня. Через 3 дня они достигают верхушки ворсинок (рис. 21 - 44) и выталкиваются в просвет кишки. Поэтому у экспериментальных животных эпителий кишки полностью обновляется каждые 3 дня. У человека, как считают, обновление происходит каждые 5 или 6 дней.
Рис. 21 - 44. Радиоавтограф, показывающий, каким образом меченые эпителиальные клетки мигрируют вверх по ворсинке тощей кишки мыши (с любезного разрешения С. Leblond, В. Messier).
А. Меченые клетки видны в криптах через 8 ч после введения меченного тритием тимидина. Б. Через 3 дня меченые клетки дошли до верхушки ворсинок.
Миграция внутри крипт в значительной мере связана с давлением накапливающихся клеток, так как благодаря непрерывному размножению клетки «выталкиваются» вверх по стенкам крипт и далее через их устья. Вместе с тем, если размножение клеток прерывается искусственным путем, клетки продолжают выходить из устьев крипт и мигрировать вдоль ворсинки. Таким образом, миграция клеток по направлению к верхушке ворсинок осуществляется, по-видимому, путем амебоидного движения.
По мере перемещения клеток к верхушке ворсинок несколько изменяются их функции. Как уже указывалось, выработка поверхностного гликопротеида снижается по достижении верхушки ворсинки. При измерении активности синтеза белка в клетках, начиная с основания ворсинки и до ее верхушки, Альтман (Altman, 1976) обнаружил постепенное ее падение. Поэтому было высказано предположение, что, возможно, постепенное снижение выработки гликозилированного белка создает условия для отделения клеток от пласта на верхушке ворсинок. Далее Альтман продолжил опыты и продемонстрировал, что ингибитор белкового синтеза (циклогексимид) усиливает отделение клеток с верхушки ворсинки. Поэтому создается впечатление, что гликопротеид, выделяемый клетками ворсинки и откладывающийся на их поверхности, обеспечивает их «прилипание» к базальной мембране и друг к другу- по мере того как выделение этого вещества постепенно снижается, адгезия ослабевает до такой степени, что клетки отделяются в просвет.
Бокаловидные клетки (рис. 21 - 36 и 21 - 38), подобно цилиндрическим, возникают в криптах в результате митоза. Однако типичные бокаловидные клетки сами не делятся. Митозы присущи лишь упомянутым выше олигомукозным клеткам- причем эти клетки в дальнейшем превращаются в типичные бокаловидные. Есть данные о том, что олигомукозные клетки происходят из недифференцированных цилиндрических клеток, лежащих в основании крипт. В дальнейшем бокаловидные клетки мигрируют из крипт вдоль ворсинки таким же образом и с такой же скоростью, как цилиндрические клетки, с которыми они связаны контактами.
Среди клеток крипт и ворсинок меньше всего энтероэндокринных клеток. Они бывают нескольких типов, описанных выше. Обновление всех этих типов происходит с такой же скоростью, как и других клеток (Ferreira, Leblond), с которыми они также связаны контактами. Изредка из энтероэндокринных клеток развиваются своеобразные мелкие опухоли (карциноиды), которые более характерны для червеобразного отростка.
Резюме. Типы эпителиальных клеток, обнаруживаемых в тонкой кишке, их связи и источники развития показаны на рис. 21 - 45. На нем представлены различные типы зрелых клеток тонкой кишки, которые изображены над клетками, занимающими промежуточное положение между ними и их общей стволовой клеткой - цилиндрической клеткой базального отдела крипты.
