Тема 12. Хрящевые и мышечные ткани

Краткое содержание темы

Все хрящевые ткани состоят из клеток (хондробластов, хондроцитов, хондрокластов) и межклеточного вещества. Межклеточное вещество образовано основным аморфным веществом и волокнами. Деление хрящевой ткани на три вида - гиалиновую, эластическую и волокнистую - основано на строении межклеточного вещества. В хрящевой ткани содержится 70-80% воды, 10-15% органических веществ, 4-7% солей. До 70% сухого вещества составляет коллаген. Хрящевая ткань не имеет сосудов, питание осуществляется из надхрящницы.

Хрящевая ткань развивается из склеротомной мезенхимы. Выделяют 4 стадии развития: 1) образование хондрогенного островка (стволовые клетки дифференцируются в хондробласты); 2) первичная хрящевая ткань (синтез и секреция коллагена 1-го и 3-го типов); 3) дифференцировка хрящевой ткани (синтез гликозаминогликанов, сульфатированных фибриллярных белков хондроитинсульфатов); 4) возрастные изменения хряща (усиливается минерализация, хондроциты разрушаются).

Рост хряща с периферии (аппозиционный рост) происходит за счет надхрящницы. Находящиеся внутри хряща хондроциты способны к делению, дифференцировке и синтезу межклеточного вещества. За счет этого происходит рост хряща изнутри (интерстициальный рост).

Клетки хрящевой ткани: стволовые, полустволовые (прехондробла-сты), хондробласты, хондроциты. Все вместе они образуют дифферон хондроцитов. Хондробласты - уплощенные клетки, способные к пролиферации и синтезу межклеточного вещества (протеогликанов); имеют развитую ЭПС (гладкую и гранулярную), аппарат Гольджи; цитоплазма базофильна. Хондроциты - овальные, полигональные; располагаются в полостях (лакунах) поодиночке или изогенными группами. Различают три вида хондроцитов: 1) молодые - находятся в молодом хряще; развиты все органеллы; 2) хондроциты, синтезирующие гликозаминогликаны и протеогликаны; развиты ГЭС, аппарат Гольджи, митохондрии; 3) хондроциты, которые вырабатывают коллагеновые белки, а синтез гликозаминогликанов и протеогликанов в них снижен.

Гиалиновый хрящ - стекловидный, прозрачный, голубовато-белый. Находится в местах соединения ребер с грудиной, в гортани, трахее, бронхах крупного калибра, на суставных поверхностях; из него образован скелет эмбриона. Гиалиновая хрящевая ткань различных органов имеет общее строение, но в то же время отличается органоспецифичностью. Это проявляется в расположении клеток и строении межклеточного вещества. Гиалиновая хрящевая ткань имеет двухслойную надхрящницу, под которой лежат молодые хондроциты веретеновидной формы, длинная ось которых направлена вдоль поверхности хряща. В более глубоких слоях хрящевые клетки после деления образуют изогенные группы, окруженные оксифиль-ным слоем и базофильной зоной межклеточного вещества (неравномерное распределение белков и гликозаминогликанов). В гиалиновом хряще любой локализации различают территориальные участки межклеточного вещества, или матрикса (коллаген 2-го типа). Коллагеновые волокна в нем, окружая изогенные группы, ориентированы в направлении вектора действия сил основных нагрузок. Пространство между коллагеновыми структурами заполнено протеогликанами. Гликопротеид хондронектин соединяет между собой хрящевые клетки, коллаген и гликозаминогликаны. Опорная функция хряща обеспечивается наличием гидрофильных протеогликанов с высоким уровнем гидратации (65-85%). Одновременно с этим обеспечивается диффузия питательных веществ, солей, метаболитов и газов.

Эластический хрящ - встречается в органах, подвергающихся изгибам (ушная раковина, хрящ гортани). Общий план строения похож на гиалиновый. Отличие в том, что в межклеточном веществе кроме колла-геновых волокон есть тонкие эластические волокна толщиной до 5 мкм, идущие в разных направлениях. Липидов, гликогена и хондроитинсульфатов в эластическом хряще меньше, чем в гиалиновом.

Волокнистый хрящ - в межпозвоночных дисках, в полуподвижных сочленениях, в местах перехода сухожилий и связок в гиалиновый хрящ. Межклеточное вещество содержит параллельные коллагеновые пучки, постепенно разрыхляющиеся и переходящие в гиалиновый хрящ. По направлению от гиалинового хряща к сухожилию волокнистый хрящ становится похожим на сухожилие.

Регенерация хрящевых тканей, имеющих надхрящницу, происходит за счет размножения и дифференцировки хондрогенных клеток и новообразования ими межклеточного вещества. Суставные хрящи не имеют надхрящницы, их регенерационные способности сводятся к выработке хондроцитами межклеточного вещества.

Трансплантация хряща применяется довольно широко, т.к. из-за низкой проницаемости матрикса и отсутствия сосудов хрящ практически недоступен клеткам и факторам иммунной системы и является иммунологически инертным. Может трансплантироваться собственный хрящ (аутопластика) и донорский (аллопластика). Трансплантация хряща позволяет восстановить подвижность пораженных суставов и широко применяется в травматологии.

Мышечные ткани. В основу классификации мышечной ткани положены два принципа:

I. Морфофункциональный; 1) поперечно-полосатые мышечные ткани; 2) гладкие мышечные ткани;

II. Гистогенетический: 1) мезенхимные; 2) эпидермальные (из кожной эктодермы и прехордальной пластинки); 3) нейральные (из нервной трубки); 4) целомические (из миоэпикардиальной пластинки и висцерального листка сомита); 5) соматические (миотомные); первые три из этих тканей относятся к гладким мышечным, четвертая и пятая - к поперечно-полосатым мышечным тканям.

Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань возникает из миобластов миотома дорзальной мезодермы. В ходе дифференцировки возникают две клеточные линии. Миобласты одной линии располагаются в виде цепочки и сливаются друг с другом - образуются мышечные трубочки (миотубы); в них формируется сократительный аппарат (миофибриллы). Сначала миофибриллы располагаются по периферии, а ядра лежат в центре; затем объем миофибрилл увеличивается, они вытесняют ядра на периферию, под плазмолемму, а сами занимают центральную часть волокна - формируется миосимпласт. Клетки другой линии дифференцируются в миосателлиты. Они локализуются на поверхности ми-осимпласта и являются камбиальными для скелетной мышечной ткани; за счет них идет регенерация волокна.

Структурно-функциональным элементом скелетной мышечной ткани является мышечное волокно. Оно состоит из миосимпласта и миосател-литов, покрытых общей базальной мембраной. Совокупность мышечного волокна и сателлита называется мионом. Длина волокна может достигать 12 см, толщина 50-100 мкм. Комплекс, включающий плазмолемму миосимпласта и базальную мембрану, называется сарколеммой. В отдельных участках сарколемма отдает внутрь саркоплазмы впячивания в виде трубочек, которые проходят перпендикулярно волокну через всю его толщу - Т-трубочки. К ним с обеих сторон подходят продольные цистерны саркоплазматического ретикулума - L-цистерны. Подойдя к Т-трубочам, L-цистерны сливаются и образуют поперечные терминальные цистерны - Т-цистерны. Вместе с Т-трубочками Т-цистерны образуют триаду - мембранную систему. Под сарколеммой находится саркоплазма. Ядра располагаются по периферии, под сарколеммой, здесь же находятся многочисленные митохондрии с большим количеством крист. Цитоскелет образован промежуточными фибриллами диаметром 10 нм, состоящими из белка десмина. Десминовый цитоскелет связан с Z-дисками миофибрилл вспомогательными белками (а-актинин, винкулин). Кроме десминовых фибрилл, есть фибриллы диаметром 2,5 нм, образованные белком титаном. В саркоплазме содержится белок миоглобин.

Мышечные волокна делятся на 4 типа: а) медленные - красные, богатые миоглобином, содержат много митохондрий и способны к длительной непрерывной активности; б) быстрые - белые, бедные миоглобином, количество митохондрий меньше, сокращаются быстрее красных, но быстро устают и не способны к длительной работе; АТФ образуется путем гликолиза; в) быстрые - содержат много митохондрий, АТФ образуется в результате окислительного фосфорилирования; г) тонические - характерно наличие на каждом волокне большого числа окончаний, образованных одним аксоном, аппарат Гольджи развит слабо.

Основную часть мышечного волокна составляют миофибриллы. Их структурно-функциональной единицей является саркомер - участок между двумя Z-линиями. Саркомер состоит из: Z-линия - 1/21-диска - 1/2 А-диска - 1/2 Н-зоны - М-линия - 1/2 Н-зоны - 1/2 А-диска - 1/2 1-диска - Z-линия. Каждый саркомер состоит из тонких актиновых (актин, тропонин, тропомиозин) и толстых миозиновых филаментов. Толстые филаменты, кроме миозина, содержат белки: титин - прикрепляет толстые нити к Z-линии; небулин - связывает толстые и тонкие филаменты; миомезин и белок С - связывают толстые филаменты в области М-линии. Толстые филаменты лежат только в диске А. Тонкие филаменты - в диске I, но частично заходят в диск А. Темная часть А-диска - актиновые и миозиновые филаменты. Н-полоска - светлая часть А-диска (содержит только миозиновые филаменты). М-линия - в центре Н-полоски, место соединения всех миозиновых филаментов друг с другом.

Механизм мышечных сокращений (теория скольжения нитей по X. Хаксли) запускается ацетилхолином при передаче нервного импульса аксоном мотонейрона спинного мозга, образующего конечную холинер-гическую терминаль - двигательную бляшку. Ацетилхолин поступает в туннель Т-системы и вызывает выход Са²⁺ из Z-пузырьков. Кальций активирует тропонин, снимающий блок из тропомиозина, головки тяжелого меромиозина начинают двигаться по глобулам актина. Головки меромио-зина изгибаются в шарнирных областях и присоединяются к молекулам актина, совершая при этом гребковые движения. Затем они отсоединяются от активных: участков и вновь присоединяются в новом месте. Это вызывает скольжение толстых филаментов вдоль тонких. Для возвращения головки миозина в исходное положение необходима энергия АТФ, которая распадается благодаря АТФ-азной активности миозина. При отсутствии нервных импульсов Са²⁺ возвращается в саркоплазматический ретикулум, активные центры на актиновых филаментах закрываются тропонином. При мышечном сокращении Z-линии сближаются, уменьшаются или исчезают 1-диск, М-полоски, появляются поперечные мостики из головок миозина.

Гладкая мышечная ткань. Источник развития - спланхнотомная мезенхима и нейроэктодерма. Стволовые мезенхимные клетки и клетки-предшественники мигрируют к местам закладки органов. Дифференцируясь, они синтезируют компоненты базальной мембраны и окружаются тонкими эластическими и ретикулярными волокнами. Клетки объединяются в тканевой комплекс. Структурно-функциональным тканевым элементом является гладкий миоцит - лейомиоцит, клетка веретеновидной формы длиной от 20 до 500 мкм; ядра палочковидной или эллипсовидной формы с плотным хроматином и 1-2 ядрышками. Большое количество митохондрий. Аппарат Гольджи и ГЭС развиты слабо. На периферии лейомиоцитов находятся плотные тельца Вейбеля, которые можно рассматривать как аналог Z-полоски. К этим тельцам прикрепляются актиновые и промежуточные десминовые филаменты; формируется трехмерная, продольно направленная сеть. Важный компонент саркоплазмы - сократительные белковые нити (миофиламенты), образующие миофибриллы. Эти нити расположены вдоль длинной оси миоцита; одним концом прикрепляются к плотным тельцам. Актиновые филаменты взаимодействуют с толстыми миозиновыми филаментами и образуют сократимые единицы. Механизм сокращения сходен с сокращением скелетных мышечных волокон. Разновидности миоцитов: 1) сократительные; 2) секреторные; 3) миоциты-пейсмекеры; 4) камбиальные.

Регенерация гладкой мышечной ткани происходит за счет камбиальных клеток, адвентициальных клеток, за счет миофибробластов.

Хронокарта

1. Организационная часть с мотивацией темы - 5 мин.

2. Программированный контроль - 10 мин.

3. Опрос-беседа - 35 мин.

4. Объяснение препаратов - 10 мин.

5. Перерыв - 10 мин.

6. Контроль за самостоятельной работой студентов. Помощь в работе с препаратами - 65 мин.

7. Подведение итогов. Проверка альбомов - 10 мин. Время лабораторного занятия: 3 часа.