В 1870 году немецкий физиолог Рудольф Гейденгайн впервые описал в слизистой оболочке желудка особы е, диффузно расположенны е клеток и, которые окрашива лись солями хрома, и дал им название « хромаффинные клетки » Впоследстви и многие исследователи, обнаруживая «хромаффинные клетки» называли их - энтерохромаффинными клетками Кульчитского, клетками Нуссбаума, Николаса, светлыми, желтыми, базальнозернистыми
В 1914 году П. Массон (французский патологоанатом) показал, что хромаффинные клетки окрашиваются также и нитратом серебра, и предположил их эндокринную природу В 1938 году Ф.Фейртер, использовал гистологические методы Массона, исследовал различные органы, и обнаружил аргетаффинные и аргирофильные клетки, диффузно расположенные в панкреатических протоках, слизистой оболочке пищеварительного тракта, слизистой оболочке дыхательных и мочеполовых путей. Он ввел понятия «диффузная нейроэндокринная система» и «нейроэндокринные клетки»
Энтерохромафинные (аргентафинные) – окрашиваются бихроматом калия и азотнокислым серебром (ЕС- клетки) Аргирофильные – восстанавливают нитрат серебра в присутствии восстановителя (общая популяция)
A.E. Pears (1966-1969) Александр Эверсон Пирс АР UD – серия АР UD – Amine Precuser Uptake and Decarboxylation Клетки способны поглощать предшественники биогенных моноаминов (5-гидрокситриптофан, L- дигидрооксифенилаланин)
П роисхождени е апудоцитов Первоначально Пирс предполагал, что единым эмбриональным предшественником клеток АПУД-системы является нейроэктодерма. По другим источникам – так называемый нейроэндокринно-программированный эпибласт. Согласно современным представлениям, клетки APUD-серии развиваются из всех зародышевых листков и присутствуют во всех ткан я х: производные нейроэктодермы - нейроэндокринные клетки гипоталамуса, эпифиза, мозгового вещества надпочечников, пептидэргические нейроны центральной и периферической нервной системы; производные кожной эктодермы - это клетки APUD-серии аденогипофиза, клетки Меркеля в эпидермисе кожи; производные кишечной энтодермы - это многочисленные клетки гастроэнтеропанкреатической системы; производные мезодермы - секреторные кардиомиоциты; производные мезенхимы - например, тучные клетки соединительной ткани.
Метод флуоресценции основан на способности моноаминов конденсироваться с парами формальдегида при воздействии глиоксиловой кислоты с образов анием флуорофор ов Этим методом выявляются ЕС-клетки ЖКТ
Иммуногистохимические методы. Отличаются высокой специфичностью. Получено значительное количество моноклональных антител к активным пептидам, биогенным аминам и ферментам, таким как нейроспецифическая энолаза, L-ДОФА декарбоксилаза Популярен метод окрашивания серийных срезов различными антителами. Это позволило обнаружить в одной клетке различные гормоны
Электронная микроскопия Основной отличительный признак апудоцитов – секреторные гранулы в цитоплазме Достоверно отличить эндокринные гранулы от эндокринно-подобных позволяет метод уранаффинной реакции. При его использовании избирательно контрастируются гранулы эндокринных клеток, ядерный хроматин, ядрышки и рибосомы, а лизосомы, липофусциновые, лактальбуминовые и зимогенные гранулы не окрашиваются
Принципиальная схема секреторного цикла, как известно, универсальна и состоит из 4-х следующих друг за другом фаз: 1 - поступление в клетку исходных продуктов для биосинтеза гормонов. Эти продукты ЭК получает из межклеточного вещества собственной пластинки, куда они доставляются через капилляры, нервные волокна; 2 - синтез прогормонов. В цитоплазме из поступивших продуктов при участии эндоплазматического ретикулума и энергетической поддержке митохондрий происходит синтез прогормонов; 3 - формирование в комплексе Гольджи секреторных гранул и их накопление в цитоплазме; 4 - высвобождение гормона из клетки при поступлении адекватных стимулов (нервных или гуморальных).
Нервная, эндокринная и иммунная система – объединены Новая область биологии и медицины – нейроиммуноэндокринология Клетки этой системы - НЭК присутствуют в каждом органе, единая диффузная нейроиммуноэндокринная система
Желудочно-кишечный тракт Поджелудочная железа Мочеполовая система Воздухопроводящая система Шишковидная железа Щитовидная железа Надпочечники Аденогипофиз Паротидные тельца Симпатические ганглии Тимус Плацента Органы репродуктивной системы и др. НЕЙРОИММУНОЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА
В настоящее время известны более 100 типов нейроэндокринных клеток
Идентичность активных веществ, действующих внутри нервной системы как нейротрансмиттеры и нейрогормоны, а также как гормоны внутри эндокринной APUD-системы, позволили объединить обе эти системы (нервную и APUD) в единую регулирующую систему организма - диффузную нейроэндокринную систему (ДНЭС) ДНЭС включает в себя диффузно рассеянные эндокринные клетки, а также аминергические и пептидергические нейроны Клетки ДНЭС имеют несколько сходных признаков: присутствие в цитоплазме одинаковых секреторных гранул, общих регуляторных пептидов и нейронспецифической энолазы (фермента, участвующего в декарбоксилировании аминов)
ДНЭС (нейроэндокринные клетки) Аминергические и Пептидэргические нейроны APUD (ДЭС) Сходные признаки: одинаковые секреторные гранулы общие регуляторные пептиды нейроспецифическая энолаза L-DOPA-декарбоксилаза
Нобелевская премия Лекция: «Пептиды в мозге - новая эндокринология нейрона»
Появление радиоиммунологии и развитие иммуногистохимии привели к открытию совершенно неожиданного феномена: биогенные амины и пептидные гормоны, характерные для апудоцитов были обнаружены и в некоторых нейронах. (Polak, Bloom, 1986) Эти нейроны, содержащие гормонально-активные полипептиды, отнесли к метасимпатической нервной системе Особенностью этой системы является ее значительная автономия по сравнению с симпатической и парасимпатической системами Среди пептидергических нейронов известны чувствительные и моторные. Их основная функция – модулировать возбуждающие импульсы
Пептидэрги ческая нервная система ярко представлена в эндокринном островке поджелудочной железы. Пептидергические нейроны и их отростки образуют плотную сеть, пронизывающую и оплетающую островок
(Weichselbaum M. et al., 2005) Слизистая оболочка бронха. ИГХ-реакция с АТ к гастрин-рилизинг-пептиду. Конфокальная микроскопия.
(Weichselbaum M. et al., 2005) Слизистая оболочка бронха. Видны 2 эндокринные клетки (метка - АТ к гастрин-рилизинг-пептиду) и нервные волокна (метка - протеин-ген-продукт - protein gene product, 9,5- PGP 9,5 ) ЗД. Конфокальная микроскопия.
АПУД-система желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы, выделена в отдельную гастроэнтеропанкреатическую эндокринную систему (ГЭПС) на долю которой приходится около половины всех апудоцитов
Открытого Закрытого Апикальная часть клетки достигает поверхности Не сообщаются с просветом Секреция в просвет Давление, растяжение стенки, колебания температуры, секрет в кровь р СО 2 и О 2
Клетки ГЭПС могут быть э ндок ринными клетками открытого типа (их апикальные концы достигают просвета желудочно-кишечного тракта), и реагируют на пищевые раздражители и изменения рН изменением секреции. Клетки ГЭПС, являющиеся эндокринными клетками закрытого типа, не имеют выхода в просвет желудочно-кишечного тракта и реагируют на физические (растяжение органа, давление, температура) и химические факторы.
Энтериноциты тесно связаны с пептидергической (метасимпатической) и нервной системой
В настоящее время в желудочно-кишечном тракте обнаружено более 30 видов эндокринных клеток. Но многие из них способны одновременно вырабатывать различные пептиды и амины
Панкреатический полипептид (ПП) Поджелудочная железа PP (F) Инсулин Поджелудочная железа В Глюкагон, энкефалины, эндорфины Поджелудочная железа А Секретин Тонкая кишка S Гастрин-рилизинг-пептид Желудок, тонкая кишка Р Нейротензин Тонкая кишка N Мотилин, серотонин Тонкая кишка Мо Гастроингибирующий полипептид (ГИП) Тонкая кишка К Холецистокинины Тонкая кишка I Гастрин, энкефалины, эндорфины Желудок G Серотонин, гистамин, дофамин (точно не установлен) Желудок ECL Субстанция Р, серотонин Желудок, тонкая и толстая кишка ЕС Соматостатин, (ВИП) Желудок, тонкая кишка, поджелудочная железа D Основные продуцируемые вещества Основная локализация апудоцитов Тип апудоцитов Основные типы нейроэндокринных клеток желудочно-кишечного тракта
Участие в механизмах нейроэндокринной регуляции Регуляция пролиферативных и апоптических процессов, дифференцировки клеток эпителия
ЕС –клетки самая большая популяция (синтезирует 95% серотонина) (ЕС1)- серотонин (ЕС)- мелатонин, мотилин Вещество Р ( Watahabe et al., 1998 ) В ж.к.т. Синтезируется в 400 раз больше мелатонина, чем в эпифизе ( Lerner et al., 1958)
D1 клетки – вазоинтестинальный пептид Во всех отделах ЖКТ, ЦНС (гипоталамус, фронтальная кора, симпатических ганглиях), т.е. типичный нейропептид Кишка в ЭЭК и волокнах нервных сплетений ВИП- вазодилятатор липолитическая активность гликогенолиз повышение экскреции магния, кальция, фосфатов, Na, K и др. Синдром Вернера-Моррисона «Випома» поджелудочной железы – водная диарея, гипокалиемия, гиперкальциемия, тетания
Наибольшее количество клеток у плода С возрастом количество ЭК уменьшается В эпителии бронхов у взрослых европеоидов практически отсутствуют, а у азиатов – достаточное большее число
Кролики – острая гипоксия, усиление секреции, хроническая гипоксия - увеличение числа ЭК В условиях хронической гипоксии – высокогорье, Мексика – увеличено число ЭК и тучных клеток у взрослого населения При питании преимущественно растительной пищей число ЭК увеличивается Изменения популяции ЭК в разных физиологических условиях
При хронических воспалительных процессах в эпителиальной выстилке бронхов увеличивается число НЭК Увеличение числа ЕС-клеток (серотониноцитов) при НЯК и болезни Крона Увеличение числа энтериноцитов, синтезирующих мелатонин, при язвенной болезни двенадцатиперстной кишки ( Korblihtt et al., 1993; Осадчук М.А., 1996)
Физиологические и патологические процессы в органах, содержащих нейроэндокринные клетки, всегда связаны с изменением их количества и секреторной активности К оличественные и качественные изменения эндокринных клеток в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта тесно сопряжены с изменениями нейропсихологического статуса, вегетативными дисфункциями, гормональными нарушениями, вторичным иммунодефицитом
Не охарактеризована структура и молекулярно-биологические механизмы взаимосвязей между ЭЭК и нервной системой Не ясны механизмы секреции Нет систематизированного представления об изменениях популяции ЭЭК при изменении физиологического состояния и в патологии. Недостаточно изучены механизмы взаимодействия на локальном уровне нервной, эндокринной и иммунной системы
за консультативную помощь профессора Яглова В.В., информационную поддержку н.с. Андрееву Е.В., техническую помощь н.с. Юдину Е.Б. Благодарю
