Клетки в морфогенезе - Исаева В.В.
ISBN 5-02-005760-6
Скачать (прямая ссылка):
Иная ситуация возникает при миогенезе в суспензионной культуре. В данном случае клетки обеспечены полной питательной средой с добавлением сыворотки крови и эмбрионального экстракта. Такая среда в однослойной культуре допускает полноценную экспрессию миогенеза вплоть до развития сокращающихся миотуб. Условия культивирования миогенных клеток в суспензии (во вращаемых флаконах) отличаются лишь отсутствием возможности прикрепления клеток к твердому субстрату. Слияние миобластов в суспензионной культуре не подавлено, однако существенно нарушена пространственная организация миогенеза на клеточном и субклеточном уровнях.
Слияние миобластов с образованием округлых миосимпластов (туо-balls, myosacs) с атипичной клеточной и субклеточной архитектурой без Развития миотуб наблюдалось в различных условиях культивирования, общей чертой которых является невозможность прикрепления к твердо* МУ субстрату: при культивировании на неадгезивном для клеток субстрате (Lass, Fischbach, 1976; Knudsen, Horwitz, 1977; Fischbach, Lass, 1978; Puri> Turner, 1978; Puri et al., 1980) и во вращаемой суспензии (Исаева, 1979; Керкис, Исаева, 19816,1983; Исаева, Керкис, 1988), тогда как в контрольных однослойных культурах дифференцируются способные к сокращению зрелые миотубы. Известно, что форма клеток и ее изменения определяются цитоскелетом, опорно-двигательной системой клетки и перест Ройка, специализация цитоскелета, играет очень существенную, если не ключевую роль в процессах цитодифференциации и, в частности, в миог-
Нсзе- Поддержание типичной удлиненной трубковидной формы миот>о
133
зависит прежде всего от организации системы микротрубочек: разруц,е. кие микротрубочек колхицином или колцемидом приводит к превращу, пию нормальных миотуб в мышечные мешки с неорганизованно лежащими ядрами (Bischoff, Holtzer, 1967; Warren, 1974; I*ukuda et al., 1976; Holtzer et al., 19S5; Hill et al., 1986; Saitoh et al., 198S).
Мышечные мешки отличаются от нормальных миотуб отсутствием
микротрубочек (Fukuda et al., 1976; Saitoh et al., 1988) и дезорганизацией
саркомерной зоны (Fukuda et al., 1976; Hill et al., 1986). Подобные черты строения миосимпластов из суспензии найдены и нами. На основании этих данных можно предположить, что атипичная форма и отсутствие нормальной упорядоченной субклеточной архитектуры обусловлены нарушением формирования цитоскелетных структур, служащих основой для организованного миофибриллогенеза. Предположение об организующей роли цитоскелетных элементов в сборке миофибрилл уже было высказано (Fulton, 1981). Экспериментально показана на культивируемых сердечно- и скелетно-мышечных клетках возможность постепенного замещения структур, подобных стресс-фибриллам, развивающимися в тесной ассоциации с ними миофибриллами (Dlugosz et al., 1984; Holtzer ct al., 1985a, b; Antin et al., 1986).
В свою очередь подавление нормальной сборки и организации микротрубочек, микрофиламентов и других элементов цитоскелета в суспензионной культуре обусловлено, вероятно, невозможностью прикрепления к твердому субстрату in vitro, дающему механическую опору и обеспечивающему натяжение миосимпластов, необходимое для ориентированной сборки элементов цитоскелета. Стимулирующая и ориентирующая роль механического натяжения в миофибриллогенезе экспериментально доказана на культивируемых скелетно-мышечных клетках (Van* denburgh, 1982, 1983). При невозможности прикрепления к твердому субстрату в миосимпластах пучки миофибрилл оказываются закрученными вокруг ядер, что уже было ранее отмечено у скелетно-мышечных сим-пластов (Puri et al., 1980) и сердечно-мышечных клеток (Bechem et al.,
1985), или других субклеточных структур, вероятно становящихся в таком случае неким каркасом, опорой для сборки пучков миофибрилл.
Характерными чертами миосимпластов из суспензии являются неупорядоченное гь ультраструктурной организации миосимпластов, слабая выраженность и разобщенность проявления отдельных признаков цито-дифференцировки, нарушение последовательности этапов миогенеза. Нарушение нормальной временной последовательности этапов миогенеза, т.е. независимое проявление черт дифференцированного мышечного волокна, наиболее ченчо выражено в разобщении слияния миобластов в миосимпласты и экспрессии остальных морфологических признаков мышечной дифференциации. Если при нормальном миогенезе слияние мио-Оластов предшествует миофибриллогенезу, то при некоторых экспериментальных условиях в миогениых клеточных культурах возможны разобщение этих двух процессов и дифференциация саркомеров в одноядерной клетке (Delain, 1975; Adamo, Molinaro, 1976; Nameroff, Merlie, 19/6, Trotter, Nameroff, 1976). В суспензионной миогенной культурр мы
134
наблюдали появление и одноядерных клеток с дифференцированной саркомериой зоной, и многоядерных миосимпластов, лишенных остальных мышечных признаков, а также экспрессию отдельных ультраструкт -урных признаков миогенеза (пучки миофиламентов, митохондрии ’ мышечного” типа, элементы Г-системы) в разной мере, вплоть до полной дифференцировки всего комплекса типичных для мышечного волокна структур-
