ИДИОСИНКРАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена исследованию идиосинкратических клеток сердечно – сосудистой системы: каротидных телец, секреторных кардиомиоцитов, телоцитов. Статья подробно освещает функциональную нагрузку каротидных телец, их морфологию, связь с симпатической нервной системой. Говоря о секреторных кардиомиоцитах, уделяется внимание истории открытия клеток, кардиомиогенезу, морфологии и гуморальной регуляции клеток при помощи натрийуретического гормона. В следующей части статьи внимание акцентировано на недавно открытые клетки – телоциты, это сравнительно «новые» клетки сердечно-сосудистой системы. При описании морфологии данных клеток выдвигается гипотеза о наличии такой функции, как регенерация миокарда.

Вывод статьи подчеркивает, насколько подобные клетки важны для организма.

Данная статья может быть полезна специалистам в области медицины, научным деятелям для более детального изучения данных клеток.

Ключевые слова: каротидные тельца, секреторные кардиомиоциты, натрийуретический фактор, телоциты, регенерация миокарда.

Введение: сердечно-сосудистая система - неотъемлемая часть тела человека, она обеспечивает нормальное функционирование всего организма. В работу компонентов сердечно-сосудистой системы: сердца, артерий, вен, кровеносных и лимфатичесиких капилляров - вовлечено большое разнообразие клеток. Это клетки эпителиальной, соединительной и мышечной ткани (как гладкомышечной, так и поперечнополосатой). В первую очередь, именно на этих клетках мы акцентируем внимание. Но есть клетки, структуры, которые отличаются по морфологии, выполняемым функциям, происхождению, от всех остальных. В данной работе мы акцентируем внимание на каротидных тельцах, секреторных кардиомиоцитах и телоцитах.

Каротидные тельца

Каротидные тельца являются парным органом хеморецепции. Локализуются они на задней стенке бифуркации общей сонной артерии.

Среди функций каротидных телец выделяют:

1. Реакцию на снижение в крови уровня кислорода, повышение уровня углекислого газа, гипоксическое состояние [11].
2. Реакцию на изменение уровня рН крови [9].
3. Формирование компенсаторных и адаптивных реакций дыхательной системы на изменение газового состава вдыхаемого воздуха.
4. Денервацию каротидных телец, которая увеличивает количество случаев апноэ у новорожденных (рассматривается состояние периферических хеморецепторов) [1].

Каротидные тельца представляют собой структуры красновато-коричневого цвета овальной формы, окружённой фиброзной капсулой. Тельца будут являться дольчатыми, состоят из множества «клубочков» [9]. Такие клубочки окружают кровеносные капилляры каротидного тельца. Каждый клубочек состоит из нескольких типов гломерулярных клеток. Именно гломерулярные клетки будут являются рецепторами, преобразующими информацию о химических характеристиках крови, протекающей через клубочки, в последовательность нервных импульсов. Гломерулярные клетки подразделяются на 2 типа. Тип 1– клетки яйцевидной формы, содержащие пузырьки с плотным центром, в котором накапливаются гранулы с катехоламинами (дофамин, серотонин, адреналин), которые будут являться нейромедиаторами. Данный тип клеток имеет эктодермальное происхождение. 2 тип – поддерживающие клетки, экспресиирующие белки (глиальные маркеры), напоминают глиальные клетки. Гломерулярные клетки могут иметь цитоплазматические отростки [11], функцией которых будет формирование между собой соединений для электрической связи друг с другом и с волокнами каротидного нерва. К клубочком подходят афферентные волокна черепного нерва (языкоглоточного). Терминали волокон будут образовывать большое количество синапсов на гломерулярных клетках. Некоторые гломерулярных клетки иннервируются эфферентными симпатическими волокнами [2], некоторые вовсе не иннервируются.

Функции гломерулярных клеток:

1. Восприятие информации о химическом составе крови, протекающей по клубочкам.
2. Модуляция механической чувствительности рецепторов.
3. Модуляция возбудимости афферентных волокон, передающих информацию в ЦНС [11].

Каротидные тельца играют немаловажную роль в симпатической нервной системе.

Активация хеморецепторов каротидных телец приводит к различным изменениям в гемодинамике. У пациентов, имеющих тенденцию к частой активации хеморецеторов телец, можно заметить повышение активности симпатической нервной системы.  Вегетативные рефлексы, как правило, направлены на компенсацию состояния гипоксии, поэтому при активации каротидных телец повышается активность симпатической нервной системы. Можно наблюдать в организме типичные реакции симпатической нервной системы: увеличение частоты сердечный сокращений, увеличение частоты дыхания.

В 2021 году было опубликовано исследование о роли хронической активации каротидных телец в модели ночного апноэ [1]. Экзогенная пароксизмальная гипоксия (внезапный недостаток кислорода), приводила к выбросу адреналина надпочечниками. Вследствие выброса адреналина происходила активация телец [1], это в свою очередь доказывает, что  на каротидных тельцах имеются адренорецепторы, реагирующие на выброс адреналина. В данном случае происходит активация каротидных телец вследствие активного действия симпатической нервной системы, а не по причине изменения газового состава крови. При использовании адреноблокатора в исследовании снижалась активность симпатической нервной системы, это уменьшало выработку адреналина, а значит, происходило уменьшение фоновой частоты импульсации от каротидных телец.

Секреторные кардиомиоциты

История открытия: открытие эндокринной функции сердца связывают с исследованием Henry J. P. и соавторов (1956г.) [15], которые в середине прошлого столетия обнаружили связь между растяжением предсердий при дыхании с отрицательным давлением, ведь именно оно обеспечивает возврат к сердцу венозной крови, а как следствие растяжение предсердий. Также была выявлена взаимосвязь между растяжением предсердий и интенсивностью диуреза, хотя сами авторы считали выявленный механизм рефлекторным. В 80-х годах прошлого столетия морфологически были определены так называемые «плотные тельца» в кардиомиоцитах предсердий млекопитающих. Отличительным признаком от другой клеточной структуры – лизосомы, было наличие белковых субстанции [13].   В 1983 году A J de Bold и T G Flynn обнаружили, что экстракт ткани предсердий крыс способен вызывать мощный мочегонный и натрийуретический эффект[14]. При жидкостной хроматографии был обнаружен пептид, называемый "Кардионатрин I" или «предсердным натрийуретическим фактором», который вызывал диуретический и натрийуретический эффекты.  В 1984 году Kangava K. и соавторы выделили из экстракта ткани предсердий человека три компонента натрийуретического фактора (α, β, γ), которые отличаются по молекулярной массе, а также смогли идентифицировать их химическую структуру [16]. В результате анализа компонентов было установлено, что α-компонент имеет наибольшую диуретическую, натрийуретическую и вазодилатирующую активность, которая в пять раз превышает активность перечисленных эффектов для β" и γ"компонентов. Именно так был выявлен предсердный натрийуретический пептид (atrial natriuretic peptide — ANP).

В 1988 г. из мозга свиньи был выделен мозговой натрийуретический пептид (brain natriuretic peptide — BNP), схожий с ANP [17]. Экспериментальные работы показали, что BNP продуцируется не только мозгом, но и кардиомиоцитами. В настоящие временя идентифицированы другие виды НУП — НУП типа С (CNP) и уродилатин. Стоит отметить, что последние перечисленные пептиды синтезируются не в миокарде, а в других тканях, таких как головной мозг, эндотелий сосудов, почки и кости.

Эмбриональное развитие: на 6 недели эмбрионального развития в ряде кардиомиоцитов появляется небольшое количество мелких специфических гранул, происходит постепенная дифференцировка клеток по секреторной активности. На протяжении 8-16 недели эмбриогенеза усиливается процесс дифференцировки секреторных кардиомиоцитов. На 32 неделе эмбриогенеза темпы дифференцировки миоэндокринных клеток снижаются, а соотношение секреторных и сократительных кардиомиоцитов в сердце приближается к таковому у новорожденного. На 36-40 неделе можно обнаружить выраженные различия желудочкового и предсердного отделов сердца по характеру секреторной активности кардиомиоцитов, но только на этапе раннего постэмбрионального развития происходит окончательное формирование секреторной активности участков зрелого миокарда [10].

Морфология: Исходя из функции секреторных кардиомиоцитов, логично предположить, что данные клетки должны обладать хорошо развитой гЭПС, ведь происходит синтез белкового компонента на экспорт. Также в данных клетках хорошо развит комплекс Гольджи – место хранения вновь синтезированных веществ. Действительно, согласно данным электронной микроскопии, в отличие от сократительных кардиомиоцитов в цитоплазме данных клеток хорошо развит секреторный аппарат: гранулярная эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи, и обнаруживаются многочисленные электронно-плотные секреторные гранулы, которые и содержат пептидный гормон – натрийуретический фактор [5].

Предсердный натрийуретический фактор: пептид, содержащий 28 аминокислот с единственным дисульфидным мостиком. Данный фактор синтезируется, главным образом, в кардиомиоцитах предсердий, и хранится в виде препрогормона, который состоит из 126 аминокислотных остатков.

Основным фактором, регулирующим секрецию предсердного натрийуретического фактора, является увеличение АД. Другие стимулы секреции — увеличение осмолярности плазмы, повышение частоты сердцебиений, повышенный уровень катехоламинов и глюкокортикоидов в крови [3].

Предсердный натрийуретический фактор действует по гуанилатциклазному механизму на клетки-мишени. ПНФ выходит в кровь, достигает клеток почечных канальцев и гладкомышечных клеток, ведь именно они являются клетками-мишенями [4].

Секреторные кардиомиоциты – важные клетки сердечно-сосудистой системы, которые вырабатывают натрийуретический фактор. Действие ПНФ на организм человека достаточно велико: усиливается секреция натрия почками, расслабляются гладкие миоциты стенки артерий, подавляется секрецию гормонов, вызывающих гипертензию (альдостерона и вазопрессина). Всё это ведёт к увеличению диуреза и просвета артерий, снижению объёма циркулирующей жидкости и в результате – к снижению артериального давления [8].

Телоциты

Телоциты - это относительно новая и малоизученная группа клеток. Они были впервые обнаружены в 2005 году в сердце и представляют собой особый тип интерстициальных клеток, которые можно найти также в разных системах органов. Телоциты изучают с помощью различных методов — световой и электронной микроскопии, цитохимии, иммуногистохимии, фазово-контрастной микроскопии, полутонких срезов, клеточных культур и микровидеосъемки [6].

Однако использование общегистологических красителей, например, гематоксилина и эозина, не позволяет точно отличить эти клетки. Кроме того, их невозможно рассмотреть в световом микроскопе из-за недостаточно высокого разрешения, чтобы получить четкое изображение их отростков, называемых телоподиями.

Как уже было упомянуто, телоциты представляют собой клетки с отростками. Одной из ключевых характеристик этих клеток являются их длинные и ветвистые телоподии. При рассмотрении гистологического среза можно увидеть от одного до пяти отростков, чаще всего два-три. Длина этих отростков может варьироваться от десятков до сотен микрометров. Толщина телоподий неоднородна и может иметь местные расширения, но в точке их отделения от тела клетки толщина наименьшие. У телоцитов, связанных с капиллярами, есть первичная неподвижная ресничка, которая осуществляет передачу межклеточной информации в сосудистой нише [12].

В настоящее время установление роли телоцитов является темой для дискуссий учëных. На данный момент нет точной информации о функциях этих клеток. Несмотря на это, всё-таки можно выделить несколько их функциональных возможностей: они составляют стромальный компонент паренхимы внутренних органов и обеспечивают их структурную прочность (механическая функция). Телоциты являются "интерстициальными пейсмейкерами" и могут передавать межклеточные сигналы между клетками разных типов на длинные расстояния (передача межклеточных сигналов). Это обеспечивается через длинные телоподии, а также соединительные белки и внеклеточные пузырьки. Телоциты играют важную роль в развитии и формировании органов, обеспечивая необходимыми сигналами и ресурсами  незрелые клетки (руководство и питание незрелых клеток).

Эти функции имеют важное значение для поддержания нормальной структуры и функции органов в организме.

Большой интерес у учëных вызывают свойства телоцитов, найденных в сердце. Фундаментальные исследования подтверждают, что данные клетки присутствуют в различных частях сердца человека, включая миокард (сердечная мышца), эпикард (наружная оболочка сердца), эндокард (внутренняя оболочка сердца), а также в нишах кардиальных стволовых клеток.

Телоциты в сердце выполняют важные функции, связанные с регуляцией сердечной активности и восстановлением поврежденных тканей. Они являются основными компонентами интерстициальной матрицы миокарда.

В предсердиях их количество значительно выше, чем в желудочках. Это связано с тем, что предсердия отвечают за передачу импульсов в желудочки, координируя сокращение сердца. Телоциты в миокарде образуют трехмерную сеть, располагаясь в продольном и поперечном направлении[7].

Количество в сердце описываемых клеток увеличивается от момента рождения до 20-летнего возраста. Это связано с активным ростом и развитием организма в период детства и юности. Однако после 20 лет количество телоцитов начинает постепенно уменьшаться. Причины этого уменьшения не совсем понятны, но предполагается, что это связано с естественным старением и износом сердечной ткани. Кроме того, исследования показали, что телоциты способны выделять факторы роста и пролиферации, которые стимулируют дифференциацию и регенерацию поврежденных клеток миокарда.

Многие исследования также подтверждают репаративное влияние телоцитов при инфаркте миокарда. Более глубокое изучение механизмов действия и оптимизации методов их применения могут привести к разработке новых подходов к лечению и предотвращению сердечной недостаточности.

В работе B. Zhao и соавт. (2013) показано значительное уменьшение количества телоцитов в инфарктной зоне к пятым суткам после лигирования левой передней нисходящей артерии [7]. Телоцитам, находящимся на границе инфарктной зоны, не удается мигрировать в зону повреждения. Одновременная трансплантация телоцитов в центральную зону инфаркта миокарда уменьшала размер некроза и улучшила функцию сердца.

Несколько исследований, посвященных функции телоцитов, показали, что передача электрических импульсов нарушается при уменьшении количества стромальных клеток. По мнению Y.H. Zheng и соавт. уменьшение числа телоцитов при заболеваниях сердца приводит к нарушению межклеточного взаимодействия, а прогрессирующая их потеря в миокарде может быть причиной возникновения аритмий и нарушений проводимости [18].

Вывод: Таким образом, среди клеток сердечно-сосудистой системы присутствуют «идиосинкратические» представители, которые поддерживают работу сердца, регулируют функциональное состояние сердечно-сосудистой системы и способствуют её влиянию на сопряжённые системы нашего организма.

Список литературы:

1. Давыдова М.П., Марков М.А. Односторонняя хроническая ишемия области каротидных телец изменяет активность симпатической нервной системы// Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова.- 2022. - T. 108, № 1. – С. 13-23.
2. Дружинин Д.С., Пизова Н.В. Каротидная хемодектома: дифференциальная диагностика по данным ультразвукового исследования// Опухоли головы и шеи.-2012.- №1.- С. 46-50.
3. Ефременко, Е. С. Структура и механизмы биосинтеза предсердного натрийуретического пептида / Е. С. Ефременко, А. А. Пайор // Матрица научного познания. – 2021. – № 5-2. – С. 312-314. – EDNKPIHGR.
4. Козлов И.А., Харламова И.Е. Натрийуретические пептиды: биохимия, физиология, клиническое значение // Общая реаниматология. 2009. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/natriyureticheskie-peptidy-biohimiya-fiziologiya-klinicheskoe-znachenie (дата обращения: 20.12.2023).
5. Максимов Валерий Федорович, Коростышевская Ирина Марковна, Маркель Аркадий Львович, Филюшина Елена Евгеньевна, Якобсон Григорий Семенович Натрийуретические пептиды сердца и артериальная гипертензия: экспериментальное исследование // Вестник РАМН. 2013. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/natriyureticheskie-peptidy-serdtsa-i-arterialnaya-gipertenziya-eksperimentalnoe-issledovanie (дата обращения: 20.12.2023).
6. Одинцова И.А., Слуцкая Д.Р., Березовская Т.И. Телоциты: локализация, структура, функции и значение в патологии // Гены и клетки. 2022. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/telotsity-lokalizatsiya-struktura-funktsii-i-znachenie-v-patologii (дата обращения: 28.11.2023).
7. Подзолков В.И., Тарзиманова А.И., Фролова А.С. ТЕЛОЦИТЫ И ФИБРИЛЛЯЦИЯ ПРЕДСЕРДИЙ: ОТ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ К КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ // РФК. 2020. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/telotsity-i-fibrillyatsiya-predserdiy-ot-fundamentalnyh-issledovaniy-k-klinicheskoy-praktike (дата обращения: 28.11.2023).
8. Рахчеева, М. В. Роль предсердного и мозгового натрийуретических пептидов в регуляции артериального давления при вазоренальной гипертензии у крыс : специальность 14.00.16 : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Рахчеева Мария Владимировна. – Москва, 2009. – 21 с. – EDNNLGHIT.
9. Современные представления о локализации и строении [Электронный ресурс]// Студопедия: сайт. - URL: https://studopedia.ru/20_134255_sovremennie-predstavleniya-o-lokalizatsii-i-stroenii.html (дата обращения: 17.12.2023)
10. Твердохлеб, И. В. Гетерогенность миокарда и ее развитие в нормальном кардиомиогенезе / И. В. Твердохлеб. – Днепропетровск : Пороги, 1996. – 224 с. – ISBN 966-525-055-8
11. Трифонов Е.В. Каротидное тельце// Пневмапсихосоматология человека: Русско-англо-русская энциклопедия [Электронный ресурс].- 18 изд. – 2015. - URL: http://www.tryphonov.ru/tryphonov2/terms2/carbod.htm (дата обращения: 18.12.2023)
12. Cantarero I., Luesma M.J., Junquera C. The primary cilium of telocytes in the vasculature: electron microscope imaging. J CellMolMed. 2011;15:2594-600. DOI:10.1111/j.1582-4934.2011.01312.x
13. Cantin M., Genest J. The heart as an endocrine gland. Clin. Invest. Med. 1986; 9 (4): 319—327.
14. DeBold A. J., Flynn T. G. Cardionatrin I — a novel heart peptide with potent diuretic and natriuretic properties. Life Sci. 1983; 33 (3): 297—302.
15. Henry J. P., Gauer O. H., Reeves J. L. Evidence of the Atrial Location of Receptors Influencing Urine Flow. Circulat. Res. 1956; 4 (1): 85—90.
16. Kangava K., Fukuda A., Kubota I. et al. Human atrial natriuretic polypeptides (HANP): purification, structure synthesis and biological activity. J. Hypertens Suppl. 1984; 2 (3): 321—323.
17. Sudoh T., Kangava K., Minamino N., Matsuo H. A new natriuretic pep" tide in porcine brain. Nature 1988; 332 (6159): 78—81.
18. Zheng Y.H., Bai C.X., Wang X.D. Telocyte morphologies and potential roles in diseases. J CellPhysiol. 2012;227(6):2311-17. DOI:10.1002/jcp.23022.