CC BY
19
DOI: 10.23868/202205007
КЛЕТКИ, СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ТЕЛОЦИТАМ ВЫЯВЛЕНЫ В ПАТОЛОГИЧЕСКИ ИЗМЕНЕННОЙ СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЕ
Поступила: 05.02.2022 Принята к печати: 07042022 Опубликована on-line: 15.04.2022
И.А. Чекмарева1, Р.В. Деев2, О.Н. Чернова2, И.У. Бихтеев2, А.М. Емелин2
1 Национальный медицинский исследовательский центр хирургии им. А.В. Вишневского, Москва, Россия
2 Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, Россия
CELLS CORRESPONDING TO TELOCITES HAVE BEEN DETECTED IN PATHOLOGICALLY ALTERED SKELETAL MUSCLE
I.A. Chekmareva1, R.V. Deev2, O.N. Chernova2, I.U. Bikhteev2, A.M. Emelin2
1 A.V. Vishnevsky National Medical Research Center for Surgery, Moscow, Russia
2 I.I. MechnikovNorth-Western State Medical University, St. Petersburg, Russia
e-mail: romdeY@gmail.com
Относительно недавно описанной популяцией клеток, по-видимому, принадлежащей к системе тканей внутренней среды, являются т. н. телоциты. Их особенностями является не только коэкспрессия молекул CD117 и CD34, но и тонкие, неразличимые на светооптическом уровне отростки, чья длина может во много раз превышать диаметр тела клетки. В этой связи трансмиссионная электронная микроскопия остается методом выбора для их выявления в тканях. Телоциты обнаружены в миокарде, в соединительной ткани стенки желчного пузыря и других производных кишечной трубки, строме экзокрин-ных желез, плаценте, некоторых сосудах. Вместе с тем, данные об обнаружении телоцитов в поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани недостаточны.
В настоящем кратком сообщении демонстрируются клетки, которые по своим ультраструктурным характеристиками могут быть идентифицированы как телоциты; клетки расположены в эндомизии икроножной мышцы мышей линии Bla/J (мутация в гене дисферлина, DYSF).
Ключевые слова: телоциты, скелетная мышца, дисферлинопатия.
A relatively recently described population of cells, apparently belonging to the tissue system of the internal environment, are the telocytes. Their peculiarities are not only the co-expression of CD117- and CD34-molecules, but also thin, indistinguishable processes at the light-optical level, whose length can be many times greater than the diameter of the cell body. In this regard, transmission electron microscopy remains the method of choice for their detection in tissues. Telocytes were found in the myocardium, connective tissue of the gallbladder, in gastrointestinal tract, in the stroma of the exocrine glands, the placenta, some vessels. However, data on the detection of telocytes in striated skeletal muscle tissue are either absent or still rare.
This brief report demonstrates cells that, by their ultrastructural characteristics, can be identified as telocytes in the endomy-sium of gastrocnemius muscle in Bla/J mice (mutation in the dys-ferlin gene, DYSF).
Keywords: telocytes, skeletal muscle, dysferlinopathy.
Телоциты — относительно недавно описанный вид клеток, по-видимому, принадлежащий по своему гистогенезу и гистофизиологии к клеткам тканей внутренней среды, имеющих мезенхимное происхождение.
Считается, что впервые эти клетки были описаны как интерстициальные клетки Кахаля в 1910 году в стенке кишечника и принятые великим гистологом за примитивные вегетативные нейроны [1, 2]. Лишь в 2010 году они фактически были переоткрыты и переназваны (телоциты) Л.М. Попеску. К сегодняшнему дню телоциты относительно неплохо изучены в миокарде, коже, стенке трубчатых органов желудочно-кишечного тракта, железах и др., чему посвящены солидные аналитические сводки [1, 3, 4].
Особое внимание исследователей обращено к телоцитам не только в связи с относительной новизной, но и в виду не до конца идентифицированным спектром функций, которые они выполняют в тканях. Высказаны научно-обоснованные предположения о том, что им присуща интегративная функция в большом числе тканей и органов за счет формирования т. н. резидентной трехмерной сети контактирующих своими отростками друг с другом (гомоклеточное соединение) и с окружающими клетками (гетероклеточное соединение) телоцитов [5-7]. Так известно, что они участвуют в дистантно-контактном поддержании гомеостаза тканевых ниш вообще и ниш стволовых клеток, в частности; регуляции клеточных механизмов регенерации [4]. Считается, что одним из основных механизмов
осуществления этой функции является генерация различных внеклеточных везикул, содержащих различные регуляторные молекулы, включающие факторы роста, мкРНК и др. [1].
Несмотря на проведённый ряд исследований телоцитов миокарда, гладкой мышечной ткани, сведений о наличии, структуре, ультраструктуре и функциях телоцитов в скелетных мышцах в норме и при развитии патологических состояний крайне мало [8]. Вероятно, первое описание телоцитов в скелетной мышце было выполнено научной группой Л.М. Попеску (2011) при изучении четырехглавой мышцы бедра шестимесячных крыс и 4-месячных мышей С57/В1, а также здоровых людей-добровольцев [9]. Телоциты были обнаружены рядом с миосателлитоцитами и кровеносными капиллярами. От первых их позволили отличить характерные длинные телоподии, тонкие сегменты которых называются подомерами, а расширенные — подомами. Подомеры формировали адгезионные контакты. Методом иммунофлюоресценции был установлен синтез ими факторов роста, в частности, РОЭП^-р и эндотелиального фактора роста; а топографическая близость к микроциркуляторному руслу и перицитам, позволила предложить гипотезу о том, что они являются одним из звеньев ремодерирования сосудистой сети — ангиогенеза [10].
При помощи выявления коэкспрессии 00117 и 0034 в некоторых стромальных клетках
передней большеберцовой мышцы мышей, установлен факт присутствия телоцитов (одновременное содержание обоих белков) в структуре этого органа и их отрицательная численная динамика при гиподинамии [2]. Вместе с тем, наиболее характерная морфологическая особенность этих клеток — длинные, редковетвящиеся отростки — телоподии, достоверно могут быть индентифицированы только при помощи ультраструктурного анализа, что делает трансмиссионную электронную микроскопию необходимым методом в арсенале изучения телоцитов. Эти клетки обнаружены в качестве структурных элементов нервно-мышечного соединения [11].
Вместе с тем, исследований, касающихся динамики этой клеточной популяции при патологии, затрагивающей поперечно-полосатую скелетную мускулатуру нет; имеющиеся данные касаются поперечно-полосатой сердечной мышечной ткани и гладкой мускулатуры.
Целью настоящего исследования стало обнаружение телоцитов в поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани при генетически-обусловленной патологии — первичной миопатии, вызванной генетическим дефектом белка дисферлина.
Материал и методы
Мышечная ткань была изучена у линейных мышей Bla/J с мутацией в гене дисферлина (JAX stock, #012767) возрастами 20 сут., 3 мес., 1 год.
Для проведения электронно-микроскопического исследования вырезали фрагменты скелетной мышцы (четырёхглавая мышца бедра, икроножная мышца) размером около 1 мм3, фиксировали в 2,5 % растворе глу-тарового альдегида и 1 % растворе оксида осмия. Затем материал обезвоживали в спиртах при возрастающем градиенте концентраций (50, 70, 96 и 100 %), после чего пропитывали смесью окиси пропилена и аралдитовой смолы. После пропитки материал помещали в капсулы и заливали аралдитовой смолой, затем помещали в термостат при температуре 60°С на двое сут. Из полученных блоков готовили полутонкие срезы толщиной 1,5-2 мкм. Срезы окрашивали толуидиновым синим. После предварительного светомикроскопического исследования полутонких срезов прицельно выбирали участки для ультратомии. Ультратонкие срезы толщиной 100-120 нм изготавливали на ультрамикротоме фирмы LKB (Швеция). Срезы окрашивали ацетатом уранила и цитратом свинца и просматривали в электронном
Рис. 1. Телоциты в составе соединительной ткани эндомизия четырехглавой мышцы бедра мышцы мышей линии Б!а/и (1 год): 1 — ядро телоцита; 2 — извитая телоподия; 3 — подомер — истонченный участок подосомы; 4 — подом; 5 — коллагеновые волокна внеклеточного матрикса эндомизия; 6 — базальная мембрана мышечного волокна; 7 — мышечное волокно; 8 — фрагмент фибробласта; * — участик формирования и отделения внеклеточных везикул (экто-и экзосом). Трансмиссионная электронная микроскопия. Ув. х9000
Рис. 2. Телоподии телоцитов в эндомизии четырехглавой мышцы бедра мышцы мышей линии В!а/и (1 год): 1 — телоподии; 2 — область контакта подомеров соседних телоподий; 3 — внеклеточный матрикс эндомизия; 4 — мышечное волокно с признаками дезагрегации ультраструктур. Трансмиссионная электронная микроскопия. Ув. 2. х24 000
микроскопе JEM 100-CX (JEOL, Япония) в трансмиссионном режиме при ускоряющем напряжении 80 кВ.
Результаты и обсуждение
Клетки, соответствующие по своей ультраструктуре телоцитам, обнаружены в эндомизии и перимизии поврежденной мышцы. Тело клетки, как правило, округлой формы с крупным овальным ядром. Соотношение гетеро- и эухроматина, а также наличие ядрышка свидетельствуют об активно протекающих метаболических процессах — эухроматин превалирует; гетерохроматин расположен под внутренним листком кариолеммы. От обоих полюсов клетки берет начало единичный отросток — телоподия. Отросток длинный, его размер многократно превышает диаметр ядра; часто телоподия имеет многочисленные складки (рис. 1). К дистальному концу его ширина заметно уменьшается. Цитоплазма в телоподии не отличается от цитоплазмы тела клетки, включает единичные органеллы общего назначения, а также электронно-плотные гранулы и электронно-светлые вакуоли; нередки локальные расширения — подомы. Телоциты и их отростки расположены вблизи базальной мембраны мышечного волокна, но в непосредственный контакт с нею не входят.
В эндомизии замечены единичные или множественные, расположенные параллельно друг другу тонкие телоподии, заполненные электронно-прозрачным содержимым. Тонкие участки телоподий — подомеры которые контактируют друг с другом, причем иногда с образованием зон повышенной электронной плотности наподобие десмосом (рис. 2).
Количество телоцитов и их отростков в образцах из мышц взрослых животных — (1 год) превышало число этих клеток в мышцах незрелых мышей (20 сут., 3 мес.).
ЛИТЕРАТУРА [REFERENCES]:
1. Telocytes Connecting Cells. Ed.X. Wang, D. Cretoiu. Springer Science, Business Media Singapore 2016.
2. Rivalli S., Federico C., Lauretta G. et al. Morphological Evidence of Telocytes in Skeletal Muscle Interstitium of Exercised and Sedentary Rodents. Biomedicines 2021; 9(7): 807.
3. Kostin S. Cardiac telocytes in normal and diseased hearts. Semin Cell Dev. Biol. 2016; 55: 22-30.
4. Alexandrovych V., Pasternak A., Basta P. et al. Telocytes: facts, speculations and myths (Review article). Folia Med. Cracov 2017; 57(1): 5-22.
5. Kondo A., Kaestner K.H. Emerging diverse roles of telocytes. Dev. 2019; 146(14): dev175018.
В исследованиях показано, что при длительном (хроническом) воспалении снижается число телоцитов и они подвергаются значительным деструктивным изменениям. Так, исследователи установили, что в гладкой мышечной ткани кишечника их число обратно коррелировало с длительностью болезни при воспалительных заболеваниях и мито-хондриальной нейрогастроинтестинальной энцефаломи-опатии [6, 12]. Аналогичная закономерность обнаружена и в маточных трубах при длительном сальпингите [13].
В отношении скелетной мускулатуры данных о зависимости числа телоцитов от длительности повреждения и воспаления пока не опубликовано. Мышечная ткань у животных линии В!а/и характеризуется непрерывно нарастающим повреждением поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани, развивающимся в силу утраты одного из механизмов физиологической регенерации мышечных волокон, а именно устранения разрывов сарколеммы, которые в норме обеспечиваются белком дисферлином, дефицит которого, у них обусловлен мутацией соответствующего гена [14]. Совокупность морфологических проявлений такого повреждения включает дистрофические, некротические изменения волокон, обусловленное макрофагальной инфильтрацией воспаление и активацию регенерационного рабдомиогистогенеза.
Предварительные данные свидетельствуют в пользу того, что при этих изменениях популяция телоцитов регрессирует. Однако, только дальнейшие комплексные исследования позволят установить истинную динамику дифферона телоцитов в мышечной тканей в циклах повреждение — воспаление — регенерация.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, соглашение № 075-15-2021-1346.
6. Cretoiu D., Vannucchi M.G., Bei Y. et al. Telocytes: New Connecting Devices in the Stromal Space of Organs. Innovations in Cell Research and Therapy 2018; DOI: 10.5772/intechopen.89383.
7. Marini M., Manetti M., Rosa I. et al. Telocytes in human fetal skeletal muscle interstitium during early myogenesis. Acta Histoch. 2018; 120(5): 397-404.
8. Marini M., Rosa I., Ibba-Manneschi L., Manetti M. Telocytes in skeletal, cardiac and smooth muscle interstitium: morphological and functional aspects. Histol. Histopathol. 2018; 33(11): 1151-65.
9. Popescu L. M., Manole E., §erboiu C.S. et al. Identification of telocytes in skeletal muscle interstitium: implication for muscle regeneration. J. Cel. Mol. Med. 2011; 15(6): 1379-92.
10. Suciu L.S., Popescu B.O., Kostin S., Popescu L.M. Platelet-derived growth factor receptor-p-positive telocytes in skeletal muscle interstitium. J. Cel. Mol. Med. 2011; 16(4): 701-7.
11. Díaz-Flores L., Gutiérrez R., Sáez F.J., Díaz-Flores L. Jr., Madrid J.F. Telocytes in neuromuscular spindles. J. Cel. Mol. Med. 2013; 17(4): 457-65.
12. Yadak R., Breur M., Bugiani M. Gastrointestinal Dysmotility in MNGIE: from thymidine phosphorylase enzyme deficiency to altered interstitial cells of Cajal. Orphanet J. Rare Dis. 2019; 14(33): doi 10.1186/ s13023-019-1016-6.
13. Чекмарева И.А., Паклина О.В., Скрипченко Д.В. Телоциты (интерсти-циальные кахалеподобные клетки) маточных труб при остром и хроническом сальпингите. Гены и клетки 2021; XVI(2): 39-46. [Chekmareva I.A., Paklina O.V., Skripchenko D.V. Telocytes (interstitial Cajal-like cells) of the fallopian tubes in acute and chronic salpingitis. Genes and Cells 2021; XVI(2): 39-46].
14. Чернова О.Н., Мавликеев М.О., Зейналова А.К. и др. Репара-тивный рабдомиогистогенез у мышей, мутантных по гену DYSF. Гены и клетки 2019; XIV(2): 32-9. [Chernova O.N., Mavlikeev M.O., Zeynalova A.K. Reparative rhabdomyohistogenesis in mice with DYSF mutation. Genes and Cells 2019; XIV(2): 32-9].
