Intersticial Cells of Cajal (ICC)

Интерстициальные Cajal Клетки ЖКТ


Более ста лет назад известный исп. ученый Ramon Y Cajal (Cajal,1893) описал небольшие клетки, окружающие миэнтерические ганглии в кишечнике, которые теперь называются "интерстициальные клетки Cajal" (ICC). ICC представляют собой разные группы клеток, которые имеют разную локализацию на каждом уровне ЖКТ. В ЖКТ они находятся в тесной ассоциации с гладкомышечными клетками и элементами энтерической нервной системы. ICC формируют обширную сеть электрически связанных клеток. Они связаны друг с другом и миоцитами с помощью щелевых соединений и других форм тесных контактов. Нервные окончания (некоторые содержат VIP) идентифицированы в тесном контакте с ICC, что предполагает их модулирование с помощью энтерической нервной системы (ENS).
Считается, что некоторые группы ICC выступают как ритмоводители для кишечной мускулатуры. Они генерирут медленные волны электрической активности мышц ЖКТ. ICC могут действовать и как тензионные рецепторы, но действительная их функция до сих пор не выяснена.
Роль c-Kit в развитии ICC и в pacemaker активности выявлена у мутантных мышей. Изолированные ICC, идентифицированные с помощью c-Kit-иммунореактивности, генерировалаи in vitro а спонтанный ритмический электрический ток. Мезенхимное происходение ICC в эмбриональной кишке подтверждено. Предполагается участие ICC в ингибирующей не-адренэргической, не-холинэргической нейротрансмиссии, базирующейся на нитрик оксиде (NO) и возможно карбон моноксиде (СО).
Интерстициальные клетки Cajal (ICC) у мышей по сравнению с энтерическими нейронами они малы и расположены скорее в одиночку, чем кластерами. Мечение живых ICC клеток в толстой кишке мыши выявило 2 морфологических типа клеток - биполярные и мультиполярные. Клетки удлиннены и имеют очень тонкие отростки. Биполярные клетки имеют два длинных первичных отростка, отходящих от противоположных полюсов тела. Короткие вторичные веточки отходят под прямым углом от этих отростков. Длинные оси этих клеток и их основных отросков обычно параллельны длинной оси циркулярных мышечных клеток. Средняя длина этих отросков 78.7 микроМ. Биполярные клетки составляют 42.8% выьборки. Мультиполярные клетки имеют 3-6 первичных отросков, средняя длина которых 56.3 микроМ. Первичные отростки не обнаруживают какого-либо преимущественного направления. Третий тип клеток (2.9%) имеет только один первичный отросток. У всех типов клеток обнаруживаются осте-подобные выпячивания как на первичных, так и вторичных отростках. Эти клетки богаты кавеолами и митохондриями и имеют прерывистую базальную мембрану.
Меченные клетки миэнтерического сплетения тонкого кишечника (связаны со слоем продольных мышц) в 30% случаев после инъекции краски в одну клетку обнаруживают купирование краски с 1-21 другой ICC. Это подтверждает наличие между ними щелевых соединений (Hananu et al., 1999). Они овальные или треугольные с одним или несколькими отростками. Отсутсвует избирательность в купировании в отношении морфологических типов клеток. Большинство клеток не купировано . Из них биполярные (37%) имеют обычно овальное тело и два первичных отростка (длинная ось = 16.4+5.0 микроМ, поперечная = 8.1+2.9 микроМ). Длина первичных отростков равна 97.4+26.6 микроМ. Мультиполярные клетки имеют обычно треугольное тело и 3-5 первичных отростка (оси 15.0+4.5 микроМ и 9.4+3.0) Средняя длина первичных отросков 94.3+26.8 микроМ. Флюоресцентное окрашивание позволяет выявить всю сеть ICC. ICC обнаруживаются между циркулярным и продолным мышечными слоями, вокруг миэнтерических ганглиев и нервных тяжей. Меченные ICC контакируют с немечнными ICC посредством простых мембранных аппоцизий и щелевых соединений и с гладкомышечными клетками посредством простых мембранных аппозиций.
Kit-иммунореактивные ICC у человека выглядят как грибообразные или ветвящиеся, "дендрит-подобные" клетки с длинными тонкими отростками в гладкомышечном слое ЖКТ от пищевода до прямой кишки. Фузиформные, биполярные ICC разбросаны как в гладкомышечном слое пищевода человека и мыши, не агрегируют вокруг энтерических ганглиев и не образуют сети. В желудке, за исключением дна, где мало ICC или нет, многочисленные биполярные ICC обнаруживаются в мышечном слое, тогда как в миэнтерической области обнаруживается плотная сеть мультиполярных ICC. В тонком кишечнике ICC формируют сеть в области миэнтерического сплетения (ICC-MP), которое окружает миэнтерические ганглии и у человека распространяется в соединительные перегородки наружной циркулярной мускулатуры. Во внутренней части слоя циркулярной мускулатуры другая группа ICC, экспрессирующая значительно более низкие уровни Kit-иммунореактивности, чем ICC-МР, а образует отдельую сеть, соответствующую глубокому мышечному сплетению (DMP). В колоне выявляются ICC-МР и ICC в обоих мышечных слоях. В продолном слое мышц колона ICC обнаруживаются в основном под серозой (субсерозные ICC), в колоне человека ICC кажутся разбросанными во всем продолном слое. В колоне обоих видов отдельная популяция ICC присутствует в наиболее наружной части подслизистой, по краю циркуляного мцшечного слоя, она формирует вместе с ганглиями и нервными пучками сплетение entercus extremus, известное как подслизистое сплетение (SMP).
Сеть ICC окружает ганглии и пучки нервов миэнтерических сплетений, невходя в них, основные входы тонких нервных волокон тесно сопровождаются длинными отростками ICC сети. Показано, что нейромедиаторы ENS могут модулировать функцию ICC. Глиальные клетки, сопровождающие нервные волокна в мышечном слое также обнаруживают интимные взаимоотношения с ICC и их отростками.
Kit-иммунореактивность при нарушениях подвижности ЖКТ
Мыши и крысы с мутациями kit рецепторного гена или его лиганда SCF(Stem Cell Factor) страдают от некоординированной перистальтики и у них отсутствует ICC-МР, задающий ритм электрических медленных волн в кишечнике.
Отсутствие или снижение количества ICC обнаруживается при ряде заболеваний, таких как инфантильный гипертрофический пилорический стеноз, ахалазия кардия, болезнь Гиршпрунга, хронические кишечные псевдо-обструкции, идиопатическая constipation, Chagasic мегаколон или анальная имперфорация.
Kit-экспрессирующие клетки дифференцируются в мезенхиме эмбриональной кишки мыши из предшественников, общих миоцитам мышечных слоев. Kit-рецептор и его лиганд SCF необходимы для развития некоторых популяций ICC у мышей, тогда как другие популяции формируются независимо от этой системы. SCF экспрессируется в кишке нейронами миэнтерического сплетения. Известна растворимая, циркулирующая форма SCF. Если колонизация мезенхимы кишки клетками нейрального гребня, дающими ENS, нарушена, ICC продолжают нормальное развитие. При болезни Гиршпрунга, обусловливающей отсуствие ENS в дистальной части ЖКТ, ICC обнаруживаются в сегментах, лишенных ганглиев, хотя и в уменьшеном количестве.
Недавно было подтверждено, что CD34, хорошо известный маркер стволовых клеток костного мозга и эндотелия, также метит ICC в ЖКТ человека. А желудочно-кишеные стромальные опухоли (GIST), как известно обнаруживают иммунореактивность как по c-Kit, так и CD34. Это позволяет предположить, что GIST могут возникать из ICC клона. Однако недавно было установлено, что в ЖКТ CD34-иммунореактивные клетки расположены очень тесно , но отдельны от клеток с Kit-иммунореактивностью, которые являются также и CD34-иммунореактивными.
Эмбриональное происхождение интерстициальных клеток Cajal
(Young, 1999)
Эксперименты на млекопитающих и птицах, при которых сегменты эмбриональной кишки удаляли до поступления в них клеток нервного гребня и культивировали в органной культуре, было установлено, что интерстициальные клетки Cajal (ICC) не возникают из клеток нервного гребня. Было предположено, что ШСС и гладкомышечные клетки происходят из общего источника, мезенхимных клеток-предшественников. С середины эмбриогенеза ICC предшественники экспрессируют Kit, тирозин киназный рецептор. Предшественники как ICC, так большинства глакомышечных клеток первоначально экспрессируют Kit, затем в клетках, предназначенных стать гладкомышечными экспрессия Kit подавляется и активируется синтез миофиламентных белков, тогда как в клетках, предназначенных стать ICC сохраняется экспрессия Kit. У взрослых мутантных мышей с блокированной активностью Kit нарушено распределение ICC, хотя вплоть до рождения оно было нормальным. Очевидно Лше сигнальный путь необязателен для эмбрионального развития IСС и необходим скорее всего для постнатальной пролиферации ICC.
Щелевые соединения в интерстициальных гладкомышечных и интерстициальных клетках Cajal
Щелевые соединения (ЩС) в тонком кишечнике обнаруживаются между циркулярными мышечными клетками и интерстициальными клетками Кайяла (ИКК) глубокого мышечного сплетения и между ними и соседними наружными циркулярными мышцами. Одиночные ЩС обнаруживались между ИКК миэнтерического сплетения и между этими ИКК и соседними клетками продоьныхили циркулярных мышц или между ИКК с циркулярными мышцами и гладкомышечными клетками. В толстом кишечнике некоторых видов специальная сеть ИКК выстилает внутренний край циркулярных мышц. При этом ИКК миэнтерического сплетения ассоциируют с продольными и циркулярными мышцами. Случайные ЩС обнаруживаются между ИКК и каждым мышечным слоем. В соответсвии с разделительной функцией варьирует и плотность сети ИКК. Предполагается, что щелевые соединения необходимы для скоординированной перистальтики кишечника.
Рецепторы интерстициальных клеток Cajal. Идентификация и возможная физиологическая роль
Иммуногистохимическое мечение специфических для ИКК рецепторов позволяет судить о морфологии и контактах (в частности с нервными окончаниями) и о функции этих клеток. Все ИКК содержат Kit рецепторы. Эти рецепторы существены для дифференцировки ИКК. ИКК повздошной кишки, в глубоких мышечных сплетениях, экспрессируют тахикининовые рецепторы NK1 и субтип соматостатиновых рецепторов и содержат синтазу окиси азота. Все это указывает на то, что главная роль ИКК в передаче нейральных сигналов.
Интерстициальные клетки Cajal: первичные мишени для энтерической моторной иннервации
Интерстициальные клетки Кайяла (ИКК) функционально иннервируются в мышцах ЖКТ. Установлено, что возбуждающие и ингибирующие энтерические двигательные нейроны тесно ассоциированы с ИКК в глубоком мышечном сплетении (IC-DMP) тонкого кишечника и внтуримышечными ИКК (IC-IM) проксимальных и дистальных частей ЖКТ. Энтерические двигательные нейроны образуют синапс-подобные структуры с IC-IM и ICDMP. Менее тесные контакты обнаруживаются между энтерическими двигательными нейронами и гладкомышечными клетками. Показано, что ИКК являются критическими компонентами нейромышечных соединений. Полученные результаты указывают на важную роль определенных классов ИКК в энтерической нейротрансмиссии.
Сайт создан в системе uCoz