Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Строма костного мозга и ее клеточный состав у наземных позвоночных

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Строма костного мозга и ее клеточный состав у наземных позвоночных"

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ ЗООЛОГИИ ИМ.И.И.ЩМАЛЬГАУЗЕНА

На правах рукописи УДК 611-018.46:596

СКРИПЧЕНКО Елена Владимировна

СТРОМА КОСТНОГО МОЗГА И ЕЕ КЛЕТОЧНЫЙ СОСТАВ У НАЗЕМНЫХ ПОЗВОНОЧНЫХ-

03.00.08 — зоология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Киев— 1992

Работа выполнена в отделе цитологии и гистогенеза Института зоологии им.И.И.Шмальгаузена АН Украины

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор П.М.Мажуга. Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор А.К.Коломийцев, доктор биологических наук А.П.Мангер.

. ак^Г1ГШ^ин1?К°ВСКаЯ ВеТерИНарНа

Защита состоится « -^¿¿¿с _1992 года

в / <С> часов на заседании специализированного Совета Д.016.09.01 Института зоологии им.И.И.Шмальгаузена АН Украины.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института зоология им.И.И.Шмальгаузена АН Украины.

Отзывы в 2-х экземплярах, заверенные руководством к печатью учреждения, просим направлять по адресу: 252601, Киев-30, ГСП, ул.Ленина, 15.

Автореферат разослан «ЯЧ » ^^гД^гиЯ _1992 г.

Ученый секретарь Совета, кандидат биологических наук В. В.Золотев

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Изучение структуры стромы костного мозга в сравнительно-гистологическом плане позволит не только определить структурный состав этой важной части костного мозга у представителей различных классов наземных позвоночных, но и выяснить роль стромы в эволюционном становлении костного мозга как органа кроветворения. Исследование структурных взаимодействий стромальных элементов между собой и с гемопоотнческими клетками костного мозга необходимо для выяснения роли стромы и отдельных ее составляющих в процессе кроветворения. Сравнительное изучение клеточного состава стромы костного мозга у представителей различных классов наземных позвоночных необходимо для определения гистогенетических взаимоотношений между стромальными клетками. Все эти данные будут способствовать выяснению пути эволюции костномозгового кроветворения у наземных позвоночных.

Цель нсслелования. Определить структурный состав и особенности устройства стромы костного мозга у представителей различных классов наземных позвоночных; выявить закономерности ее прогрессивного развития на пути превращения костного мозга в основной орган гемопо-эза у теплокровных позвоночных.

Задачж ^ , „

— изучить структурный состав стромы костного мозга у амфибии, рептилий, птяц и млекопитающих;

— исследовать морфологию и ультраструктуру компонентов стромы костного мозга у различных наземных позвоночных;

— определить характер и последовательность усложнения устройства стромальной части костного мозга в ряду позвоночных.

Научная новизна. Новыми и оригинальными являются данные о структуре стромы костного мозга у наземных позвоночных в сравнительно-гистологическом плане. В настоящей работе впервые подробно описаны состав и ультрастру ктура элементов стромы костного мозга у бесхвостых амфибий и рептилий. Получены новые сведения о строении неклеточного компонента стромы костного мозга у наземных позвоночных. Подробно рассмотрены специфические дифференцировки стромальных клеток в костном мозге в ряду позвоночных; описаны структурные взаимоотношения стромальных и кроветворных клеток в костном мозге в ряду наземных позвоночных. Все эти данные рассматриваются в связи с эволюционным усложнением гемопоэза в костном мозге позвоночных.

Теоретическое значение. Сведения о структуре стромы костного мозга у бесхвостых амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих, мор-фо-фунхциональных характеристиках стромальных компонентов костного мозга наземных позвоночных, данные сравнительно-гистологиче-

ского исследования стромы костного мозга в ряду наземных позвоночных являются определенным вкладом в изучение эволюции костномозгового кроветворения у позвоночных животных.

Практическое значение. Практическое применение результаты исследования получат в учебных программах вузов при чтении курсов гистологии и эмбриологии кроветворных органов; они войдут в учебники и руководства по сравнительной гистологии и гематологии.

Дпро^аиия и публикация результатов По теме диссертации опубликовано 6 работ. Основные результаты исследований были представлены на: научных заседаниях отдела цитологии и гистогенеза Института зоологии АН Украины (Киев, 1987 — 1991 гг.), Конференциях молодых ученых и специалистов Института зоологии АН Украины (Киев, 1988,1990 г.), III съезде анатомов, гистологов, эмбриологов и топогра-фоанатомов Украинской ССР (Черновцы, 1990 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, обсуждения, выводов, приложения. Текст диссертации изложен на 174 страницах; содержит I таблицу и 94 рисунка. Список литературы включает 204 названия, из них 102 на русском и 102 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Сведения о структуре стромы костного мозга у бесхвостых амфибий и рептилий в литературе практически отсутствуют. Имеются некоторые работы, посвященные изучению стромальнои части костного мозга птиц, однако вопрос о структуре стромы и морфо-функциональных особенностях ее элементов у этих позвоночных еще далек от разрешения.

В довольно обширной литературе, касающейся изучения стромы костного мозга млекопитающих, отмечается отсутствие единой классификации стромальных элементов и даже единой терминологии при описании ее клеток; нет единого мнения по вопросу о клеточном составе стромы костного мозга и устройстве межклеточного волокнистого каркаса.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Структуру стромы костного мозга изучали на материале, отобранном из бедренных и плечевых костей представителен всех классов наземных позвоночных. Перечень исследованных объектов представлен в таблице 1. Взрослые животные отлавливались в природе, причем пойкилотерм-ные формы — в весенне-летний период, то есть период высокой активности гемопоэза.

Для изготовления гистологических и гистохимических препаратов бедренные и плечевые кости животных фиксировали в 10% нейтраль-

Таблица 1

ПЕРЕЧЕНЬ ИССЛЕДОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ

Класс п/класс Отряд п/отряд Семейство Вид

Amphibia п/кл. Lepospondyli п/кл. Apsidospondyli Caudalа п/<лр. Salamandroidea Ecaudata п/отр. Opisihocoela п/отр. Prococla п/отр. Diplasiocoela Saíamancfridae Discoglossidae Pipidae Bufonidae Hylidae Ranidae Salamandra salamandra (саламандра огнен.) Triturus vulgaris (тритон обыкнопен.) Bombina bombina (жерлянка) Xenopus (шпорцевдя лягушка) Bufo bufo (жаба серая) Hyla arbórea (кпакша) Rana temporaria (лягушка травяная) Rana ridibunda (лягушка озерная)

Rcptilia п/кл. Anapsida п/кл. Lepidosauria Chelonia n/orp. Criptodira Souamaia ti/оф. Sauria Emyldidae Tcstudinidae Agamidae Lacertidae Emys orbicuíaris (черепаха болотная) Testudo horsfieldi (черепаха степная) P.hynocephalus océllatus (круглоголовка сетчатая) Lacerta agilis (ящерица прыткая)

Aves п/кл. Neornithes Columbiformes п/отр. Columbae Passeritomes п/отр. Passcres Ploceidae Corvldae Columba livia (голубь сизый) Passer domesticus (воробей домовой) Corvus frugilegus (грач)

Mammalia п/кл. Theria инфракл. Euiheria Insectívora Chiroptera o/oipMkTOcJiucpicra Rodentia Erinaceidae Vespertilionidae Csviidae Muridae Erinaceus europaeus (еж обыкновенный) Yespenilio seratinus (кожан поздний) Cavia porcefius (морская свинка) Railus rattus (криса белая)

I*

3

ном формалине, жидкости Буэна, жидкости Карнуа, затем заливали в парафин. Срезы получали на микротоме «Рейхерт», монтировали их на предметных стеклах, окрашивали гематоксилином Майера — эозином.

Для выявления волокнистого компонента стромы применяли окраску срезов по методу Ван Гнзон, импрегнацию азотнокислым серебром. Образцы нефиксированного костного мозга с помощью препаровальных игл распластывали в нативном виде на предметных стеклах и также им-прегнировали азотнокислым серебром.

Гликоген в строме костного мозга выявляли по Мак-Манусу.

Активность щелочной фосфатазы определяли по методу Берстона на криостатных срезах костного мозга, фиксированного в 10% нейтральном формалине.

Клеточный состав стромы костного мозга, ультраструктуру клеток и морфологию неклеточного компонента костного мозга изучали методами трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопии.

ГЛАВА 3. СТРОМА КОСТНОГО МОЗГА У

АМФИБИЙ

3.1. Ретикулярная ткань в полостях трубчатых костей у саламандры огненной и тритона обыкновенного

У исследованных представителей хвостатых амфибий кроветворного костного мозга нет. Полости трубчатых костей (бедренной и плечевом) заполнены ретикулярной тканью, которая образуется ретикулиновыми волокнами, ретикулярными клетками, адипоцитами, эндотелиальными и ретикулоэндотелиальными клетками. Многочисленные адипоцнты выполняют здесь функцию запасающих клеток, поскольку жир является депо макроэргичсских соединений и воды.

3.2. Строма костного мозга у бесхвостых амфибий

У бесхвостых амфибии медуллярная полость в бедренных и плечевых костях ограничена эндостом костной днафизарной трубки и хрящевыми эпифизами по концам. В проксимальных хрящевых эпифизах плечевых костей у травяной и озерной лягушек и б дистальных хрящевых эпифизах плечевых и бедренных костей серой жабы отмечается энхондраль-ная оссификация. В медуллярных полостях этих костей у всех бесхвостых амфибий (за исключением жерлянки) имеются очаги кроветворения. Строма представлена неклеточным (мембранно-фибриллярным каркасом) и клеточным компонентами. К клеткам стромы относятся фибробластоподобные клетки, фагоцитирующие ретикулярные клетки, ретикулоэндотеяиалшые и экдотелиальные клетки, макрофага.

При исследовании под сканирующим электронным микроскопом об-

наруживается, что костный мозг отделен от внутренней поверхности костной трубки сплошной тонкой оболочкой, как бы замыкающей краевую часть фибриллярного каркаса. Подстилающие оболочку волокна проходят сквозь нее и прикрепляются к внутренней поверхности костной трубки. Таким образом, волокнистый каркас и оболочка обеспечивают закрепление стромы костного мозга в полости кости. Мембранно-фибриллярные образования служат основой для размещения клеток костного мозга и обеспечивают локальные условия микроокружения в ограничиваемых ими пространствах.

В диссертации описана ультраструктура стромальных клеток. Отмечается наличие мембраноподобных выростов в жировые капли адипоци-тов. Эти образования характерны только для адипоцитов стромы костного мозга бесхвостых амфибий.

Гетероморфная популяция стромальных клеток является источником образования мембранио-фибриллярного каркаса, накопления пластических и энергетических субстратов в виде запасов жира и гликогена. К функции стромальных клеток относится фагоцитоз и утилизация погибших клеток, регуляция гемопоэза.

Для стромальных клеток костного мозга бесхвостых амфибий характерна полифункциональность.

У жерлянки полости в бедренной и плечевой костях заполнены только ретикулярной тканью, в которой кроветворная паренхима отсутствует. Основная функция этой ткани — трофическая.

В костном мозге у лягушки озерной, шпорцевой лягушки и жабы отмечается внеклеточное отложение мелзнина. Нередко гранулы пигмента обнаруживаются в стромальных клетках.

ГЛАВА 4. СТРОМА КОСТНОГО МОЗГА У

РЕПТИЛИЙ

В полостях бедренных и плечевых костей у всех исследованных рептилий обнаруживается кроветворный костный мозг, который отделен от кости тонкой оболочкой.

Структурной основой для размещения гемопоэтических клеток служат стромальные элементы, включающие мембранно-фибриллярный каркас, фнбробластоподобные клетки, адипоциты, фаготирующие ретикулярные клетки, эндогелиальные и ретихулоэвдотелиальные клетки, макрофаги.

Коллагеиовые и ретикулиновые волокна пронизывают все костномозговое пространство, а некоторые из них проходят сквозь оболочку и фиксируются нз внутренней поверхности костной трубки.

Мембранно-волокнистый каркас Служит опорой для размещения стромальных и кроветворных клеток и для их передвижения. В лакунах и ячейках мембранио-фибриллярного каркаса создается специфическое

г

микроокруженис для гемопоэтических клеток.

Приводится описание ультраструктуры стромальных клеток. Отмечается, что у рептилий, по сравнению с амфибиями, наблюдаются новые формы взаимоотношений между стромальными и кроветворными клетками, в частности, в костном мозге рептилий содержатся островки лимфоцитоподобных клеток с центрально расположенной ретикулярной клеткой или макрофагом.

для костного мозга черепах характерно наличие значительных запасов углеводного резерва — гликогена. Он откладывается в виде глыбок различных размеров в цитоплазме отросчатых ретикулярных клеток.

Структурное усложнение стромы костного мозга: появление в нем новых форм взаимоотношений между стромальными и гемопоэтически-ми клетками, накопление в стромальных клетках энергетических и пластических субстратов следует рассматривать как признаки прогрессивного развития миелоидной ткани и интенсификации у рептилий костномозгового кроветворения.

ГЛАВА 5. СТРОМА КОСТНОГО МОЗГА У

ПТИЦ

У птиц, как известно, костный мозг становится главным гемопоэтн-ческим органом. При этом у большинства из них в связи с пневматиза-цией костей сокращается число мест локализации костного мозга.

Костный мозг в бедренных костях у исследованных птиц отделен от кости оболочкой. В сканирующем микроскопе она имеет вид мембраны с отверстиями для сосудов. При гистологических исследованиях срезов обнаруживаются на оболочке клетки, расположенные в одни слои.

Строма костного мозга у птиц включает: мембранно-фнбриллярный каркас, фнбробластоподобные клетки, адипоциты, фагоцитирующие и нефагоцнтирующие ретикулярные клетки, эндотелнальные к ретпкуло-эндотелиальные клетки, макрофаги. .

Дается описание ультраструктуры стромальных клеток. Гетерогенность клеточной популяции в стромс связана, по-видимому, с многообразием процессов, оосспечивающих нормальное кроветворение. К функциям клеток стромы следует отнести: синтез коллагена, используемогс для создания мембранно-фибриллярного каркаса, накопление энергетических запасов; фагоцитоз; создание микроокружения гемопоэза.

Важную роль в создании условий кроветворения (как интра-, так г экстраваскулярного) играют контактные межклеточные взаимодействия между стромальными и гемопоэтнческими клетками. Отмечается что только в костном мозге птиц образуются такие клеточные группы как островок лимфоцитоподобных или плазматических клеток с центральной нефагоцитирующей ретикул5фной клеткой, что может свидетельствовать о регуляторных взаимоотношениях между клетками.

Характерной особенностью костного мозга птиц, по сравнению с костным мозгом амфибий и рептилий, можно считать значительное увеличение количества интенсивно фагоцитирующих клеток: макрофагов и фагоцитирующих ретикулярных клеток. Это, вероятно, связано с высокой активностью гемопоэза у птиц при одновременном ослаблении фагоцитарной функции адипоцитов, которые приобрели здесь более узкую специализацию. Таким образом, у птиц заметно прогрессируют специфические дифференциации клеточных элементов стромы костного мозга, по сравнению с пойкилотермными наземными позвоночными.

ГЛАВА 6. СТРОМА КОСТНОГО МОЗГА У МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Строму костного мозга у млехопитающих сотавляют: мембранно-фибриллярный каркас и гетерогенная популяция клеток, включающая: фибробластоподобные клетки, фагоцитирующие ретикулярные клетки, адипоциты, эндотелиальные и ретикулоондотелиальные клетки, нефа-гоцитирующие ретикулярные клетки, макрофаги, в том числе центральные макрофаги эритробластических островков.

Отмечается высокая степень специализации стромальных клеток, по сравнению с таковыми в костном мозге других позвоночных животных, что в немалой степени способствовало интенсификации кроветворения в костном мозге млекопитающих. При этом наблюдается четкая очаговость в расположении кроветворных элементов, специфичность контактных взаимодействий между определенными стромальными и гемопоэ-тическими клетками.

Сохранению специфического микроокружения в различных участках костного мозга способствуют мембрзнно-фибриллярные структуры, составляющие своеобразную оснсшу миелоиднон ткани. Так же, кзк и у других позвоночных, у млекопитающих обнаруживается костномозговая оболочка, содержащая слой уплощенных клеток.

ГЛАВА 7. ОБСУЖДЕНИЕ

Понятия «строма» и «микроокружение» широко применяются в специальной литературе, однако они по разному трактуются исследователями. На основании ряда работ (Козлов и др.. 1978, Старостин, 1979, Куралесова и др., 1984, Га а рил о з и др., 1985 н др.) мы рассматриваем микроокружение как функциональное понятие, обязательной структурной составной частью которого является строма костного мозга.

Специфичность микроокружения з различных участках костного мозга сохраняется благодаря наличию мембранно-фибриллярногз каркаса в костномозговой стромгу всех наземных позвоночных. Мсмбран-

2*

7

но-фибриллярные структуры перегораживают костномозговое пространство, образуя сообщающиеся лакуны. Такая конструкция способствует размещению кроветворных клеток и частично ограничивает перемещения в межклеточной жидкой среде.

У всех наземных позвоночных костный мозг ограничен от кости костномозговой оболочкой. Сохранение ее в филогенезе животных указывает на важность выполняемой функции. Прогрессирование функции костного мозга в общем процессе гемопоэза в ряду наземных позвоночных в определенной степени связано с усовершенствованием стромаль-ной части костного мозга.

Так, у рептилий, по сравнению с бесхвостыми амфибиями, появляется новая форма взаимоотношений фагоцитирующих ретикулярных клеток и макрофагов с лимфоцитоподобными клетками, связанная, возможно, с синтезом и выделением определенных веществ, необходимых для дифференцировки и развития кроветворных клеток. Такие данные получены Мажугой П.М. и соавт. (1975, 1978) при наблюдении над первичными культурами костного мозга млекопитающих.

Более четкое обособление островков лимфоцитоподобных клеток в костном мозге у рептилий свидетельствует о появлении новых форм регуляции их созревания. Это в свою очередь влияет на продуктивность (в сторону увеличения) клеток лимфоидного ряда. Костномозговой лимфо-поэз, наряду с селезеночным, приводит у пресмыкающихся к выраженному лимфоидному характеру периферической крови (Акилов и др., 1983).

Отложения гликогена, обнаруженные нами в строме костного мозга черепах, используются, по-видимому, в химической терморегуляции, что позволяет сохранять известную активность гемопоэза при временных неблагоприятных температурных условиях.

Теплокровность — важнейшее приобретение птиц и млекопитающих, позволившее поднять их жизнедеятельность на более высокий уровень организации. Оно возникло на основе повышения уровня обмена веществ путем интенсификации всех физиологических процессов, что в свою очередь неразрывно связано с усилением гемопоэза в кроветворных органах. Важную роль в обеспечении повышения интенсивности кроветворения в костном мозге птиц сыграли изменения в строме этого органа. Морфологическим проявлением таких усовершенствований можно считать появление отросчатых, без признаков фагоцитоза ретикулярных клеток, которые становятся центрами островков размножения лимфоцитоподобных клеток. Отсутствие фагоцитоза в них, по сравнению с подобными клетками в костном мозге у рептилий, свидетельствует о специфической днфференцировке таких клеток. Диффсренци-ровка их, по всей вероятности, связана с усовершенствованием механизма взаимодействия ретикулярной клетки с окружающими ее лимфоцитоподобными клетками. Среди лимфоцитоподобных клеток могут быть стволовые кроветворные клетки (Бутенко и др., 1985 и др.), согревающие лимфоциты, а также клетки — предшественники плазмоцитов. По современным представлениям (Шубникова, 1981), клетки — пред-

шествснннкн плазматических клеток у птиц образуются в костном мозге, оттуда попадают в строму фабрициевой сумки, далее такие клетки, получившие название В-клсток, переносятся в периферические лимфо-идные органы, где возможна их дифференцировка в плазмоциты. Однако в наших исследованиях в костном мозге у птиц обнаружены клеточные группы, состоящие из плазматических клеток с центрально расположенной ретикулярной клеткой. Этот факт может свидетельствовать о дифференцировке плазматических клеток в самом костном мозге.

Так же, как у бесхвостых амфибий, в костном мозге у птиц имеются фибробластоподобные клетки с жировыми каплями в цитоплазме, то есть в клетках одновременно активно синтезируются белки и накапливаются жировые запасы.

Только у млекопитающих в костном мозге фибробластоподобные клетки не содержат в цитоплазме жировых капель наряду с развитым аппаратом синтеза белка.

Сравнительные данные по ультраструктуре фибробластоподобных клеток в костном мозге наземных позвоночных, полученные в нашем исследовании, являются аргументом в пользу предположения (Фриден-штейн и др., 1980) о том, что адипоциты и фибробласты костного мозга у млекопитающих являются различными морфофункциональными состояниями существования одной и той же популяции клеток. Дифференциация клеток в ходе эволюции наряду с совершенствованием ней-ро-гуморальной регуляции приводит к разделению специфических биосинтезов между клетками в костном мозге млекопитающих. Однако они могут сохранять способность к смене биосинтеза в зависимости от внешних (по отношению к фибробласту) условий.

Таким образом, существование единой клетки-предшественницы для адипоцита и фибробластоподобной клетки имеет историческое подтверждение: наличие в костном мозге низших позвоночных фибробластоподобных клеток, накапливающих жир.

Проведенное нами сравнительно-гистологическое изучение жировых клеток в костном мозге наземных позвоночных позволяет предположить двойственную природу этих клеток: адипоциты — фибробласты и адипоциты — фагоциты. Особенно ярко выражено такое разделение в костном мозге бесхвостых амфибий. В процессе дальнейшей эволюции адипоциты теряют фагоцитарную функцию, превращаясь в накопителей жира в костном мозге млекопитающих. Такие клетки составляют основу популяции жировых клеток, а фибробласты, способные превращаться в адипоциты, служат резервной популяцией этого вида клеток.

Внешним проявлением сложности организации костного мозга является обилие в нем клеток, находящихся на разных стадиях дифференци-ровки в различных направлениях. Функциональная полноценность такого сложного органа гемопоэза невозможна без прямых взаимодействий клеток кроветворной паренхимы и стромальной части. Очевидно, что такие взаимодействия создавались у позвоночных в процессе эволюции постепенно. В целом организме костный мозг находится под контролем нейро-эндокринной системы. Однако первичными остаются непос-

редственные межклеточные взаимодействия. При этом, как отмечал И.И.Шмальгаузен (1968), первичными всегда остаются индукционно-формагивные взаимодействия между клетками одного ростка, а по мере усложнения организации к ним присоединяются взаимоотношения между генетически разнородными тканями. По современным представлениям (Гаврилов, 1976,3аварзин, 1976, Фриденштейн, 1982 и др.), линии стромальных и кроветворных клеток гнстогенетически независимы. Следовательно, первичными в костном мозге у позвоночных животных, по-видимому, являются взаимоотношения между стромальными элементами. Подтверждением этому может служить отсутствие кроветворения в полостях трубчатых костей у хвостатых амфибий и жерлянки при наличии у них ретикулярной ткани.

Отмеченная в наших исследованиях специфическая дифференциров-ка стромальных клеток костного мозга в ряду наземных позвоночных подтверждает открытый Мильн-Эдвардсом основной принцип прогрессивного усложнения организации: принцип дифференцировки, основанной на разделении труда (МИп-ЕсЗуагсЗз, 1851). Клетки становятся все более совершенными и в то же время узкими «специалистами». Установление новых признаков (дифференциация) связано с установлением новых корреляций (интеграция) (Шмальгаузсн, 1942). Такие корреляции устанавливались в процессе эволюции между изменяющимися стромальными и кроветворными клетками..

У всех исследованных позвоночных стромальные клетки костного мозга образуют трехмерную сеть, соединяясь друг с другом с помощью простых или плотных контактов. Мембрзкно-фибриллярный каркас и сеть стромальных клеток образуют единый структурно-функциональный комплекс, который обеспечивает условия для размещения и созревания гемопоэтических клеток. Такой принцип организации стромы костного мозга впервые появляется у амфибий и в процессе эволюционного развития сохраняется у всех высших позвоночных.

Межклеточные контакты являются динамичными образованиями. К быстро распадающимся взаимосвязям в первую очередь относятся взаимодействия с подвижными клетками, например, с макрофагами. Вероятно, определенной способностью к перемещениям обладают адипоциты и фагоцитирующие ретикулярные клетки у амфибий и рептилий. Передвижение стромальных клеток способствует не только интенсификации фагоцитоза, но и в определенной степени изменению микроокружения для кроветворных клеток.

У птиц и млекопитающих в костном мозге интенсифицируется процесс гемопоэза, что выражается прежде всего в увеличении доли кроветворных клеток. Это влечет за собой уменьшение межклеточных пространств с одной стороны, и увеличение площадей контактных поверхностей гемопоэтических клеток со стромальными — с другой.

Эти обстоятельства в какой-то степени ограничивают подвижность клеток стромы к способствуют созданию стабильных микроареалов.

Исследуя структурные взаимоотношения между стромальными и ге-мопоэтическими клетками, мы пришли к выводу, что эволюция костно-

го мозга от бесхвостых амфибий до птиц и млекопитающих шла по пути увеличения площади контактной поверхности между стромальными и гемопоэтическими клетками. У бесхвостых амфибий в костном мозге контактные поверхности между стромальными и кроветворными клетками занимают незначительную, по сравнению с общей площадью клеток, часть. У млекопитающих 3/4 поверхности каждой развивающейся гсмопоэтической клетки покрыты тонкими отростками стромальных клеток (Tavassoli et al., 1983). Таким образом, интенсификация процесса кроветворения в костном мозге связана с увеличением контактных поверхностей между кроветворными и стромальными клетками, что определенно указывает на важность межклеточных контактов в гемопоэ-зе.

Наличие контактов между адипоцитами с одной стороны, и другими стромальными клетками и гемопоэтическими элементами — с другой, вполне возможно, свидетельствует также о метаболических связях между этими клетками в костном мозге наземных позвоночных.

Костномозговые адипоциты у всех исследованных животных способны освобождать жировые накопления в межклеточное пространство, чем облегчается доступ к ним гемопоэтических клеток. При этом у бесхвостых амфибий, рептилий и птиц жировые капли могут проникать в просвет синусоидных капилляров, где у этих животных происходит эритропоэз.

Клетки эритроидного ряда у животных с интраваскулярным эритро-поэзом, по всей вероятности, испытывают регулирующее влияние со стороны ретикулоэндотелнальных клеток, составляющих стенки сину-соидных капилляров. Эритробласты имеют обычно пристеночную локализацию и многочисленные контакты с ретикулоэндотелиальнымн клетками. По мерс созревания клетки эритроидного ряда перемещаются к центру просвета сосуда и попадают в кровоток." Подобный принцип расположения созревающих и зрелых клеток наблюдается в костном мозге у млекопитающих в эритробластичсских островках по отношению к центральному макрофагу. Регуляторная функция центральных макрофагов подтверждена в специальных исследованиях (Rieh et al., 1982, Захаров и др., 1984). Следовательно, центральные макрофаги эритроб-ластических островков костного мозга млекопитающих и ретикулоэндо-телиальные клетки синусоидных капилляров в костном мозге амфибий, рептилий, так же, как и птиц (Sorrel et al., 1982), являются физиологическими аналогами.

Надо отметить, что в кроветворном костном мозге у всех наземных позвоночных наблюдается очаговость в расположении гемопоэтических клеток различных ростков. Особенно четко выражена она у птиц и млекопитающих (Sorrel et al., 1968, Westen et al., 1979, Allen et al., 1982). Биологическое значение клеточных контактов между стромальными и кроветворными клетками не подлежит сомнению. Сложнейшие физические, химические, а возможно, метаболические межклеточные взаимодействия явились результатом усовершенствования и развития взаимоотношений между стромальными и гемопоэтическими клетками в кост-

ном мозге в эволюции позвоночных, начиная с бесхвостых амфибий. В этом сложном и многоплановом процессе можно выделить такие составляющие, как специфическая дифференциация стромальных клеток, увеличение площади контактной поверхности между стромальными и гемопозтическими клетками, ограничение подвижности стромальных клеток, ведущее к стабилизации специфических микроареалов. Все эти взаимосвязанные и взаимообусловленные явления в эволюции костного мозга привели к интенсификации кроветворения в этом органе у птиц и млекопитающих. Интенсификация кроветворения, наряду с другими функциональными перестройками, способствовала возникновению теплокровности у птиц и млекопитающих. Появление теплокровности занимает важное место в сложном комплексе биологических адаптаций в эволюции наземных позвоночных.

ВЫВОДЫ

1. У всех наземных позвоночных строма является постоянным и обязательным компонентом костного мозга. Она состоит из клеточного и неклеточного компонентов. Неклеточная часть стромы представлена ветвящимися и переплетающимися ретикулиновыми и коллапеновыми волокнами и мембраноподобными структурами, замыкающимися по периферии в единую костномозговую оболочку. Мембранно-фибрилляр-ный каркас служит основой для размещения и передвижения клеток костного мозга. Кроме того» мембранные образования разделяют все костномозговое пространство на многочисленные ниши и ячейки, тем самым способствуя сохранению локальных условий микроокружения для кроветворных клеток.

Изменения в составе стромальных клеток в костном мозге в ряду наземных позвоночных являются одной из причин усиления гемопоэза в этом органе у теплокровных.

2. В сравнительном ряду позвоночных во внутреннем скелете отмечается появление у хвостатых амфибий только ретикулярной ткани, идентичной по структуре некроветворной части костного мозга других позвоночных. У бесхвостых амфибий (за исключением жерлянки) ретикулярная основа заселяется кроветворными клеточными элементами и становится фактически стромой костного мозга. При этом она приобретает значение не только механического каркаса для размещения кроветворных клеток, но и становится важной структурой для накопления в гемопоэтической ткани пластических и энергетических запасов, утилизации разрушающихся клеток, создания своеобразного михроокруже-1шя для кроветворения.

3. У бесхвостых амфибий костный мозг является лишь дополнительным органом кроветворения. Стромальная основа его состоит из: костномозговой оболочки, мембранно-фибриллярного каркаса и гетерогенной популяции стромальных клеток, включающей фибробластопояоб-

ныс клетки, адипоциты, фагоцитирующие ретикулярные клетки, рети-кулоэндотелиальные и эндотелиальные клетки кровеносных капилляров, макрофаги. Для стромальных клеток костного мозга бесхвостых амфибии характерна высокая фагоцитарная активность, что связано с отсутствием узкой специализации этих клеток.

4. У рептилий стромальная часть костного мозга представлена костномозговой оболочкой, мембранно-фибриллярным каркасом и клеточным компонентом, в состав которого входят: фибробластоподобные клетки, адипоциты, фагоцитирующие ретикулярные клетки, макрофаги, эндотелиальные и ретикулоэндотелиальные клетки кровеносных капилляров.

Прогрессирование функции костного мозга в общем процессе кроветворения у рептилий связано с усовершенствованием стромальной части: возникновением новых форм взаимоотношений между стромальными и гемопоэтическими клетками. Это выражается, в частности, в появлении специальных островков лимфоцитоподобных клеток с центрально расположенной фагоцитирующей ретикулярной клеткой или макрофагом, а также в отложениях гликогена в стромальных клетках костного мозга (у черепах). Запасы гликогена вместе с накопленным жиром в клетках стромы составляют энергетические и пластические резервы гемопоэти-ческой ткани.

5. У птиц костный мозг становится главным органом кроветворения. Строма его состоит из тех же неклеточных компонентов, что и у пойки-лотермных животных, но среди стромальных клеток у птиц появляются нсфзгоцитирующие ретикулярные клетки— центральные элементы островков лимфоцитоподобных клеток.

В расположении кроветворных клеток в костном мозге птиц отмечается выраженная очаговость, что отражает усиление специфичности близкодействующих^ регуляторных взаимоотношений между гемопоэтическими и стромальными клетками.

У птиц, по сравнению с пойкилстсрмными наземными позвоночными, заметно прогрессирует специфическая дифференцировка клеток стромы: отмечается ослабление фагоцитарной функции костномозговых адипоцнтов и потеря способности к фагоцитозу ретикулярными клетками, входящими в состав островков лимфоцитоподобных клеток. Такие изменения способствуют интенсификации гемопоэза в костном мозге.

6. В костном мозге млекопитающих в состав стромы входят: мемб-ранно-фибриллярный каркас и гетерогенная популяция клеток, включающая адипоциты, фибробластоподобные и фагоцитирующие ретикулярные клетки, эндотелиальные и ретикулоэндотелиальные клетки кровеносных капилляров, макрофаги (в том числе центральные макрофага эритробластических островков).

Отмечается более высокая степень специализации стромальных клеток по сравнению с таковыми в костном мозге у других позвоночных, что приводит к дальнейшей интенсификации кроветворения.

7. В сравнительном ряду исследованных позвоночных отмечается увеличение контактных взаимосвязей между стромальными и кровст-

ворными клетками. Это способствует интенсификации обменных процессов между клетками и является одним из условий усиления гемопоэ-за в костном мозге у теплокровных.

Контакты кроветворных клеток с адипоцитами стромы, которые наблюдаются в костном мозге у всех исследованных животных, по-видимому, обусловлены их трофическими связями, при которых жировые запасы адипоцитов используются другими клетками в качестве одного из источников энергии.

8. Все многообразие стромальных элементов в костном мозге у наземных позвоночных существует в едином структурном комплексе. Структурная взаимосвязь между клетками ведет к объединению их функций и появлению новых возможностей, обусловленных межклеточными взаимодействиями.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Родионова Н.В., Скрипченко Е.В. Клетки стромы костного мозга в растущей кости Л Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. — 1986, N10, т.41. — С.62 — 67.

2. Родионова Н.В., Скрипченко Е.В., Акуленко Н.М. Развитие и клеточный состав стромы костного мозга // Актуальные вопросы морфологии: Тезисы докладов III съезда анатомов, гистологов, эмориологов и то-пографоанатомов Украинской ССР. — Черновцы. — 1990. — С.260 — 261.

3. Скрипченко Е.В. Структурный состав стромы костного мозга у бесхвостых амфибий // Вестник зоологии. — К. — 1990, N3. — С.68 — 71.

4. Скрипченко Е.В., Мажуга П.М. Строма костного мозга у рептилий и Вестник зоологии. — К. — 1991, N1. — С.68 — 71.

5. Скрипченко Е.В. Строма костного мозга у птиц // Вестник зоологии. — К. — 1991, N3. — С.64 - 68.

6. Скрипченко Е.В. Особенности стромы костного мозга у представителей различных классов наземных позвоночных // Вестник зоологии. — К. - 1991, N6. — С.67 - 71.