ОНТОГЕНЕЗ, 2014, том 45, № 6, с. 412-422
= МОРФОГЕНЕЗ
УДК 576.32/.36:591.8:591.478
КЛЕТОЧНАЯ ДИНАМИКА НАРУЖНЫХ СЛОЕВ ВОЛОСЯНОГО ФОЛЛИКУЛА ТОНКОРУННЫХ ОВЕЦ В ФАЗЕ УСТОЙЧИВОГО
РОСТА ВОЛОСА © 2014 г. Э. Б. Всеволодов**, В. А. Голиченков*, И. Ф. Латыпов**
*Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова 119192, Москва, Ломоносовский пр-т, 31, корп. 5 **Институт общей генетики и цитологии Минобразнауки Республики Казахстан, 050060, Алматы, пр-т аль-Фараби, 75А E-mail: eduardvsevolodov@mail.ru Поступила в редакцию 11.03.2014 г.
Окончательный вариант получен 26.04.2014 г.
Структура, происхождение и миграция клеток наружного влагалища волосяного фолликула домашних овец изучались электронно-микроскопическим, и авторадиографическим и гистохимическим (гликоген) методами с целью углубления понимания его роли в морфогенезе волоса. Получены данные о вклинивании клеток наружных слоев наружного влагалища в его внутренний "сопровождающий" слой. Хотя этот процесс происходит по всей длине фолликула от нижней части луковицы до устий сальных желез, но преимущественно в зоне непосредственно над луковицей. Вклинившиеся здесь в сопровождающийся слой меченые клетки мигрируют к уровню устий сальных желез, опережая меченые клетки внутреннего влагалища и волоса более, чем на сутки, так как включают метку не в камбии луковицы (как волос и внутреннее влагалище), а выше луковицы, откуда и начинают свое восходящее движение Вклинивание клеток в сопровождающий слой должно приводить к росту его объема, причем добавочный объем отводится в пилярный просвет вблизи устий сальных желез. Это может обеспечивать механизм продвижения волоса и внутреннего влагалища к устьям сальных желез.
Ключевые слова: Наружное влагалище волосяного фолликула, вклинивание клеток наружного слоя во внутренний, "восходящая" миграция меченых клеток.
Б01: 10.7868/80475145014060093
Волосяные фолликулы привлекают все большее внимание как объект биологии развития по целому ряду причин. Не говоря уже о немалом практическом значении этого объекта в сельскохозяйственной биологии (шерстная продуктивность: уровень настрига шерсти, изменчивость параметров волос, растущих на одном квадратном миллиметре кожи), волосяные фолликулы представляют интерес в медицинском и космето-логическом (этология пола) аспекте. Ничуть не меньшую ценность имеют и модельные достоинства волосяных фолликулов при изучении механизмов морфогенеза, клеточной дифференциров-ки, структуры потоков позиционной информации, генетики развития. Достаточно вспомнить, что клетки камбиальной зоны луковицы покидая ее в ходе роста волоса распадаются по меньшей мере на шесть разных слоев с экспрессией специфического набора активированных генов в каждом слое. Вокруг матрикса и над ним присутствуют не менее двух слоев клеток, относительно проис-
хождения и динамики которых у специалистов по морфогенезу нет до сих пор единства взглядов (Огшп, 1971; Всеволодов, 1979). В зависимости от вида животных и локализации на теле устойчивый рост продолжается разное время (от нескольких дней у мышей до нескольких лет у тонкорунных овец или на скальпе у людей). Это находит выражение в резко различной длине волос. Очень многие эксперименты с волосяными фолликулами проводятся на мышах, где весь период роста волоса составляет порядка 3 недель, в которые включается начало формирования шиловидного кончика волоса неустойчивой толщины и завершения роста волоса с постепенным его утончением и нарушением нормальной структуры (ката-ген) с последующей фазой отсутствия роста (те-логен). Краткость фазы усойчивого роста и смена фаз почти неизбежно отвлекают исследователей на изучения механизма смены фаз и сопутствующих явлений.
Рис. 1. Электронная микрофотография участка луковицы волосяного фолликула овцы. К1 — кутикула внутреннего влагалища и слои Гексли (Ни) и Генле (Нп) внутреннего влагалища на стадии начала дифференцировки. О — наружный слой наружного влагалища. С — сопровождающий слой, I — часть отростка клетки сопровождающего слоя в разрыве между двумя клетками С, контактирующая со слоем Генле. 2 — часть того же отростка вне контакта со слоем Генле, что означает существование второго слоя, отделенного от прямого контакта со слоем Генле в некоторых местах. СТ — соединительная ткань, окружающая фолликул. Стрелки — десмосомы, прикрепляющие слой Генле как к сопровождающему слою, так и к слою Гексли. Положение участков, соответствующих каждому из рисунков на волосяном фолликуле приведено на схеме после последнего 7-го рисунка.
Под устойчивым ростом мы понимаем период, когда растущий волос находится в фазе анаген VI и сохраняет более или менее постоянный диаметр и структуру.
На поперечном срезе волосяной фолликул на уровне нижней части луковицы состоит из двух очень тонких уплощенных слоев наружного влагалища (НВ): внутреннего, или сопровождающего слоя (СС), и наружного слоя, а также клеток камбия луковицы ("матрикса"), часто со вставленными между этими слоями клетками, обнаруживающими первые признаки дифференцировки в слой Генле (СГн) внутреннего влагалища (ВВ) (рис. 1).
На уровне верхней части луковицы и на некотором протяжении над ней волосяной фолликул на поперечном срезе выглядит как единая целостная более многослойная структура. Она включает:
— 3 слоя волоса волоса: сердцевину, корковый слой и кутикулу волоса;
—3 слоя ВВ — кутикулу внутреннего влагалища, слой Гексли и (СГн);
— 2 слоя наружного влагалища (НВ) — внутренний — "сопровождающий слой" (СС), который течет вверх к поверхности кожи вместе с волосом и внутренним влагалищем, и наруж-ный(ые) слой(и) (Огшп, 1971; Всеволодов, 1979).
В отношении взглядов на происхождение клеток волоса и ВВ из клеток матрикса существенных расхождений между разными исследователями нет.
В отношении происхождения клеток СС, нет единства мнений. Роджерс (G.E. Rogers) (Rogers, 2004) — автор одного из лучших недавних обзоров по гистохимии волосяных фолликулов считает, что СС имеет то же происхождение, что и ВВ т.е. из клеток матрикса. В качестве аргумента он приводит тот факт, что некоторые кератиноподобные белки в СС являются общими с ВВ. Однако, геном всех клеток организма один и тот же. Поэтому существует возможность включения любых генов тканеспецифичной экспрессии в клетках независимо от их происхождения (в данном случае от матрикса или от клеток наружного слоя НВ) при наличии сигналов позиционной информации и соответствующих рецепторов к ним.
Что касается клеток наружного слоя НВ, то они не представляют собой непрерывного потока клеток, текущих в сторону поверхности кожи (по крайней мере, сопоставимого по скорости с потоком клеток волоса и ВВ). Более того, часть из них, будучи стволовыми клетками должна двигаться в противоположном направлении в камбиальную зону луковицы, чтобы обеспечить возможность роста волоса в течение многих месяцев и даже нескольких лет. Дело в том, что клетки камбия луковицы делятся, примерно, раз в сутки или даже быстрее и, следовательно, должны исчерпать потенциал деления ("лимит Хэйфлика") (Hayflick, 1970) за несколько месяцев, тогда как в действительности рост ряда типов волос (в частности, на скальпе у человека) может продолжается по не-
скольку лет без пауз. Это возможно только за счет постепенной замены камбия потомством активированных стволовых клеток, располагающихся, в частности, в наружном влагалище (см. ниже). Во всяком случае, работавший в США Пантелеев с соавторами (A.A. Panteleev et al.) [Panteleev, 2001] приводил данные в пользу миграции клеток НВ из области над луковицей на уровень луковицы.
На уровне устьев сальных желез наружные слои НВ резко истончаются, а выше переходят в структуру другой природы, сходную во многих отношениях с поверхностным эпидермисом кожи, завернутым в виде воронки на небольшую глубину внутрь фолликула. Этот эпидермис откладывает в сторону волоса слои роговых чешуй, которые в конце концов отделяются и выносятся растущим волосом за поверхность кожи.
В эту воронку эпидермиса "упирается" поток клеток ВВ (успевающих частично подвергнуться гидролизу) и СС. Поток клеток этих слоев продолжает поступать из глубины фолликула, и эти слои ложатся в складки (Gemmel and R.E. Chapman, 1971; Всеволодов, 1979), выступающие в пи-лярный просвет. В них клетки СС и отчасти остатки ВВ надолго задерживаются, но в конце концов разрушаются и выходят на поверхность кожи в виде детрита из ороговевших клеток.
Задачей настоящей статьи является исследование процессов морфогенеза в слоях НВ с целью углубить наши представления о клеточной динамике НВ и СС в связи с его функциями, которую G.E. Rogers (Rogers, 2004) считал пока не известной. При этом мы считали целесообразным провести эксперименты с изучением миграции меченых клеток и их ультраструктуры на тонкорунных овцах с почти постоянным ростом каждого волоса на туловище, без помех вызываемых частыми переходами из фазы анаген 6 к фазам неустойчивого роста.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материалом служили овцы казахской тонкорунной породы, содержавшиеся в условиях вивария.
Для изучения миграции клеток в волосяном фолликуле использовался авто- радиографический метод меченных Н3-тимидином клеточных ядер, техника которого была изложена нами ранее (Всеволодов, Прусова, 1976) и основывалась на прослушанной нами методической лекции профессора Н.Г. Хрущева в лаборатории цитологии Института биологии развития. Для улучшения надежности определения границы продвижения меченных клеток, применялось многократное введение Н3-тимидина в одни и те же участки кожи с интервалами 3.5 часа в течение 36 часов ("насыщающие" метки) с последующим взятием
биопсий соответствующих участков кожи в разные сроки после 1-й инъекции от 1 часа до 120 часов.
Для электронной микроскопии применялась ранее описанная методика (Всеволодов и др., 1984). Биоптаты кожи белой казахской тонкорунной овцы помещали в 3%-ный раствор глутараль-дегида на какодилатном буфере (рН 7.2) на 4.5 часа при 4°C, затем проводилась обработка 1%-ным раствором OsO4 также на какодилатном буфере с добавлением 1.6 мл 5.4%-ного раствора глюкозы на 10 мл раствора OsO4.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.