Інтерстиціальні Клітини Кахаля (англ. interstitial cell of Cajal, ICC) — тип клітин, названих на ім'я Сантьяго Рамона-і-Кахаля, що містяться в гладенькій мускулатурі, найбільш вивчені у тканинах ШКТ, виконують фунцію водіїв ритму.
Початок дослідження
У 1911 р. Сантьяго Рамон-і-Кахаль описав групу клітин у тканинах ШКТ і назвав їх примітивними нейронами, передбачаючи, що ці зіркоподібні клітини є окремим типом нейронів. Кахаль характеризував їх, як додаткові компоненти нервової регуляції, які змінюють скорочення гладкої м'язової тканини і є самостійним регуляторним предметом нервової системи. Надалі ці клітини так і назвали «інтерстиціальні клітини Кахаля». З розвитком електронної мікроскопії з'являлось все більше публікацій, які описували морфологію і фізіологію ІКК. Залежно від їх розташування у тканині, можна спостерігати деякі структурні відмінності, але ультраструктура всіх інтерстиціальних клітин Кахаля має наступні загальні риси: чисельні мітохондрії великих розмірів, великий пучок проміжних , відсутність товстих ниток міозина, наявність поверхневих кавеол, синаптичні контакти між ІКК та нервовими пучками, добре розвинений гладенький та зернистий ендоплазматичний ретикулум, щільний контакт з гладком'язевими клітинами (ГМК)
Походження
Згідно однієї з теорій, інтерстиціальні клітини Кахаля є похідними мезенхіми. Також існує точка зору, згідно з якої дані клітини є похідними вентральної частини нервової трубки
Класифікація
Сандерс К. М., працювавший з інтерстиціальними клітинами Кахаля ШКТ, ввів наступну класифікацію:
- IC-MY — клітини між коловими та поздовжніми шарами м'язів шлунка, тонкої кишки і прямої кишки;
- IC-SM, (IC-SMP) — клітини, розміщені уздовж підслизової оболонки колового гладеньком'язового шару в товстій кишці;
- IC-DMP — інтерстиціальні клітини Кахаля, розміщені уздовж глибокого м'язового сплетіння в тонкій кишці;
- IC-IM — внутрішньом'язові клітини Кахаля в стравоході, шлунку і прямій кишці.
Функції інтерстиціальних Клітин Кахаля
Нещодавно було сформоване Міжнародне товариство клітин Кахаля (International Society for ICC [ 19 червня 2017 у Wayback Machine.]), яке наразі координує дослідження цих клітин в різноманітних тканинах.
Генерація повільних хвиль та потенціалу дії
Основна роль інтерстиціальних клітин Кахаля — генерація повільних хвиль. У стані спокою ГМК мають мембранний потенціал спокою, завдяки градієнту концентрації іонів по обидві сторони клітинної мембрани. Періодичні зміни мембранного потенціалу отримали назву повільних хвиль або трансмембранного потенціалу спокою. Під трансмембранним потенціалом спокою розуміють різницю потенціалів, яка існує між внутрішньо- і позаклітинним середовищами, за відсутності змін електричної активності. Величина трансмембранного потенціалу коливається в межах від 20 до 90 мВ. Повільні електричні хвилі є періодичними фазами деполяризації і реполяризації мембран ГМК.
Повільні хвилі самі по собі не викликають м'язового скорочення. Скорочення гладком'язової тканини виникає при появі на плато повільних хвиль швидких електричних осциляцій, потенціалів дії (ПД). ПД є відносно швидкою зміною мембранного потенціалу яке тісно пов'язане з рівнем потенціалу спокою і амплітудою повільної електричної хвилі і відбивають локальне скорочення м'язового волокна. Одиничні ПД обумовлюють тонічне скорочення, групи ПД викликають ритмічні скорочення. Сила скорочення м'язового волокна пропорційна числу ПД в групі. Повільні хвилі створюють в м'язах потенціал, близький до порогу активації, що дає можливість виникненню ПД з подальшим скороченням м'язового волокна.
При недостатній деполяризації клітинної мембрани потенціали дії затухають, а при високій деполяризації можуть ініціюватися повільною хвилею. Проте деякі автори вважають, що скорочення м'язового волокна можливе і за відсутності пікових потенціалів. При цьому реєструються мінімальні по амплітуді скорочення ділянок кишки, які відповідають основному електричному ритму.
Зв'язок з нейронами та гладенькими м'язами
Ультраструктурні дослідження показали дуже щільний зв'язок між деякими класами інтерстиціальних клітин Кахаля (ІКК) та терміналями нейронів. З сусідніми гладком'язовими клітинами (ГМК), клітини Кахаля взаємодіють через щілинні контакти. Структурні властивості, необхідні для нейротрансмісії та поширення електричних сигналів від ІКК до ГМК, свідчать про те, що інтерстиціальні клітини відіграють певну роль у прийомі, трансдукції і проведенні сигналів. ІКК реагують на медіатори, їх іннервують гальмівні . Клітини Кахаля слугують провідною ланкою між нейроном і м'язевою клітиною.
Дослідження клітин Кахаля
Для дослідження взаємодії інтерстиціальних клітин Кахаля з ефекторними нейронами використовують імуногістохімічний метод подвійного маркування антитілами проти протоонкогена С-Kit, везикулярного ацетилхолінового транспортера (VAChT), субстанції P, NOS. Первинними передавачами збудження ефекторних нейронів, які інервують колові і поздовжні м'язи, є ацетилхолін і . Тому, більшість нервових волокон проявляють імунорекцію на VAChT і субстанцію P . Такі нервові волокна тісно пов'язані з IC-IM шлунка. В кишечнику з ними значною мірою пов'язані IC-DMP.
Гальмівні нейрони є трансміттерами оксиду азоту (NO), і аденозинтрифосфату (АТФ). Багато гальмівних мотонейронів містять і, відповідно, виділяють NO, який чинить розслаблюючий вплив на гладенькі м'язи. Ці нервові волокна тісно пов'язані з IC-IM та IC-DMP.
В IC-IM фундальної частини шлунка і в IC-MY тонкої кишки виявлені мускаринові ацетилхолінові рецептори (М1 і М2 підтипу), нейрокінінові рецептори (NK1 і NK3 підтипи) і VIP рецептори (підтип VPAC1). NK1 (рецептор субстанції P) є добре дослідженим і виявлен в IC-DMP тонкої кишки. Також було встановлено, що IC-DMP мають мускариновий М2 рецептор і 2A рецептор соматостатину. 5-HT3 і 5-HT4 рецептори серотоніну виявлено як в IC-DMP, так і в IC-MY тонкої кишки. Пурінергічні P2Y4 рецептори виявлені в IC-IM, IC-DMP та IC-MY, а P2X2 і P2X5 рецептори лише в IC-MY. Холецистокініновий рецептор А виявлен і в ІКК, і в ГМК . Майже у всіх ІКК ШКТ щура виявлені рецептори підтипу 3 та G-протеїнові рецептори, включаючи рецептори нейромедіаторів, які діють через декілька протеїнкіназ, такі як протеїнкіназа A (PKA) і C (PKC).
NO ефекторних нейронів є потужним гальмівним нейромедіатором, який активує в клітинах мішенях. рГЦ виявлена в IC-DMP тонкої кишки щурів і майже у всіх ІКК мурчаків. Активна рГЦ каталізує перетворення ГТФ в цГМФ, другий месенджер внутрішньоклітинних сигнальних каскадів. Дослідження, які показують, що цГМФ запускає зміни після нітрергічної стимуляції, свідчать про те, що ІКК функціонально іннервуються нітрергічними нейронами. Підвищення рівня цГМФ блокується антагоністами NO, L-нітроаргініном. цГМФ-залежна протеїнкіназа І, яка активується цГМФ, також виявлена у великій кількості в IC-DMP тонкої кишки щурів і майже всіх ІКК мурчаків. Ці дані підтверджують, що клітини Кахаля функціонально інервуються нітрергічними гальмівними нейронами. Ці данні можуть бути функціональним доказом гіпотези, запропонованої Кахалем та інших чисельних публікацій, які говорять про те, що ІКК є посередниками між нервовими терміналями та ГМК. Подальше вивчення цього питання пов'язано з дослідами на тваринах з мутаціями в с-kit сигнальному шляху. В тонкому кишечнику цих тварин не розвиваються IC-MY, втрачається електрична ритмічність. Також мутація в с-kit впливає на різні типи ІКК в інших ділянках ШКТ. Проте IC-MY товстої кишки і шлунка не залежать від мутації в W-локусі. ІКК в межах колових та поздовжніх шарах м'язів (IC-IM) шлунка були без W мутації і втрата цього класу ІКК викликала руйнування нітрергічної нейротрансміссії.
Інтерстиціальні клітини Кахаля гладеньких м'язів ворітної вени
У м'язовому, субендотеліальному і глибшому внутрішньом'язовому шарах ворітної вени було виявлено два шари інтерстиціальних клітин Кахаля двох, морфологічно різних, типів: невеликі мультиполярні клітини з зірчастою формою тіла, які не перевищуючі 20 мкм, і клітини з витягнутим тілом від 40 до 300 мкм в довжину, з численними розгалуженнями. В деяких ділянках ІКК знаходяться максимально щільно (більше 150 клітин на мм), тоді як в інших ділянка всього декілька клітин. Таке різне розташування ІКК вздовж вени пов'язано з різнорідністю спонтанної скоротливої діяльності різних областей стінки вени. Оскільки у ворітній вені виявлені c-kit-позитивні ІКК, можна припустити, що вони виконують подібну функцію, як і інтерстиціальні клітини Кахаля ШКТ — є пейсмекерами електричної скоротливої активності і посередниками між нейронами і гладенькими м'язами.
Примітки
- Komuro T., Tokui K., Zhou D.S. Identification of the interstitial cells of Cajal // J. Histol. Histopatol — 1996. — V. 1 l. — P. 769–786
- Exintaris B, Klemm MF, Lang RJ. Spontaneous slow wave and contractile activity of the guinea pig prostate. PMID: 12050563
- Camborova P., Hubka P., Sulkova I., Hulin I. The Pacemaker Activity of Interstitial Cells of Cajal and Gastric Electrical Actyvity // Physiol.Res. — 2003. — V. 52. — I. 3. — P. 275–284
- Beckett E.A.H., Bauguinov V.R., Sanders K.M. et al. Properties of unitary potentials generates by intramuscular interstitial cells of Cajal in the murine and guinea-pig gastric fundus
- Huizinga J.D., Malysz J. Interstitial cells of Cajal generate a rhythmic pacemaker current // Nature Med. — 1998. — V. 4. — P. 848–851
- Yong Q.C., Lee S.W., Foo C.S, Neo K.L., Chen X., Bian J.S. Endogenous hydrogen sulfide mediates the cardioprotection induced by ischemic postconditioning // The American jornal of physiology −2008. — V. 295. — I.3. — P.1330 — 1340
- Li C. X., Liu B. H., Tong W. D. Dissociation, culture and morphologic changes of interstitial cells of Cajal in vitro // J. Gastroenterol. — 2005. — V. 1 l. — P. 2838–2840.
- Takaki M. Gut Pacemaker Cells: the Interstitial Cells of Cajal (ICC) // J. Smooth Muscle Res. — 2003. — V. 39. — P. 137–161.
- Yunker A. M., Galligan J.J. Endogenous NO inhibits NANC but not cholinergic neurotransmission to circular muscle of guinea pig ileum // The American journal of physiology — 1996. — V. 271. — I. 34. — P. 904–912.
- Povstyan O.V., Gordienko D.V., Harhun M.I., Bolton T.B. Identification of interstitial cells of Cajal in the rabbit portal vein // Cell Calcium — 2003. — V. 33. — I. 4. — P. 223–239.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Intersticialni Klitini Kahalya angl interstitial cell of Cajal ICC tip klitin nazvanih na im ya Santyago Ramona i Kahalya sho mistyatsya v gladenkij muskulaturi najbilsh vivcheni u tkaninah ShKT vikonuyut funciyu vodiyiv ritmu Pochatok doslidzhennyaU 1911 r Santyago Ramon i Kahal opisav grupu klitin u tkaninah ShKT i nazvav yih primitivnimi nejronami peredbachayuchi sho ci zirkopodibni klitini ye okremim tipom nejroniv Kahal harakterizuvav yih yak dodatkovi komponenti nervovoyi regulyaciyi yaki zminyuyut skorochennya gladkoyi m yazovoyi tkanini i ye samostijnim regulyatornim predmetom nervovoyi sistemi Nadali ci klitini tak i nazvali intersticialni klitini Kahalya Z rozvitkom elektronnoyi mikroskopiyi z yavlyalos vse bilshe publikacij yaki opisuvali morfologiyu i fiziologiyu IKK Zalezhno vid yih roztashuvannya u tkanini mozhna sposterigati deyaki strukturni vidminnosti ale ultrastruktura vsih intersticialnih klitin Kahalya maye nastupni zagalni risi chiselni mitohondriyi velikih rozmiriv velikij puchok promizhnih vidsutnist tovstih nitok miozina nayavnist poverhnevih kaveol sinaptichni kontakti mizh IKK ta nervovimi puchkami dobre rozvinenij gladenkij ta zernistij endoplazmatichnij retikulum shilnij kontakt z gladkom yazevimi klitinami GMK PohodzhennyaZgidno odniyeyi z teorij intersticialni klitini Kahalya ye pohidnimi mezenhimi Takozh isnuye tochka zoru zgidno z yakoyi dani klitini ye pohidnimi ventralnoyi chastini nervovoyi trubkiKlasifikaciyaSanders K M pracyuvavshij z intersticialnimi klitinami Kahalya ShKT vviv nastupnu klasifikaciyu IC MY klitini mizh kolovimi ta pozdovzhnimi sharami m yaziv shlunka tonkoyi kishki i pryamoyi kishki IC SM IC SMP klitini rozmisheni uzdovzh pidslizovoyi obolonki kolovogo gladenkom yazovogo sharu v tovstij kishci IC DMP intersticialni klitini Kahalya rozmisheni uzdovzh glibokogo m yazovogo spletinnya v tonkij kishci IC IM vnutrishnom yazovi klitini Kahalya v stravohodi shlunku i pryamij kishci Funkciyi intersticialnih Klitin KahalyaNeshodavno bulo sformovane Mizhnarodne tovaristvo klitin Kahalya International Society for ICC 19 chervnya 2017 u Wayback Machine yake narazi koordinuye doslidzhennya cih klitin v riznomanitnih tkaninah Generaciya povilnih hvil ta potencialu diyi Osnovna rol intersticialnih klitin Kahalya generaciya povilnih hvil U stani spokoyu GMK mayut membrannij potencial spokoyu zavdyaki gradiyentu koncentraciyi ioniv po obidvi storoni klitinnoyi membrani Periodichni zmini membrannogo potencialu otrimali nazvu povilnih hvil abo transmembrannogo potencialu spokoyu Pid transmembrannim potencialom spokoyu rozumiyut riznicyu potencialiv yaka isnuye mizh vnutrishno i pozaklitinnim seredovishami za vidsutnosti zmin elektrichnoyi aktivnosti Velichina transmembrannogo potencialu kolivayetsya v mezhah vid 20 do 90 mV Povilni elektrichni hvili ye periodichnimi fazami depolyarizaciyi i repolyarizaciyi membran GMK Povilni hvili sami po sobi ne viklikayut m yazovogo skorochennya Skorochennya gladkom yazovoyi tkanini vinikaye pri poyavi na plato povilnih hvil shvidkih elektrichnih oscilyacij potencialiv diyi PD PD ye vidnosno shvidkoyu zminoyu membrannogo potencialu yake tisno pov yazane z rivnem potencialu spokoyu i amplitudoyu povilnoyi elektrichnoyi hvili i vidbivayut lokalne skorochennya m yazovogo volokna Odinichni PD obumovlyuyut tonichne skorochennya grupi PD viklikayut ritmichni skorochennya Sila skorochennya m yazovogo volokna proporcijna chislu PD v grupi Povilni hvili stvoryuyut v m yazah potencial blizkij do porogu aktivaciyi sho daye mozhlivist viniknennyu PD z podalshim skorochennyam m yazovogo volokna Pri nedostatnij depolyarizaciyi klitinnoyi membrani potenciali diyi zatuhayut a pri visokij depolyarizaciyi mozhut iniciyuvatisya povilnoyu hvileyu Prote deyaki avtori vvazhayut sho skorochennya m yazovogo volokna mozhlive i za vidsutnosti pikovih potencialiv Pri comu reyestruyutsya minimalni po amplitudi skorochennya dilyanok kishki yaki vidpovidayut osnovnomu elektrichnomu ritmu Zv yazok z nejronami ta gladenkimi m yazami Ultrastrukturni doslidzhennya pokazali duzhe shilnij zv yazok mizh deyakimi klasami intersticialnih klitin Kahalya IKK ta terminalyami nejroniv Z susidnimi gladkom yazovimi klitinami GMK klitini Kahalya vzayemodiyut cherez shilinni kontakti Strukturni vlastivosti neobhidni dlya nejrotransmisiyi ta poshirennya elektrichnih signaliv vid IKK do GMK svidchat pro te sho intersticialni klitini vidigrayut pevnu rol u prijomi transdukciyi i provedenni signaliv IKK reaguyut na mediatori yih innervuyut galmivni Klitini Kahalya sluguyut providnoyu lankoyu mizh nejronom i m yazevoyu klitinoyu Doslidzhennya klitin KahalyaDlya doslidzhennya vzayemodiyi intersticialnih klitin Kahalya z efektornimi nejronami vikoristovuyut imunogistohimichnij metod podvijnogo markuvannya antitilami proti protoonkogena S Kit vezikulyarnogo acetilholinovogo transportera VAChT substanciyi P NOS Pervinnimi peredavachami zbudzhennya efektornih nejroniv yaki inervuyut kolovi i pozdovzhni m yazi ye acetilholin i Tomu bilshist nervovih volokon proyavlyayut imunorekciyu na VAChT i substanciyu P Taki nervovi volokna tisno pov yazani z IC IM shlunka V kishechniku z nimi znachnoyu miroyu pov yazani IC DMP Galmivni nejroni ye transmitterami oksidu azotu NO i adenozintrifosfatu ATF Bagato galmivnih motonejroniv mistyat i vidpovidno vidilyayut NO yakij chinit rozslablyuyuchij vpliv na gladenki m yazi Ci nervovi volokna tisno pov yazani z IC IM ta IC DMP V IC IM fundalnoyi chastini shlunka i v IC MY tonkoyi kishki viyavleni muskarinovi acetilholinovi receptori M1 i M2 pidtipu nejrokininovi receptori NK1 i NK3 pidtipi i VIP receptori pidtip VPAC1 NK1 receptor substanciyi P ye dobre doslidzhenim i viyavlen v IC DMP tonkoyi kishki Takozh bulo vstanovleno sho IC DMP mayut muskarinovij M2 receptor i 2A receptor somatostatinu 5 HT3 i 5 HT4 receptori serotoninu viyavleno yak v IC DMP tak i v IC MY tonkoyi kishki Purinergichni P2Y4 receptori viyavleni v IC IM IC DMP ta IC MY a P2X2 i P2X5 receptori lishe v IC MY Holecistokininovij receptor A viyavlen i v IKK i v GMK Majzhe u vsih IKK ShKT shura viyavleni receptori pidtipu 3 ta G proteyinovi receptori vklyuchayuchi receptori nejromediatoriv yaki diyut cherez dekilka proteyinkinaz taki yak proteyinkinaza A PKA i C PKC NO efektornih nejroniv ye potuzhnim galmivnim nejromediatorom yakij aktivuye v klitinah mishenyah rGC viyavlena v IC DMP tonkoyi kishki shuriv i majzhe u vsih IKK murchakiv Aktivna rGC katalizuye peretvorennya GTF v cGMF drugij mesendzher vnutrishnoklitinnih signalnih kaskadiv Doslidzhennya yaki pokazuyut sho cGMF zapuskaye zmini pislya nitrergichnoyi stimulyaciyi svidchat pro te sho IKK funkcionalno innervuyutsya nitrergichnimi nejronami Pidvishennya rivnya cGMF blokuyetsya antagonistami NO L nitroargininom cGMF zalezhna proteyinkinaza I yaka aktivuyetsya cGMF takozh viyavlena u velikij kilkosti v IC DMP tonkoyi kishki shuriv i majzhe vsih IKK murchakiv Ci dani pidtverdzhuyut sho klitini Kahalya funkcionalno inervuyutsya nitrergichnimi galmivnimi nejronami Ci danni mozhut buti funkcionalnim dokazom gipotezi zaproponovanoyi Kahalem ta inshih chiselnih publikacij yaki govoryat pro te sho IKK ye poserednikami mizh nervovimi terminalyami ta GMK Podalshe vivchennya cogo pitannya pov yazano z doslidami na tvarinah z mutaciyami v s kit signalnomu shlyahu V tonkomu kishechniku cih tvarin ne rozvivayutsya IC MY vtrachayetsya elektrichna ritmichnist Takozh mutaciya v s kit vplivaye na rizni tipi IKK v inshih dilyankah ShKT Prote IC MY tovstoyi kishki i shlunka ne zalezhat vid mutaciyi v W lokusi IKK v mezhah kolovih ta pozdovzhnih sharah m yaziv IC IM shlunka buli bez W mutaciyi i vtrata cogo klasu IKK viklikala rujnuvannya nitrergichnoyi nejrotransmissiyi Intersticialni klitini Kahalya gladenkih m yaziv voritnoyi veniU m yazovomu subendotelialnomu i glibshomu vnutrishnom yazovomu sharah voritnoyi veni bulo viyavleno dva shari intersticialnih klitin Kahalya dvoh morfologichno riznih tipiv neveliki multipolyarni klitini z zirchastoyu formoyu tila yaki ne perevishuyuchi 20 mkm i klitini z vityagnutim tilom vid 40 do 300 mkm v dovzhinu z chislennimi rozgaluzhennyami V deyakih dilyankah IKK znahodyatsya maksimalno shilno bilshe 150 klitin na mm todi yak v inshih dilyanka vsogo dekilka klitin Take rizne roztashuvannya IKK vzdovzh veni pov yazano z riznoridnistyu spontannoyi skorotlivoyi diyalnosti riznih oblastej stinki veni Oskilki u voritnij veni viyavleni c kit pozitivni IKK mozhna pripustiti sho voni vikonuyut podibnu funkciyu yak i intersticialni klitini Kahalya ShKT ye pejsmekerami elektrichnoyi skorotlivoyi aktivnosti i poserednikami mizh nejronami i gladenkimi m yazami PrimitkiKomuro T Tokui K Zhou D S Identification of the interstitial cells of Cajal J Histol Histopatol 1996 V 1 l P 769 786 Exintaris B Klemm MF Lang RJ Spontaneous slow wave and contractile activity of the guinea pig prostate PMID 12050563 Camborova P Hubka P Sulkova I Hulin I The Pacemaker Activity of Interstitial Cells of Cajal and Gastric Electrical Actyvity Physiol Res 2003 V 52 I 3 P 275 284 Beckett E A H Bauguinov V R Sanders K M et al Properties of unitary potentials generates by intramuscular interstitial cells of Cajal in the murine and guinea pig gastric fundus Huizinga J D Malysz J Interstitial cells of Cajal generate a rhythmic pacemaker current Nature Med 1998 V 4 P 848 851 Yong Q C Lee S W Foo C S Neo K L Chen X Bian J S Endogenous hydrogen sulfide mediates the cardioprotection induced by ischemic postconditioning The American jornal of physiology 2008 V 295 I 3 P 1330 1340 Li C X Liu B H Tong W D Dissociation culture and morphologic changes of interstitial cells of Cajal in vitro J Gastroenterol 2005 V 1 l P 2838 2840 Takaki M Gut Pacemaker Cells the Interstitial Cells of Cajal ICC J Smooth Muscle Res 2003 V 39 P 137 161 Yunker A M Galligan J J Endogenous NO inhibits NANC but not cholinergic neurotransmission to circular muscle of guinea pig ileum The American journal of physiology 1996 V 271 I 34 P 904 912 Povstyan O V Gordienko D V Harhun M I Bolton T B Identification of interstitial cells of Cajal in the rabbit portal vein Cell Calcium 2003 V 33 I 4 P 223 239