Материал: В-Л-Быков-Цитогогия_и_общая_гистология

(б) транс- (от лат. trans - по ту сторону), зрелую - вогнутой формы, обращенную к плазмолемме и связанную с отделяющимися от цистерн вакуолями. Между цистернами цис- и транс-поверхностей располагаются цистерны медиальной части комплекса Гольджи.

Транспорт веществ в комплексе Гольджи. Белки проникают в стопку цистерн комплекса Гольджи из транспортных пузырьков с цисповерхности, а выходят в вакуолях с транс-поверхности; каким образом осуществляется их перенос внутри комплекса, в ходе которого происходит их процессинг, остается неизвестным. Возможные пути этого транспорта описываются двумя моделями:

1)модель перемещения цистерн постулирует, что за счет слияния транспортных пузырьков на цис-поверхности непрерывно происходит новообразование цистерн (что легло в основу термина "формирующаяся поверхность"), в дальнейшем смещающихся к транс-поверхности, по достижении которой они распадаются на вакуоли ("зрелая поверхность"). Согласно этой модели, одни операции процессинга сменяются другими при перемещении самой цистерны по ходу изменений ее состава. Транспорт веществ из одной цистерны в другую, в соответствии с описанной моделью, отсутствует;

2)модель везикулярного транспорта предполагает, что цистерны не меняют своего расположения (остаются постоянно на своем месте), а продукты синтеза переносятся от цис- к транс-поверхности в пузырьках (везикулах), которые отпочковываются от предшествующей цистерны, сливаясь с последующей.

Функции комплекса Гольджи:

1)синтез полисахаридов и гликопротеинов (гликокаликса, слизи);

2)процессинг молекул: включение углеводных компонентов в гликопротеины, транспортируемые из грЭПС (терминальное гликозилирование), добавление фосфатных групп (фосфорилирование), жирных кислот (ацилирование), сульфатных остатков (сульфатирование), частичное расщепление белковых молекул (протеолитическая доработка). Каждый их указанных этапов процессинга веществ внутри комплекса Гольджи осуществляется в топографически определенном его компоненте (цис-, медиальных или транс-цистернах, а также сети транс-Голь- джи);

3)конденсация секреторного продукта (в конденсирующих вакуолях) и

образование секреторных гранул;

4)обеспечение новообразованных гранул мембраной (синтезированной в ЭПС) и упаковка в нее секреторных продуктов; в процессе секреции эта мембрана встраивается в плазмолемму, увеличивая площадь ее поверхности;

-51 -

5) сортировка белков на транс-поверхности (в сети транс-Голъджи) перед их окончательным транспортом. Направление последующего транспорта различных белков из комплекса Гольджи зависит от особенностей их гликозшшрования, фосфорилирования и сульфатирования. Сортировка производится посредством специфических мембранных рецепторных белков, которые распознают сигнальные участки на макромолекулах и направляют их в соответствующие пузырьки.

Транспорт белков из комплекса Гольджи осуществляется в составе трех важнейших потоков (рис. 3-10): (1) в гидролазные пузырьки (ранее называемые первичными лизосомами) - начально в виде окаймленных пузырьков, (2) в плазмолемму (в составе окаймленных пузырьков) и (3) в секреторные гранулы (в виде окаймленных пузырьков, утрачивающих в дальнейшем оболочку).

АППАРАТ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ПЕРЕВАРИВАНИЯ: ЭНДОСОМЫ И ЛИЗОСОМЫ

Аппарат внутриклеточного переваривания представлен системой особых органелл - мембранных пузырьков с кислым содержимым - эндосом (от греч. endo - внутри и soma - тело) и лизосом (от греч. lysis - разрушение и soma - тело), которые обеспечивают катаболические процессы в цитоплазме клетки (рис. 3-11). Функция аппарата внутриклеточного переваривания состоит в регулируемом внутриклеточном расщеплении макромолекул внеклеточного и внутриклеточного происхождения.

Содержание эндосом и лизосом неодинаково в клетках различных типов; оно максимально в тех из них, которые активно осуществляют пиноцитоз и фагоцитоз с последующим перевариванием захваченного материала (в фагоцитах, остеокластах, антиген-представляющих клетках некоторых эпителиоцитах).

Объединение эндосом и лизосом в единую систему основано на наличии в их мембране АТФ-зависимого протонного насоса, вызывающего закисление среды внутри этих органелл. Низкие значения pH активируют ферменты - кислые гидролазы, которые транспортируются особыми гидролазными пузырьками, образующимися в комплексе Гольджи.

Мембрана эндосом и лизосом (толщиной около 6 нм) помимо наличия протонного насоса обладает рядом других важных свойств:

- 52 -

(1)она содержит рецепторы, обусловливающие ее связывание с мембраной гндролазных и транспортных пузырьков, а также фагосом,

(2)обеспечивает свободную диффузию низкомолекулярных продуктов переваривания макромолекул в гиалоплазму, (3) в неповрежденном со-стоянии представляет собой барьер, резистентный к действию литических ферментов и препятствующий их утечке в гиалоплазму.

Рис. 3-11. Аппарат внутриклеточного переваривания: эндосомы и лизосомы. КГ

-комплекс Гольджи, ГП - гидролазные пузырьки, ОЯ - окаймленная ямка, ОП - окаймленный пузырек, РЭ - ранняя эндосома, ПР - пузырек рециклирования, ПЭ

-поздняя эндосома, Л - лизосома, ГФ - гетерофагосома, АФ - аутофагосома, ОТ

-остаточное тельце, МВТ - мультивезикулярное тельце.

Эта мембрана стабилизируется гормонами кортикостероидами, а ее повреждение (в результате осмотического воздействия, замораживанияоттаивания, действия ультразвука, высокой температуры, некоторых веществ и др.) приводит к разрушению клетки вследствие самопереваривания литическими ферментами.

- 53 -

Эндосомы

Эндосомы - мембранные пузырьки с постепенно закисляющимся содержимым, которые обеспечивают перенос макромолекул с поверхности клетки в лизосомы и их частичный или полный гидролиз на стадиях, предшествующих лизосомальному уровню деградации. В связи с указанными свойствами совокупность эндосом в настоящее время считают не просто механизмом транспорта веществ в клетке (как полагали ранее), а частью системы их переваривания ("внутриклеточного пищеварительного тракта"), в которую входят также лизосомы.

Процесс переноса веществ системой эндосом (по эндоцитозному пути)

может протекать (а) с полным перевариванием макромолекул, (б) с их частичным расщеплением или (в) без изменений по ходу транспорта в лизосому. Способность к перевариванию в эндосомах обеспечивается благодаря тому, что кислые гидролазы вносятся в эндоцитозный путь уже на самых ранних его этапах.

Путь транспорта и деградации веществ в клетке можно описать последовательностью; ранняя (периферическая) эндосома -> поздняя (перинуклеарная) эндосома -> лизосома.

Условия расщепления макромолекул на указанном пути их переноса последовательно становятся все более жесткими. Эндосомы обеспечивают сравнительно мягкий контролируемый прелизосомальный этап переваривания, который необходим и достаточен для легко расщепляемых веществ и комплексов. Наибольшая активность и степень деградации веществ характерна для лизосом, куда переносятся наименее перевариваемые материалы. Благодаря такому устройству клетка располагает органеллами с широким спектром условий расщепления веществ.

Механизм перемещения веществ по эндоцитозному пути остается недостаточно понятным и описывается двумя моделями.

(1)модель челночных пузырьков основана на представлении о переносе поглощенных веществ между стабильными органеллами посредством транспортных пузырьков;

(2)модель созревания предполагает последовательное превращение ("созревание") одной органеллы в другую в пределах указанного пути (компоненты, необходимые для процесса созревания, например, гидролазы, доставляются пузырьками, сливающимися с созревающими эндо-сомами).

-54 -

Ранние (периферические) эндосомы являются мембранными пузырьками на ранних этапах после их отделения от плазмолеммы (но уже после утраты первоначально имевшейся клатриновой оболочки). Они располагаются неподалеку от плазмолеммы в периферических отделах цитоплазмы (см. рис. 3-11). В них в условиях слабокислой среды (pH 6.0) осуществляется ограниченное и регулируемое переваривание макромолекул протеазами, которые были внесены в эндосому, по-видимому, еще на этапе ее формирования. В ранней эндосоме происходит отщепление лигандов от рецепторов с их сортировкой и возможным возвращением последних в специальных пузырьках в плазмолемму для повторного цикла их использования (рециклирования - от англ. recycling). В частности, в эндосоме происходит расщепление комплексов рецептор-гормон (для пептидных гормонов), рецептор-фактор роста, антиген-антитело, а также ограниченный протеолиз (процессинг) антигенов, инактивация или активация ряда молекул. В этой связи раннюю эндосому называют также CVRL (сокр. от англ. Compartment for Uncoupling Receptors and Ligands - компартмент для разделения рецепторов и лигандов).

Поздние (перинуклеарные) эндосомы получили свое название благодаря тому, что они образуются позднее ранних и располагаются в глубоких отделах цитоплазмы вблизи ядра. Они достигают диаметра 600-800 нм и характеризуются сравнительно плотным матриксом. Их отличает от ранних эндосом более кислое содержимое (pH 5.5) и более глубокий уровень переваривания ферментами. В них из ранних эндосом поступают продукты (лиганды), которые должны подвергнуться расщеплению. Большая часть этих продуктов, а также ферменты в дальнейшем будут направлены в лизосому (см. рис. 3-11). Предполагают, однако, что некоторые молекулы могут рециклироваться из поздней эндосомы в раннюю или даже направляться в плазмолемму.

Терминология отдельных компонентов системы эндосом и лизосом еще окончательно не сложилась в связи с активно проводимыми в настоящее время исследованиями в этой области и пересмотром некоторых ранее принятых представлений. Поэтому поздние эндосомы некоторые авторы именуют эндолизосомами, или ранними лизосомами (поскольку они активно участвуют в процессах расщепления веществ). Иногда эндолизосомы выделяют в качестве последнего самостоятельного прелизосомального компонента, входящего в эндоцитозный путь.

Лизосомы ранее традиционно подразделялись на первичные (неактивные) и вторичные (активные). В настоящее время в связи с усложнением представлений о системе эндосом и лизосом использование этих терминов считается более нецелесообразным.

- 55 -