Е. Каудри, «Раковые клетки»
Под ред. проф. В. В. Алпатова и др.,
Издательство иностранной литературы, М., 1958 г. OCR Wincancer.Ru Приведено с некоторыми сокращениями
Исследователей разочаровали результаты изучения аппарата Гольджи в нормальных клетках, не говоря уже о злокачественных. Тридцать лет назад я писал: «Даже теперь, через 25 лет после открытия аппарата Гольджи, мы можем сказать о нем только то, что это — участок цитоплазмы, по размерам нередко равный ядру, часто (особенно у высших животных) имеющий сетчатое строение; локализация этого аппарата иногда, несомненно, связана с полярностью клеток. Часть вещества, из которого он состоит, растворима в спирту, чернеет после длительной обработки осмиевой кислотой и после определенной предварительной фиксации обнаруживает значительное сродство к солям серебра. Кроме того, он иногда может быть окрашен резорцин-фуксином, железным гематоксилином и другими красителями. Термин «аппарат» неудачен, так как он заставляет думать о какой-то машине, о чем-то механическом».
Сегодня мы все еще не можем сказать ничего определенного об аппарате Гольджи. Изучение этой проблемы лучше всего начать со знакомства с превосходными иллюстрациями к статьям Гольджи (1898, 1899). Если эти статьи недоступны для читателя, то ему следует ознакомиться с прекрасными микрофотографиями аппарата Гольджи в нервных клетках, приложенными к статье Хорнинга (1934а). В обоих случаях аппарат Гольджи в нормальных клетках выявляется в виде черной сети, состоящей из анастомозирующих тяжей, имеющих ровные контуры и часто — неравномерную толщину.
В настоящее время нередко допускают (Бури, 1951а), что аппарат Гольджи этого типа обычно нельзя обнаружить в живых клетках. Стренджуэйс и Канти (1927) не обнаружили никаких следов этого аппарата в культурах ткани, которые являются столь благоприятным объектом для детального изучения живых клеток. В опытах с микродиссекцией также не удалось обнаружить классический аппарат Гольджи.
Имеются, однако, многочисленные достоверные данные о существовании системы светлых каналов как в живых, так и в фиксированных и окрашенных клетках. После удаления почернения, вызванного осмиевой кислотой, становится видна система «отбеленных» канальцев, расположение и форма которых весьма напоминают тяжи сети Гольджи. Каудри и Скотт (1928) в опытах с малярийными паразитами наблюдали, как капельки, окрашивавшиеся витально нейтральным красным, располагались в ряд, а затем сливались, образуя классический аппарат Гольджи, который становился черным после обработки осмиевой кислотой.
Бенсли (1951) сравнил данные, полученные при исследовании разных типов клеток in vivo и после приготовления препаратов методом молекулярной сушки (замораживание-высушивание), который позволяет избежать артефактов, возникающих при фиксации. Он пришел к ряду выводов.
В изучаемых клетках аппарат Гольджи является реальной структурой, которую можно наблюдать в живых клетках; этот аппарат состоит из пузырьков и канальцев, наполненных водянистой жидкостью; такие вакуоли и канальцы содержат в растворенном виде специфические вещества, дающие положительную реакцию на полисахариды с Шифф-йодной кислотой; при помощи метода замораживания-высушивания можно в будущем получить новые ценные факты в области цитохимии.
Некоторые из подобных светлых участков были обнаружены Ледфордом и Смайлсом (1953) при фазово-контрастной микроскопии живых опухолевых клеток.
Необходимо различать два типа так называемых аппаратов Гольджи. Первый, сетчатый тип при серебрении или осмировании имеет вид классического аппарата Гольджи, а на препаратах без импрегнации представляет собой систему более или менее светлых канальцев, вероятно, образующихся в результате слияния отдельных капелек вещества.
Второй, рассеянный тип имеет вид отдельных капелек, вакуолей и телец, в которых некоторые периферические участки чернятся серебром или осмиевой кислотой более интенсивно, чем другие; обычно эти тельца располагаются менее скученно и рассеяны по большей площади цитоплазмы. Однако в некоторых видах клеток обнаруживаются переходные формы между этими двумя типами аппарата Гольджи. Следовательно, если в клетке не удается обнаружить классический сетчатый тип аппарата Гольджи, то это нельзя считать доказательством отсутствия такого аппарата в данной клетке.
К сожалению, мы не располагаем простыми методами выявления аппарата Гольджи, подобными, например, суправитальной окраске янусом зеленым Б или окраске срезов кислым фуксином с докраской метиловым зеленым, — методами, которые всегда позволяют прекрасно выявлять на препаратах митохондрий. Поэтому нашим данным относительно аппарата Гольджи, к сожалению, не хватает ясности. Полезный критический обзор различных методов можно найти в статье Бурна (1951а).
Химический состав аппарата Гольджи в клетках различных типов также, вероятно, неодинаков. В большинстве случаев он, по-видимому, содержит липоиды и белки. Бурн (1951) располагает многочисленными данными, доказывающими наличие витамина С в области аппарата Гольджи. Что касается ферментов, то лучше всего доказано наличие щелочной фосфатазы в той части эпителиальных клеток двенадцатиперстной кишки, где располагается аппарат Гольджи (Дин и Демпси, 1945). Бурн весьма справедливо указывает, что следует говорить не об аппарате Гольджи, а о комплексе Гольджи.
Если задуматься над вопросом о химическом составе комплекса Гольджи, то легко можно видеть, что этот комплекс в том его виде, как он был впервые описан Гольджи в нервных клетках и как он выглядит в железистых и во многих других клетках, состоит из конденсированной сети соединяющихся между собой тяжей чернящего вещества и занимает в клетке почти столько же места, сколько и ядро. Между тяжами располагается цитоплазма. В железистых клетках этот участок, несомненно, связан с выработкой просекретов. Он, вероятно, принимает участие в самых различных сторонах жизнедеятельности всех клеток. Поэтому следует ожидать, что в этой области будут концентрироваться многие химические вещества и ферменты. Действительно, было бы очень трудно составить список химических компонентов клетки, совершенно отсутствующих в области расположения аппарата Гольджи. По этим причинам, а также и потому, что вещества, образующие конденсированный комплекс Гольджи, могут быть поверхностно активными, мы не можем установить точный химический состав этого комплекса.
Физическое состояние комплекса Гольджи исследовали в опытах с ультрацентрифугированием. Бимс и Кинг (1933, 1934), Бимс, Гатенби и Мюллий (1936), а также Дорнфилд (1936, 1937) показали, что во многих клетках этот комплекс имеет меньший удельный вес, чем большинство других компонентов клетки. Иными словами, он легче смещается. В клетках желез матки комплекс Гольджи, по-видимому, имеет очень жидкую консистенцию. Броун (1936) установил, что в клетках спинальных ганглиев комплекс хотя и смещается, но проявляет некоторую ригидность, сохраняя свою форму. В связи с вопросом о клеточной полярности представляют интерес наблюдения Дорнфилда, который показал, что в ультрацентрифугированных клетках надпочечника аппарат Гольджи смещается, но в клетках трансплантата сохраняет первоначальное положение.
В железистых клетках, для которых характерна четкая проксимодистальная полярность, комплекс Гольджн всегда располагается между ядром и просветом железы. Имеется ряд данных, показывающих, что при извращении полярности клетки этот комплекс перемещается на противоположную сторону и располагается вдали от просвета, но вблизи от сосудистого ложа.
Изучение поведения комплекса Гольджи доказывает, что он тесно связан с жизнедеятельностью клеток. В литературе существует тенденция слишком легковесно документировать существование такой свяли. Подобные описания могли бы составить целую книгу. Не следует поддаваться этой тенденции. Многие авторы описывали постепенные изменения комплекса Гольджи во время гистогенеза. В процессе секреции комплекс Гольджи топографически тесно связан с развитием просекретов. Под влиянием пилокарпина комплекс Гольджи может слиться, уменьшиться и переместиться ближе к просвету.
При многих травмах клеток отмечается повреждение этого комплекса. Достаточно указать на описанные много лет назад Пенфилдом (1920) явления разрушения, рассеивания и растворения аппарата Гольджи в нервных клетках после перерезки аксона. Вероятно, рассеивание указывает на то, что при этом уменьшается тенденция к слиянию капелек в ряды.
Хотя аппарат Гольджи изучали во многих злокачественных и нормальных клетках, никаких существенных различий обнаружено не было. Ледфорд (1929), который руководил этими исследованиями, установил, что в злокачественных клетках аппарат Гольджи обнаружить легче, чем в нормальных, но не указал, в чем возможные причины такого различия. Багоцци (1933) считал, что между аппаратом Гольджи в нормальных и злокачественных клетках нет значительных различий, хотя и отмечал, что чем более анаплазированы опухолевые клетки, тем больше варьирует строение аппарата Гольджи.
В течение многих лет интерес к аппарату Гольджи резко понизился и его почти перестали изучать, так же как и митохондрии. Причиной этого являлось отсутствие возможностей для экспериментирования, а также в упомянутых выше методических трудностях. За последнее время изучение этого важного компонента цитоплазмы расширяется, так как стало общепризнанным, что проблема рака — это проблема клетки и что перспективы изучения данного вопроса не безнадежны.
Многократно описывали различия между аппаратом Гольджи в нормальных клетках и развивающих из них злокачественных клетках. Дальтон и Эдвардс (1942) тщательно сравнивали клетки нормальной печени крыс с клетками гепатом, индуцированных n-диметиламиноазобензолом, и установили, что в последних аппарат Гольджи смещен и располагается непосредственно вблизи ядра.
Боте и сотр. (1950) сравнили эпителиальные клетки в 152 случаях доброкачественной гиперплазии предстательной железы со злокачественными клетками в 32 случаях карциномы этой железы у человека. В первых аппарат Гольджи имел относительно небольшие размеры, состоял из толстых тяжей, располагался дистально, вблизи ядра. В злокачественных клетках он состоял из более тонких тяжей и не связанных друг с другом масс, рассеянных в клетке и занимавших по крайней мере половину той части
цитоплазмы, которая располагается дистально от ядра. Объем цитоплазмы и ядра в злокачественных клетках был значительно больше, чем в нормальных. Трудно найти объяснение этим наблюдениям.
Дальтон и Феликс (1953) исследовали аппарат Гольджи в эпителиальных клетках придатка яичка и двенадцатиперстной кишки мышей при помощи фазово-контрастной и электронной микроскопии. Им удалось получить позитивное фотографическое изображение сети Гольджи в классической ее форме в нефиксированных и неокрашенных клетках. При фотографировании других нефиксированных клеток было получено негативное изображение аппарата Гольджи в виде светлых каналов или щелей. Эти авторы установили также, что тяжи сети Гольджи, которые при фазово-контрастной микроскопии были позитивными и темными, окрашивались суданом по методу Бекера и восстанавливали осмиевую кислоту при обработке по методу Копачева — Насонова. Эти данные рассеивают все возможные сомнения и доказывают, что в эпителиальных клетках одна и та же структура может быть выявлена либо в виде позитивного зачерненного изображения, либо в виде системы светлых канальцев. Это наблюдение имеет значительно большее значение, чем данные, полученные 30 лет назад.
Представляют интерес и заслуживают дальнейшего обсуждения электронные микрофотографии, которые дают наилучшее изображение аппарата Гольджи. В настоящее время для изучения аппарата Гольджи применена методика, сходная с той, которая с таким успехом применялась при изучении химического состава митохондрий. Уорли (1951) сделал первый шаг в этом направлении, доказав существование сети Гольджи вне клетки, в гомогенатах нормальной печени млекопитающих. Следует отметить, что Уорли не удалось обнаружить никаких хромофобных внутренних участков и соединенных между собой в изолированных сегментах аппарата Гольджи, окрашенных сульфатом нильского синего.
Шнейдеру и сотр. (1953), применявшим более совершенные методы, удалось разделить на три слоя гомогенаты придатка яичка крысы в центрифужных пробирках. Первый слой содержал вещества, растворимые в жирах; средний слой — тельца Гольджи и некоторые субмикроскопические частицы, причем в этом слое не содержалось веществ, окрашивавшихся нейтральным красным или метиленовым синим; в нижнем слое находились субмикроскопические частицы, митохондрии, ядра и сперматозоиды. Средний слой отличался от других низким содержанием азота (при расчете на 100 мг свежей ткани) и высокой активностью щелочной фосфатазы.
Эти работы могут открыть путь для химического изучения аппарата Гольджи, выделенного en masse из злокачественных клеток и из их нормальных прототипов. Однако следует быть осторожным, так как аппарат Гольджи не является столь четко очерченным компонентом клетки, как митохондрии. Возможно, что в клетках различных типов химический состав и структура (сетевидная или диспергированная) могут варьировать очень значительно. Необходимо изучить химию аппарата Гольджи, выделенного из клеток других типов, которые отличаются низкой активностью щелочной фосфатазы. Однако сам факт выделения аппарата Гольджи из области Гольджи, несомненно, представляет собой достижение.
ПРИЧИНЫ И СИМПТОМЫ
