Межклеточные контакты — специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки для формирования тканей, создающие барьеры проницаемости и служащие для межклеточной коммуникации.
А.              Классификация. Межклеточные контакты подразделяют на следующие функциональные типы: замыкающий, адгезионные, коммуникационные (проводящие).

1. Адгезионные межклеточные контакты. Этот тип межклеточных контактов механически скрепляет клетки между собой. Связь клеток с внеклеточным матриксом при помощи подобных контактов рассмотрена в III А 3. К адгезионным относятся промежуточный контакт (опоясывающая десмосома, zonula adherens), десмосома (macula adherens), полудесмосома.
2. Замыкающий контакт. Фактически это плотный контакт (zonula occludens).
3. Проводящие (коммуникационные) контакты передают химические и электрические сигналы от клетки к клетке. К ним относятся щелевые контакты и синапсы (см. главу 8.1 III Г).

Б. Характеристика

1. Адгезионные контакты

а.              Промежуточный контакт (III А 2 а (I), рис. 12-22).

1. Структура. Мембраны соседних клеток разделены промежутком шириной 10-20 нм, заполненным аморфным или фибриллярным материалом. Электроноплотная пластинка на цитоплазматической стороне клеточной мембраны в пределах контакта содержит белки плакоглобин, винкулин, а-актинин и радицин. В пластинку вплетены концы актинсодержащих микрофиламентов. В образовании контакта участвуют трансмембранные белки адгезии из семейства кадгерина.
2. Цепь молекулярных взаимодействий выглядит следующим образом: актин (примембранные микрофиламенты) — а-актинин — винкулин — Е-кадгерин (трансмембранный гликопротеин адгезии). Е-кадгерин в присутствии Ca2+ прочно связывает мембраны соседних клеток. Цепь молекулярных взаимодействий в промежуточном контакте, начиная с актина микрофиламентов и до винкулина включительно, аналогична таковой в точечном (фокальном) адгезионном контакте (III А 3, рис. 4-2). Если винкулин фокального контакта взаимодействует с трансмембранными бел- ками-рецепторами (интегрины), то в промежуточном контакте он связывается с Е-кадгерином.
3. Функция. Промежуточный контакт скрепляет не только мембраны соседних клеток, но и стабилизирует их цитоскелет, объединяя клетки с их содержимым в единую жёсткую систему.
4. Примеры

(а)              Каёмчатый эпителий кишки. Этот тип контактов известен как опоясывающая десмосома, т.к. контакт образует сплошной поясок вокруг клетки (см. главу 12 IX Б I а (I) (б), рис. 12-21).
(б)              Секреторный эпителий — ацинозные клетки экзокринной части поджелудочной железы (см. главу 12 XI Б I (2)).
(в)              Вставочные диски в миокарде (см. главу 7 II Б I д).
(г)              Эпендимные клетки ЦНС (см. главу 8.1 IV В I).
б.              Десмосома (рис. 4-3) — самый распространённый тип межклеточных контактов и наиболее сложно организованная специализированная структура клеточной адгезии. Объединяет две формы соединений. Одна из них — цитоплазматическая пластинка — осуществляет связь промежуточных филаментов клетки с плазматической мембраной.
Вторая — связь плазматической мембраны с внеклеточным межмембранным материалом в пределах десмосомы. Этот материал называют десмоглеей.

1. Структура. Участки клеточных мембран, входящие в состав десмосомы, разделены слоем десмоглеи толщиной 20-30 нм. С внутренней стороны к плазматической мембране примыкает цитоплазматическая пластинка толщиной 10-40 нм с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В десмосомах всех клеточных типов присутствуют следующие белки: плакоглобин, десмоплакины, десмоглеины, десмоколлины.

(а)              Плакоглобин — белок цитоплазматической пластинки. Связывается с цитоплазматическим участком трансмембранного белка десмоглеина I. Вне десмосом взаимодействует с цитоплазматическими доменами E- и N-кадгеринов.
(б)              Десмоплакины I (Mr 250 кД) и II (Mr 215 кД). Белки цитоплазматической пластинки.
(в)              Десмоглеины. Са2+-связывающие трансмембранные белки из семейства кадгеринов, присутствуют в десмоглее.
(г)              Десмоколлины I (Mr 120 кД) и II (Mr 100 кД). Ca2+-связывающие трансмембранные белки из семейства кадгеринов, присутствуют в десмоглее.

2. Цепь молекулярных взаимодействий (рис. 4-3). Молекулы образуют две линии связи:

(а)              плакоглобин (цитоплазматическая пластинка) — десмоглеин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) — десмоглеин (Са2+-связываю- щий белок в плазматической мембране другой клетки) — плакоглобин (цитоплазматическая пластинка);
(б)              десмоплакины (цитоплазматическая пластинка) — десмоколлин (Са2+-связываю- щий белок в плазматической мембране одной клетки) — десмоколлин (Са2+-свя- зывающий белок в плазматической мембране другой клетки) — десмоплакины (цитоплазматическая пластинка).

3. Функция. Десмосомы поддерживает структурную целостность ткани, скрепляя клетки между собой. Десмосомы в комплексе с промежуточными филаментами придают ткани упругость и поддерживают в ней усилие натяжения.


Рис. 4-3. Строение (А) и организация (Б) десмосомы. Плазматические мембраны клеток разделены промежутком 20-30 нм, в котором находятся внемембранные части Са2*-связывающихбелков десмоглеина и десмоколлина. К внутренней (цитоплазматической) поверхности плазматической мембраны прилегает цитоплазматическая пластинка с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В состав этой пластинки входят десмоплакины, плакоглобин и часть молекулы десмоглеина [из Alberts В et al, 1989, Gumbiner BM, 1993]

1. Примеры. Десмосомы скрепляют клетки одного типа и различных типов.

(а)              Кератиноциты (см. главу 16 Б 2 а)
(б)              Вставочные диски миокарда (см. главу 7 II Б I д)
(в)              Дендритные эпителиальные клетки вилочковой железы (см. главу 11А 3 а (I))
(г)              Клетка Меркеля - кератиноцит — пример скрепления клеток различных типов (см. главы 8.2 III А 3, 16 Д 2).

2. Патология. При аутоиммунном кожно-слизистом пемфигусе (паранеопластичес- кий процесс) в организме больного вырабатываются аутоантитела против десмоп- лакина I и пемфигоидного Ar (IV Б I в (I) (а)).

в.              Полудесмосома. Адгезионные контакты типа промежуточного и десмосомы скрепляют клетки между собой. В отличие от них, полудесмосома обеспечивает прикрепление клетки к базальной мембране.

1. Структура. Полудесмосома, как и десмосома, содержит цитоплазматическую пластинку с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. Особенность состава цитоплазматической пластинки полудесмосомы — пемфигоидный антиген. Этого Ar нет в цитоплазматической пластинке десмосом.

(а)              Пемфигоидный Ar — Са2+-связывающий белок из семейства кадгеринов, близкий по аминокислотной последовательности к десмоглеину I.
(б)              Пузырчатка неакантолитическая. При этом заболевании к пемфигоидному Ar вырабатываются аутоантитела, взаимодействующие с пемфигоидным Ar, что приводит к отслойке эпителия кожи от базальной мембраны и образованию пузырей.

2. Примеры

(а)              Кератиноциты базального слоя эпидермиса (см. главу 16 Б 2 а).
(б)              Миоэпителиальные клетки (см. главу 7 IV А).

2. Плотный контакт формирует в слое клеток барьер проницаемости, разделяющий различные по химическому составу среды (например, внутреннюю и внешнюю). Барьер проницаемости, сформированный плотным контактом, задерживает даже малые молекулы.

а.              Структура. Плотный контакт состоит из непрерывных цепочек специальных белковых молекул, соединяющих плазматические мембраны соседних клеток (рис. 4-4). Каждая клетка опоясана полосой, состоящей из многих переплетающихся рядов подобных соединений.
б.              Примеры
(а)              Наружные клетки морулы и клетки трофобласта (см. главу 3 IV В 3)

3. Каёмчатые клетки эпителия кишки (см. главу 12 IX Б I а (I) (б))

(в)              Эндотелий капилляров (см. главу 10 А 3 в)
(г)              Периневральные клетки (см. главу 8.2 II А 2)
(д)              Альвеолоциты (см. главу 13 Г 3 а)
(е)              Эпителиальные клетки почечных канальцев (см. главу 14 Б 2 г (I))

3. Коммуникационные (проводящие) контакты. Контакты этого типа — щелевые и синапсы — передают сигналы от клетки к клетке.

а.              Щелевой контакт обеспечивает ионное и метаболическое сопряжение клеток.

9. Структура. Плазматические мембраны клеток, образующих щелевой контакт, разделены щелью шириной 2~4 нм. Коннексон — трансмембранный белок цилиндрической конфигурации; состоит из 6 CE коннексина. Два коннексона соседних клеток соединяются в межмембранном пространстве и образуют канал между клетками (рис. 4-5). Канал коннексона диаметром 1,5 нм пропускает ионы и молекулы с Mr до 1,5 кД.

Рис. 4-5. Щелевой контакт. Шесть белковых CE в плазматической мембране образуют коннексон. При совмещении коннексонов смежных плазматических мембран формируется канал диаметром 1,5 нм, проницаемый для молекул с Mr не более 1,5 кД, участвующих в метаболической кооперации контактирующих клеток [из Stevens A, Loewe J, 1992]
(а)              Коннексины. Известно несколько коннексинов.

1. Коннексин-43 экспрессируют кардиомиоциты, особенно важен при развитии миокарда.
2. Коннексин-32 входит в состав щелевых контактов между гепатоцитами, найден в составе миелиновых волокон периферического нерва (см. главу 8.1 IV Б 4 в (5) (а)).

(iii) Коннексин-37 экспрессируют клетки различных тканей и органов, включая сердце, матку, яичник, эндотелиальные клетки кровеносных сосудов.
(б)              Болезнь Шарко-Мари-Тута. При этой наследственной невральной амиотро- фии описана точечная мутация гена коннексина-32.

2. Функция. Щелевой контакт контролирует проницаемость между взаимодействующими клетками. В некоторых клетках (например, глиальные) подобный механизм имеет важное значение в регуляции уровня внутриклеточного Ca2*. Через щелевые контакты проходят низкомолекулярные вещества, регулирующие рост и развитие клеток. Щелевые контакты обеспечивают распространение возбуждения — переход ионов между мышечными клетками миокарда и между ГМК.
3. Примеры

(а)              Морула. Клетки центральной её части (см. главу 3 IV Б)
(б)              Вставочные диски миокарда (см. главу 7 II Б I д)
(в)              Гладкомышечные клетки (см. главу 7 III Б 5)
б.              Синапс — специализированный межклеточный контакт, обеспечивает передачу сигналов с одной клетки на другую (см. подробнее в главе 8.1 III Г). Сигнальная молекула — нейромедиатор. Синапсы формируют клетки возбудимых тканей (нервные клетки между собой, нервные клетки и мышечные волокна [нервно-мышечный синапс, CM. главу 7 I Г I]).

1. Структура. В синапсе различают пресинаптическую часть, постсинаптическую часть и расположенную между клетками синаптическую щель.

(а)              Пресинаптическая часть содержит синаптические пузырьки с нейромедиатором, пресинаптическую мембрану и митохондрии.
(б)              Постсинаптическая часть представлена постсинаптической мембраной с рецепторами для нейромедиаторов, также содержит митохондрии.
(в)              Синаптическая щель — промежуток между пре- и постсинаптическими мембранами шириной 20-35 нм. В синаптическую щель из синаптических пузырьков выделяется нейромедиатор. Через щель проходит синаптическая базальная мембрана.

2. Нейромедиаторы — низкомолекулярные вещества, поступают из синаптичес

ких пузырьков в синаптическую щель и связываются со своими рецепторами в постсинаптической мембране. Взаимодействие нейромедиатора с рецептором активирует лиганд-зависимые каналы (см. главу 2 I В 2 а (2) (a) (ii)) или систему G- белка (см. главу 2 I В 2 а (2) (a) (iii)). Наиболее              распространённые нейромедиато
ры рассмотрены в главе 8.1 III В 3.
В.              Информационные межклеточные взаимодействия. При образовании тканевых структур, а также в дифференцированных тканях клетки обмениваются информацией. Для этой цели существует несколько путей (рис. 4-6).