Секрет эмбриона

Кожа – важнейший барьер на пути инфекции, а также физическая граница между нашим организмом и внешней средой. Поэтому все наши системы, и прежде всего иммунная, внимательно следят за целостностью кожного покрова. Если повредить его, например, порезать палец – запускается сложный каскад реакций, который, если все благополучно, заканчивается заживлением раны с образованием рубца или шрама.

Иногда этот шрам еле заметный, иногда нет. Но он остается всегда у любого человека. Так предусмотрено эволюцией для всех типов мягких тканей и почти для всех видов, населяющих планету. Однако, у эмбрионов человека, обезьяны, крысы, мыши, свиньи, курицы и дрозофилы – шрамов на коже (поверхности) после повреждения не остается. Заживление у них происходит, как у супергероя из комиксов – без следов.

Как так?

Классический раневой процесс включает несколько фаз:

  • Гемостаз, то есть остановка кровотечения
  • Инфильтрация
  • Пролиферация
  • Реконструкция

Остановка кровотечения – это биологический приоритет, поэтому тромбоциты первыми реагируют на повреждение ткани. Они формируют тромб, меняют параметры вязкости крови и занимаются другими делами для остановки кровотечения. Но помимо этого, тромбоциты запускают воспалительный каскад, выделяя вокруг себя специальные молекулы – цитокины. На эти сигналы из кровеносного русла приходят иммунные клетки (нейтрофилы, макрофаги, лимфоциты), и начинается фаза инфильтрации ткани этими клетками.

Первыми из них появляются нейтрофилы.

Они занимаются почти исключительно борьбой с бактериями, которые оказали в открытой ране. Для этого у нейтрофилов есть в составе агрессивные вещества, опасные как для бактерий, так и для клеток ткани. Для самого заживления нейтрофилы определенной роли не играют и через 48 часов погибают.

Следом за ними приходят макрофаги

Макрофаг

Считается, что именно они дирижируют процессами заживления раны. Макрофаги – это большие фагоциты, способные поедать бактерий, погибшие клетки ткани и разрушенный внеклеточный матрикс. Внеклеточный матрикс – это арматура ткани, состоящая из коллагена, фибронектина и других молекул, пронизывающих ткань во все стороны, и задающих ее физические свойства (упругость, например).

Помимо поедания всякого, макрофаги еще и выполняют роль «бульдозеров».Они вырабатывают ферменты, разрушающие остатки поврежденного при ранении внеклеточного матрикса. Под действием макрофагов в ране начинают размножаться клетки соединительной ткани (фибробласты), гладкомышечные клетки (частицы мышечной стенки будущих сосудов) и эндотелиоциты (клетки внутренних стенки новых кровеносных сосудов).

В результате этих процессов в ране формируется грануляционная ткань. Это смесь иммунных клеток, фибробластов, новых сосудов и нервов, одетых на «арматуру» нового внеклеточного матрикса. Одновременно с накоплением грануляционной ткани на дне раны, на ее поверхности начинается ре-эпителизация. Эпителиальные клетки нашего эпидермиса на краях раны отрываются от своих соседей и общей базальной мембраны и начинают тянуться в сторону противоположного края.

Постепенно эпителиальные клетки закрывают рану от внешней среды и восстанавливают контакты друг с другом и базальной мембраной. После этого в течение продолжительного времени грануляционная ткань постепенно прорастает соединительной тканью и превращается в рубец. Соединительная ткань, покрытая эпителием, не может выполнять многих функций нормальной кожи, но, видимо, с эволюционной точки зрения это не так важно, как поскорее закрыть рану.

Защита раны от инфекции и восстановление барьерной функции кожи жизненно важно для взрослого организма, живущего в окружении многочисленных бактерий. Так что шрам вместо нормальной кожи – это, возможно, плата за защиту.

А эмбриону, значит, можно?

В 70х годах прошлого века выяснилось, что у эмбриона, находящегося на ранней стадии развития, ранения кожного покрова заживают без формирования рубца. Эта способность эмбриона зависит от его гестационного возраста. Для человека рубеж заживления без шрама – 24 неделя, а у мыши – 20 день. Почему-то для эмбриона эволюция зарезервировала возможность полностью восстановить архитектуру функциональной ткани в случае ее повреждения.

Поверхностная рана эмбриона затягивается по принципу сумочки на шнурке – 

кисет

Вокруг раны образуется актиновая нить (шнурок), которая постепенно сжимаясь, сдвигает края раны навстречу друг другу. Вот эта нить по краю раны – зеленая на фотографии.

Актиновая нить

Эти края покрываются новыми эпителиальными клетками без участия соединительной ткани.

Такой тип закрытия раны известен в хирургии, как «кисетный шов». Однако, механизм, используемый эмбрионом, не оставляет соединительной ткани в зоне смыкания рассеченных слоев. То есть рубца не остается совсем. Пластические хирурги так не умеют.

Заинтересовавшиеся этим феноменом исследователи, выяснили, что заживление раны у эмбриона не сопровождается или почти не сопровождается воспалением.

Ничего из того, что описано у взрослого человека не происходит:

  • Тромбоцитов пока еще совсем нет
  • Макрофаги есть, но в рану они не заходят
  • Воспалительных цитокинов и ростовых факторов мало

Возможная взаимосвязь между воспалением и характером заживления раны подтвердилась в экспериментах. Зародышам кролика имплантировали под кожу ткань, зараженную бактериями. В результате – характер заживления раны менялся и становился таким же, как у взрослой особи, то есть возникало воспаление и формирование рубца.

Генетические эксперименты на мышах PU-1, у которых нет ни макрофагов, ни нейтрофилов, показали, что них заживление раны происходит быстрее, чем у обычных животных и почти не сопровождается образованием шрама. Обратная зависимость выявлена у нокаутных животных с выключенным геном интерлейкина-10 (противовоспалительный цитокин). У таких эмбрионов заживление раны идет по взрослому типу – с формированием рубца.


Консенсуса по вопросу того, с чем именно связана способность эмбриона заживлять рану без шрама пока нет. Но многие исследователи сходятся во мнении, что иммунная система плода адаптирована для асептических условий, то есть для отсутствия инфекционной угрозы для организма. Поэтому, ни макрофаги, определяющие заживление раны у взрослого человека, ни нейтрофилы, первыми оказывающиеся в открытой ране, в эмбриональном раневом процессе не участвуют. Возможно, это и определяет способность эмбриональной ткани к полной регенерации, включая и архитектуру и функции.

Еще один интересный биологический феномен – это имплантация эмбриона в эндометрий матки. Сначала этот процесс сопровождается выраженной воспалительной реакцией, развивающейся в результате продукции провоспалительных цитокинов как эмбрионом, так и клетками эндометрия матери. Исследователи, занимающиеся ЭКО, полагают, что воспаление это необходимое условие для успешной имплантации. Но постепенно, взаимное иммунная агрессия стихает, и дальше эмбрион и материнская иммунная система мирно сосуществуют.

созревания иммунной толерантности

Эти контрастные примеры лишний раз напоминают, что иммунная система человека адаптируется под текущие приоритеты организма(ов). Если для эмбриона принципиально важно правильно сформировать все ткани и органы, то иммунная система не вмешивается в этот процесс и позволяет тканям реконструироваться без участия макрофагов и других иммунных клеток. Но в постнатальном периоде, когда организм встречается с окружающей средой, его приоритет меняется на защиту и обучение. И функционирование иммунной системы перенастраивается на новые задачи.

«Нормализовать» этот процесс приемом лекарственных препаратов или БАДов невозможно хотя бы потому, что в каждый момент времени иммунная система сама определяет, что для нее нормально. Ориентиром для нее служат приоритеты человека и условия среды. Выбирайте их правильно, и она подстроится.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.