ПРИНЦИПЫ ТРЕХМЕРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ КЛЕТОЧНЫХ ПЛАСТОВ
Савостьянов Г. А., Грефнер Н. М.
ИЭФБ им. Сеченова РАН, Санкт Петербург
Разрешающая способность
методики трехмерной реконструкции по серийным срезам недостаточна
для выявления принципов пространственной организации клеточных
пластов. Это сдерживает развитие математической теории строения
биологических тканей (Смолянинов, 1980; Маресин 1990) и объясняет
практически полное отсутствие удачных примеров восстановления
трехмерной структуры эпителиев. Для преодоления этого затруднения
нами разработан новый подход к изучению пространственной организации
клеточных пластов (Савостьянов, 1989, 1991, 1998). Он основан
на теоретическом развитии концепции модульного строении тканей,
где модуль - это элементарная морфофункциональная тканевая единица.
В соответствии с этой концепцией клеточный пласт рассматривается
как полимеризованный модуль. Это дает возможность вскрывать принципы
пространственной организации эпителиев и разработать методы построения
их трехмерных топологических и геометрических моделей. Использование
этих моделей позволяет радикально улучшить результативность исследования
трехмерной структуры реальных тканей. Вместо трудоемкой эмпирической
реконструкции структур по множеству серийных срезов, дающей весьма
приблизительные результаты, становится возможным проводить более
точное воссоздание объемной гистоархитектоники реальных эпителиев
путем сравнения их единичных срезов с набором сечений теоретических
моделей и последующим выбором той из них, которая в наибольшей
степени соответствует реальности. В рамках этого подхода рассмотрена
пространственная организация однослойных, многорядных и многослойных
эпителиев различных животных и получены приоритетные данные о
неизвестных ранее топологических вариантах их гистоархитектоники.
Описано наличие у них таких неизвестных ранее свойств, как трансляционная
симметрия и стехиометрия состава. Использование моделей позволило
также обнаружить, что эпителиальные пласты построены из своеобразных
гистоархитектурных блоков - слайсов. Такие слайсы могут существовать
как самостоятельно (в виде моделей примитивных пластов), так и
комбинироваться друг с другом, порождая вычисляемое семейство
моделей трехмерной организации многорядных и многослойных пластов.
Их использование способствует выявлению закономерности пространственной
организации реальных эпителиев и может служить основой для прогнозирования
их изменений в нормальном развитии и патологии.