Кіріспе
Эукариоттық жасушаларда кездесетін органеллалар. Цилиум (: cilia; ) – эукариоттық жасушалардың көпшілігінде кездесетін мембранамен байланысқан органелла. Бактериялар мен археяларда цилиндрлер жоқ. Цилиумның пішіні – жасуша денесінің бетінен созылатын жіңішке, жіп тәрізді өсінді. Цилиумдардың екі негізгі класы бар: қозғалмалы және қозғалмайтын цилиндрлер, олардың әрқайсысының өзіндік түрі бар, барлығы төрт түрге бөлінеді. Жасушада әдетте бір бастапқы цилиндр немесе көптеген қозғалмалы цилиндрлер болады. Цилиум ядросының аксонема деп аталатын құрылымы цилиндр класын анықтайды. Көптеген қозғалмалы цилиндрлерде 9+2 аксонема болады, яғни орталық жұп микротүтікшелердің тоғыз жұбымен қоршалған екі еселенген микротүтікшелерден тұрады. Көптеген қозғалмайтын цилиндрлерде 9+0 аксонема болады, онда орталық жұп микротүтікшелер жоқ. Сондай-ақ, қозғалысқа қабілеттілікті қамтамасыз ететін сыртқы және ішкі динеин қолдары мен радиалды спицалар да жоқ. Кейбір қозғалмалы цилиндрлерде орталық жұп болмайды, ал кейбір қозғалмайтын цилиндрлерде орталық жұп болады, сондықтан төрт түрге бөлінеді. Көптеген омыртқалы жануарлар жасушаларының түрлерінде жасушалық антенна ретінде жұмыс істейтін бір қозғалмайтын бастапқы цилиндр болады. Иіс сезу нейрондарының көптеген қозғалмайтын цилиндрлері бар. Орталық микротүтікшелер жұбы бар қозғалмайтын цилиндрлер – шашты жасушаларда кездесетін киноцилиялар. Эпендимальды жасушалардағы қозғалмалы цилиндрлер мидың омыртқа-мүйіз сұйықтығын мидың қарыншалық жүйесі арқылы жылжытады. Қозғалмалы цилиндрлер әйел сүтқоректілердің жұмыртқа түтіктерінде (фелопия түтіктері) де кездеседі, онда олар жұмыртқа жасушасын жұмыртқадан жатырға жылжытуға қатысады.
organelles
The cilium (: cilia; ) is a membrane bound organelle found on most types of eukaryotic cell. Cilia are absent in bacteria and archaea. The cilium has the shape of a slender threadlike projection that extends from the surface of the much larger cell body. There are two major classes of cilia: motile and non motile cilia, each with a subtype, giving four types in all. A cell will typically have one primary cilium or many motile cilia. The structure of the cilium core called the axoneme determines the cilium class. Most motile cilia have a central pair of single microtubules surrounded by nine pairs of double microtubules called a 9+2 axoneme. Most non motile cilia have a 9+0 axoneme that lacks the central pair of microtubules. Also lacking are the associated components that enable motility including the outer and inner dynein arms, and radial spokes. Some motile cilia lack the central pair, and some non motile cilia have the central pair, hence the four types. Most vertebrate cell types possess a single non motile primary cilium, which functions as a cellular antenna. Olfactory neurons possess a great many non motile cilia. Non motile cilia that have a central pair of microtubules are the kinocilia present on hair cells. Motile cilia on ependymal cells move the cerebrospinal fluid through the ventricular system of the brain. Motile cilia are also present in the oviducts (fallopian tubes) of female (therian) mammals where they function in moving the egg cell from the ovary to the uterus.
Құрылымы
Жасуша бетіндегі базальды денеден кірпік құралып, қалыптасады. Базальды денеден алға қарай кірпік тамыршасы өседі, ол көліктік пластина мен көліктік аймақта ертерек микротубула үштіктері аксонеманың микротубула жұптарына ауысатын жерде пайда болады.
Базальды дене
Силиумның негізі – базальды дене, бұл термин силиуммен байланысқан аналық центрольге қолданылады. Сүтқоректілердің базальды денелері тоғыз үштік микротүтіктерден, субдистальды қосымшалардан және цилиумның түбіндегі мембранаға базальды денелерді бекітетін, дистальды қосымшалар деп аталатын тоғыз тірек тәрізді құрылымдардан тұрады. Базальды дененің үштік микротүтіктерiнiң әрқайсысының екеуі аксонема өскен кезде жұп микротүтіктерге айналады.
Силиарлық тамыршық
Силиарлық тамыршық – кірпікшелердің проксимальді ұшындағы базальды денеден бастау алатын цитоскелетке ұқсас құрылым. Тамыршықтардың диаметрі әдетте 80-100 нм-ге жетеді және олар 55-70 нм аралықпен реттеліп орналасқан көлденең жолақтарды қамтиды. Тамыршықтың маңызды құрауы – CROCC генімен кодталған, спираль тәрізді тамыршық ақуызы болып табылатын рутлетин.
Өтпелі аймақ
Оның ерекше құрамын қалыптастыру үшін, кірпікшелердің проксимальды ең жақын аймағы цилиарлық қақпа деп те аталатын өтпелі аймақтан тұрады, ол кірпікшелерге және олардан ақуыздардың кіруін және шығуын бақылайды. Өтпелі аймақта Y тәрізді құрылымдар кірпікшелердің мембранасын астыңғы аксонемамен байланыстырады. Кірпікшелерге таңдаулы түрде кіруді бақылауда өтпелі аймақтың сүзгідей функциясы болуы мүмкін. Өтпелі аймақтың құрамындағы тұқым қуалайтын кемістіктер Жубер синдромы сияқты цилиопатияларға себеп болады. Өтпелі аймақтың құрылымы мен функциясы омыртқалы жануарлар, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster және Chlamydomonas reinhardtii сияқты әртүрлі организмдерде сақталған. Сүтқоректілерде өтпелі аймақтың бұзылуы мембранамен байланысты кірпікше ақуыздарының мөлшерін азайтады, мысалы, Hedgehog сигналдық трандукциясына қатысатындары, Hedgehog-қа тәуелді саусақтар санының және орталық нерв жүйесінің қалыптасуының эмбриональдық дамуына зиян келтіреді.
Аксоним
Силиум ішінде аксонема деп аталатын микротүтіктерге негіделген цитоскелет ядросы болады. Біріншілік силиум аксонемасы әдетте тоғыз сыртқы микротүтік жұптарынан тұратын сақинаға ие (бұл 9+0 аксонемасы деп аталады), ал қозғалмалы силиум аксонемасы тоғыз сыртқы жұптарға қоса, екі орталық микротүтік жалғыздарына ие (бұл 9+2 аксонемасы деп аталады). Бұл – қамшының аксонемалық түрімен сәйкес келеді. Қозғалмалы силиумдағы аксонема силиумды қозғалтатын ішкі және сыртқы динеин қолдарының тірегі ретінде қызмет етеді және кинезин мен динеин микротүтік моторлы ақуыздары үшін жолдар ұсынады. Силиарлық компоненттердің тасымалы нерв талшығындағы аксоналдық тасымалдауға ұқсас интрафлагелярлық тасымалдау (IFT) арқылы жүзеге асырылады. Тасымалдау екі бағытта жүреді, цитоскелеттік моторлы ақуыздар кинезин және динеин микротүтік жолдары бойынша силиарлық компоненттерді тасымалдайды; кинезин силиум ұшына қарай алға бағытталған қозғалыста, ал динеин жасуша денесіне қарай кері бағытталған қозғалыста. Силиумның өз силиарлық мембранасы бар, ол қоршаған жасуша мембранасының ішінде орналасқан.
Қозғалмайтын көкжұлдыздар
Жануарларда қозғалмайтын бастапқы кірпікшелер клеткалардың дерлік барлық түрінде кездеседі, бірақ қан жасушалары одан ерекшеленеді. Алғашқы кірпікше 1898 жылы ашылғанмен, бір ғасыр бойы назардан тыс қалды және маңызды функциясы жоқ, қалыптасқан органелла деп есептелді. Кірпікшелердің бұзылуынан туындайтын туа пайда болған жүрек аурулары, митральді клапанның нашарлауы және тор қабығының дегенерациясы сияқты жағдайлар – цилиопатиялар деп аталады. Қазіргі кезде бастапқы кірпікшенің көптеген адам ағзаларының жұмысында маңызды рөл атқаратыны белгілі. Кірпікшелер G1 фазасында құралады және митоз басталғанға дейін ыдырайды. Қазіргі ғылыми түсінік бойынша, бастапқы кірпікшелер – "көптеген жасушалық сигналдық жолдарды үйлестіретін, сезімтал жасушалық антенналар, кейде сигналды кірпікшелердің қозғалысымен немесе жасушаның бөлінуімен және дифференциациялануымен байланыстырады". Кірпікше субдомендерден тұрады және жасушаның плазмалық мембранасымен жалғасқан плазмалық мембранамен қоршалған. Көптеген кірпікшелер үшін кірпікше пайда болатын базальды дене кірпікше қапшығы деп аталатын мембраналық ойылымның ішінде орналасқан. Кірпікше мембранасы мен базальды дене микротубулалары дистальды қосымшалармен (оларды өтпелі талшықтар деп те атайды) байланысқан. Кірпікшелерге қажетті молекулаларды тасымалдайтын көпіршіктер дистальды қосымшаларға жақындайды. Өтпелі талшықтардан дистальды жағында кірпікшеге молекулалардың кіруі мен шығуы реттелетін өтпелі аймақ қалыптасады. Бұл кірпікшелер арқылы жүзеге асылатын сигнал берудің кейбір түрлері, мысалы, Hedgehog сигналы сияқты лиганд байланысы арқылы болады. Сигнал берудің басқа түрлеріне G белоктарымен байланысқан рецепторлар, соның ішінде нейрондардағы 3 соматостатин рецепторы жатады.
Модификацияланған қозғалмайтын миы
Ішкі құлақтағы шашты жасушаларда кездесетін киноцилиялар арнайы бастапқы цилиялар немесе өзгертілген қозғалмайтын цилиялар деп аталады. Олар қозғалмалы цилиялардың 9+2 аксонемасын қабылдайды, бірақ қозғалыс тудыратын ішкі динеин қолдарынан құрылмайды. Сыртқы динеин қолдарының көмегімен дыбысты сезгеннен кейін олар пассивті түрде қозғалады.
Қозғалысты қылқаламдар
Сүтқоректілерде қозғалмалы немесе екіншілік кірпікшелер де болады, олар әдетте жасуша бетінде көп санында (көп кірпікшелі) кездеседі және үйлесімді метахрондық толқындармен қозғалады. Көп кірпікшелі жасушалар тыныс жолдарының ішкі қабығында кездеседі, мұнда олар өкпеден шырыш пен қоқымды сыйырғандай шығарып тазартады. Тыныс алу эпителийінің әрбір жасушасында шамамен 200 қозғалмалы кірпікше болады.
Өзгертілген қозғалмалы бөртпешелер
Эмбрионның дамуының ерте кезеңдерінде орталық жұп синглетсіз (9+0) қозғалмалы кірпікшелер кездеседі. Олар бастапқы түйіннің түйіндік жасушаларында түйіндік кірпікшелер түрінде болады. Екі жақты жануарларда сол-оң асимметрияның қалыптасуына түйіндік жасушалар жауапты. Орталық жасушалардағы қозғалмалы кірпікшелер сол-оң асимметрияны бастау үшін қажетті жасушадан тыс сұйықтықтың солға қарай ағынын тудыру үшін айналады.
Микроорганизмдер
Силиаттар – тек қозғалмалы кірпікшелерге ие эукариотты микроорганизмдер, оларды қозғалысқа немесе дене бетінде сұйықтықты жылжытуға пайдаланады. Мысалы, парамецияның жүзуіне мыңдаған кірпікшелер көмектеседі. Бұл қозғалмалы кірпікшелер сонымен қатар сезімтал қабілетке ие.
Жасуша сыртындағы ортаны сезу
Эукариоттардағы эпителий жасушаларындағы кейбір негізгі кірпікшелер жасушалық антенналар ретінде қызмет етеді, клеткадан тыс ортаның химиялық, термо және механикалық сезімталдығын қамтамасыз етеді. Кейбір эпителий жасушалары кірпікшелі болады және олар көбінесе кірпікшелері люменге бағытталған түтік немесе түтікше құрайтын поляризацияланған жасушалардың қабаты ретінде кездеседі. Осы сезімдік және сигнал беру рөлі кірпікшелерді жергілікті жасушалық ортаны сақтаудағы маңызды орынға қояды және кірпікшелердегі ақаулар адам ауруларының кең спектрін тудыруы мүмкін. Егешқұйрықтардағы зерттеулер ағын бағытын сезінуге мүмкіндік беретін биофизикалық механизмді көрсетеді.
Аксиоцилиарлық синапс
Аксиоцилиарлы синапстарда серотонергиялық аксондар мен CA1 пирамидалық нейрондарының бастапқы цилиялары арасында байланыс бар, бұл нейронның ядродағы эпигенетикалық жағдайын өзгертеді – "ядрода транскрипцияланатын немесе синтезделген нәрсені өзгерту жолы" және бұл сигнал беру плазмалық мембранадағыдан өзгеше, сонымен қатар ұзақ мерзімді әсер етеді.
Клиникалық маңызы
Кірпікшелік ақаулар адам организміндегі бірқатар ауруларға алып келуі мүмкін. Кірпікшелердегі ақаулар эмбриональды даму және ересек физиологиясы үшін маңызды көптеген маңызды сигналдық жолдарға кері әсер етеді, сондықтан әртүрлі цилиопатиялардың көбінесе көп симптомды болу себебін түсіндіретін негізді гипотеза ұсынады. Кірпікшелердің бойымен экспрессияланатын эпителийлік натрий каналдары (ENaC) кірпікше маңындағы сұйықтықтың деңгейін реттейді. ENaC белсенділігін төмендететін мутациялар көп жүйелі псевдогипоальдостеронизмге әкеледі, ол фертильділік проблемаларымен байланысты. Біріншілік кірпікшелік дискинезия situs inversus (бұл жиынтық белгілері Kartagener синдромы деп аталады) және situs ambiguus (гетеротакси синдромы деп те аталады) сияқты сол-оң анатомиялық аномалиялармен байланысты. Сол-оң анатомиялық аномалиялар туа пайда болған жүрек ауруларына да алып келуі мүмкін. Сүтқоректілерде дұрыс кірпікшелік функцияның солдан оңға қарама-қайшылықтың қалыпты дамуына жауапты екені дәлелденді. Кірпікшелік дисфункцияның әртүрлі салдары, кірпікшелік функцияларды әртүрлі жолдармен немесе әртүрлі деңгейде нашарлататын әртүрлі күшті аллельдерден туындауы мүмкін. Көптеген цилиопатиялар мендельдік принцип бойынша мұраға беріледі, бірақ өтпелі аймақ және BBS кешендері сияқты ерекше функционалдық кірпікшелік кешендер арасындағы нақты генетикалық өзара әрекеттесулер рецессивті цилиопатиялардың фенотиптік көрінісін өзгерте алады. Өтпелі аймақтағы кейбір мутациялар нақты ауыр цилиопатияларды тудыруы мүмкін.
Жасуша сыртындағы өзгерістер
Инфекция да кілшелердің функциясын төмендетуі мүмкін. Биофильмдерді зерттеу бактериялардың кілшелерді өзгерте алатынын көрсетті. Биофильм – бактериялардың бір немесе бірнеше түрінен құралған қауымдастық. Жасушалар тобы жасушадан тыс матрица құрайтын әртүрлі факторларды бөліп шығарады. Тыныс алу жүйесіндегі кілшелердің тыныс жолдарынан шырыш пен патогендерді сыртқа шығаруы белгілі. Биофильм анықталған инфекциясы бар пациенттерде кілшелердің функциясының нашарлағаны анықталды. Бұл нашарлау кілшелердің қозғалысының төмендеуі немесе кілшелер санының азаюы түрінде көрінеді. Бұл өзгерістер сыртқы факторлардың нәтижесі болғанымен, бактериялардың патогенділігіне, инфекцияның прогрессиясына және оның емделу жолына әсер етеді. Піспеген жұмыртқа жасушасы мен эмбрионды жатырға имплантация үшін тасымалдау реттелген тегіс бұлшықеттердің жирылуы мен кілшелердің соғуының үйлесіміне байланысты. Бұл тасымалдаудың бұзылуы эмбрионның (көбінесе) жатыр түтігіне енуіне және жатырға жетпей жатырдан тыс жүктілікке алып келуі мүмкін. Бұл сатыға инфекция және менструальді цикл гормондары сияқты көптеген факторлар әсер ете алады. Темекі шегу (қабынуға себеп болады) және инфекция кілшелердің санын азайтады, ал кілшелердің соғуы гормональдық өзгерістерге ұшырауы мүмкін.
Панкреастық жасушалардағы негізгі тікенектер
Қарынша безі жоғары дифференциацияланған экзокриндік және эндокриндік жасушалардың қосындысы болып табылады. Бастапқы кірпікшелер экзокриндік жасушаларда, атап айтқанда центроацинарлық және өзекше жасушаларда кездеседі.