Введение

Фибробласт — это тип биологической клетки, как правило, веретенообразной формы, который синтезирует внеклеточный матрикс и коллаген, формирует структурную основу (строму) для тканей животных и играет ключевую роль в заживлении ран. Фибробласты — наиболее распространенные клетки соединительной ткани у животных.

Структура

Фибробласты имеют разветвленную цитоплазму, окружающую эллиптическое, зернистое ядро с двумя или более ядрышками. Активные фибробласты можно узнать по обильному гранулированному эндоплазматическому ретикулуму (RER). Неактивные фибробласты, называемые фиброцитами, меньше по размеру, имеют веретенообразную форму и содержат меньше RER. Хотя они расположены разрозненно и рассеянно при покрытии больших площадей, фибробласты часто локально выстраиваются в параллельные группы при тесном контакте друг с другом. В отличие от эпителиальных клеток, выстилающих структуры тела, фибробласты не образуют плоских монослоев и не ограничены поляризованным прикреплением к базальной мембране с одной стороны, хотя в некоторых случаях они могут вносить вклад в компоненты базальной мембраны (например, субепителиальные миофибробласты в кишечнике могут секретировать α2-содержащий компонент ламинина, который отсутствует только в областях эпителия, ассоциированного с фолликулами, лишенных миофибробластного слоя). Фибробласты также могут медленно мигрировать по субстрату в виде отдельных клеток, что также контрастирует с эпителиальными клетками. В то время как эпителиальные клетки формируют выстилку структур тела, фибробласты и связанные с ними соединительные ткани формируют основную массу организма. Продолжительность жизни фибробласта, измеренная на эмбрионах цыпленка, составляет 57 ± 3 дня.

Связь с фиброцитами

Фибробласты и фиброциты — это два состояния одной и той же клетки, причём первое представляет собой активированное состояние, а второе — менее активное, участвующее в поддержании и метаболизме тканей. В настоящее время наблюдается тенденция называть обе формы фибробластами. Суффикс "бласт" в клеточной биологии используется для обозначения стволовой клетки или клетки, находящейся в состоянии повышенного метаболизма. Фибробласты морфологически гетерогенны и имеют разнообразный вид в зависимости от их локализации и активности. Несмотря на то, что они морфологически малозаметны, эктопически трансплантированные фибробласты часто могут сохранять память о месте и тканевом контексте, в котором они ранее находились, по крайней мере, в течение нескольких поколений. Это удивительное свойство может вызывать дискомфорт в редких случаях, когда они чрезмерно задерживаются в этом месте.

Разработка

Основная функция фибробластов заключается в поддержании структурной целостности соединительных тканей путем непрерывного выделения прекурсоров внеклеточного матрикса (ВКМ), обеспечивающих все эти компоненты, в первую очередь основное вещество и разнообразные волокна. Состав ВКМ определяет физические свойства соединительных тканей. Как и другие клетки соединительной ткани, фибробласты происходят из примитивного мезенхима. Следовательно, они экспрессируют промежуточный филаментный белок виментин, который используется в качестве маркера для определения их мезодермального происхождения. Однако этот тест не является специфичным, так как эпителиальные клетки, культивируемые in vitro на адгезивном субстрате, также могут экспрессировать виментин со временем. В определенных ситуациях эпителиальные клетки могут трансформироваться в фибробласты в процессе, называемом эпителиально-мезенхимальным переходом. И наоборот, фибробласты в некоторых ситуациях могут трансформироваться в эпителий, претерпевая мезенхимально-эпителиальный переход и организуясь в плотный, поляризованный, боково связанный истинный эпителиальный пласт. Этот процесс наблюдается во многих ситуациях развития (например, при развитии нефрона и хорды), а также при заживлении ран и опухолеобразовании.

Функция

Фибробласты синтезируют коллагеновые волокна, гликозаминогликаны, ретикулярные и эластичные волокна. Фибробласты растущих организмов делятся и синтезируют внеклеточное вещество. Повреждение тканей стимулирует фиброциты и индуцирует пролиферацию фибробластов.

Воспаление

Помимо общеизвестной роли структурных компонентов, фибробласты играют критически важную роль в иммунном ответе на повреждение тканей. Они одними из первых запускают воспаление при проникновении микроорганизмов. Они стимулируют синтез хемокинов посредством представления рецепторов на своей поверхности. Иммунные клетки затем реагируют и инициируют каскад событий для устранения вторгшихся микроорганизмов. Рецепторы на поверхности фибробластов также обеспечивают регуляцию гемопоэтических клеток и предоставляют иммунным клеткам возможность регулировать фибробласты.

Медиация опухолей

Фибробласты, как и фибробласты стромы опухоли (TAF), играют ключевую роль в иммунной регуляции посредством компонентов внеклеточного матрикса (ЭКМ) и модуляторов, происходящих из TAF. Известно, что TAF значимы в воспалительном ответе, а также в иммуносупрессии в опухолях. Компоненты ЭКМ, происходящие из TAF, вызывают изменения в составе ЭКМ и инициируют ремоделирование ЭКМ. Ремоделирование ЭКМ описывается как изменения в ЭКМ, вызванные активностью ферментов, которые могут привести к деградации ЭКМ. Иммунная регуляция опухолей во многом определяется ремоделированием ЭКМ, поскольку ЭКМ отвечает за регулирование различных функций, таких как пролиферация, дифференцировка и морфогенез жизненно важных органов. Во многих типах опухолей, особенно связанных с эпителиальными клетками, ремоделирование ЭКМ является распространенным явлением. Примерами компонентов ЭКМ, происходящих из TAF, являются тенасин и тромбоспондин-1 (TSP 1), которые можно обнаружить в очагах хронического воспаления и карциномах соответственно. Также используются культуры, полученные путем индуцирования плюрипотентных стволовых клеток и первичной культуры эпителиальных клеток. Однако многие исследователи стремятся отказаться от использования фибробластов мышиной эмбриональной ткани (МЭФ) в пользу культурных сред с точно определенным составом, чтобы облегчить разработку продуктов клинического качества. В связи с потенциальными клиническими применениями тканей, полученных из стволовых клеток, или первичных эпителиальных клеток, изучалось использование человеческих фибробластов в качестве альтернативы кормовым слоям МЭФ. В то время как фибробласты обычно используются для поддержания плюрипотентности стволовых клеток, они также могут использоваться для стимуляции дифференцировки стволовых клеток в определенный тип клеток, например, кардиомиоциты.

Иммунный ответ хозяина

Фибробласты из различных анатомических областей организма экспрессируют множество генов, кодирующих иммунные медиаторы и белки. Эти медиаторы иммунного ответа обеспечивают клеточное взаимодействие с кроветворными иммунными клетками. Иммунная активность некроветворных клеток, таких как фибробласты, называется «структурным иммунитетом». Для обеспечения быстрого ответа на иммунологические вызовы фибробласты закрепляют важнейшие аспекты структурного клеточного иммунного ответа в эпигеноме.