Тканевый стресс

Тканевый стресс (тканевый адаптационный синдром) — универсальная для всех тканей взрослого организма неспецифическая адаптационная реакция, которая формируется в ткани в ответ на различные внешние воздействия. К последним относятся повреждение клеток ткани, перегрузка специализированных функций её клеток или регуляторные воздействия.

Механизм тканевого стресса

Этот адаптационный механизм реализуется в результате сочетания двух событий в поврежденной ткани. Первым из них является накопление в ткани эффекторов тканевого адаптационного синдрома — комутонов, кейлонов и контактинов, характерной особенностью которых является тканевая специфичность действия на клетки гомологичной ткани, при отсутствии видовой специфичности. Вторым — появление чувствительности поврежденных клеток к действию этих регуляторов, как это было показано на примере комутона. Эти эффекторы вызывают тканеспецифическое самоповреждение гомологичных клеток посредством нарушения их ионного гомеостаза и процессов энергопродукции. В результате в клетках активируется неспецифическая реакция на повреждение (НРКП). Эта универсальная физиологическая реакция играет роль исполнительного механизма ТАС. Адаптационная функция тканевого стресса реализуется с использованием таких свойств НРКП, как повышение неспецифической резистентности клеток, а также воздействие на скорость протекающих в клетках метаболических процессов. Очевидно, что в случае тканевого адаптационного синдрома эти изменения должны носить тканеспецифический характер, так как они инициируются путём самоповреждения клеток тканеспецифически действующими эффекторами. Как известно, НРКП состоит из двух фаз. При слабом повреждении клетки в ней формируется фаза стимуляции метаболизма. Сильные повреждающие воздействия инициируют в клетке фазу торможения метаболизма НРКП. Согласно концепции ТАС, протекторное действие тканевого стресса реализуется в случае формирования фазы стимуляции метаболизма НРКП эффекторами ТАС в результате ускорения репаративных процессов в поврежденной клетке. При формировании ими фазы торможения метаболизма НРКП протекторное действие тканевого стресса осуществляется путём понижения реактивности клетки на внешние повреждающие воздействия.

Место тканевого стресса в ряду неспецифических адаптационных реакций

Основной особенностью тканевого стресса является его формирование с участием тканеспецифических эффекторов внутритканевых межклеточных взаимодействий — комутонов, кейлонов и контактинов, продуцируемых тканью, подвергшейся воздействию стрессора. Это отличает тканевый стресс от общего адаптационного синдрома, который реализуется при посредстве гормонов — эффекторов межорганных взаимодействий (см. стресс). Региональный (местный) стресс — формируется с участием не одной, а нескольких тканей, входящих в состав данного органа или части тела. Поэтому можно полагать, что местная стресс-реакция осуществляется с участием эффекторов внутриорганных межтканевых взаимодействий. Наконец, клеточный стресс реализуется при посредстве внутриклеточных механизмов, без участия эффекторов межклеточных взаимодействий. В последнем случае механизмами «самозащиты» клетки являются формирование НРКП и синтез белков теплового шока. Другая отличительная особенность тканевого стресса заключается в принципе формирования его исполнительного механизма — НРКП — посредством тканеспецифического самоповреждения клеток гомологичной ткани. Несмотря на то, что ТАС, как и клеточный стресс, реализуется при посредстве НРКП, у ТАС существует целый ряд особенностей, отличающих его от клеточного стресса. К ним, в первую очередь, относится тканевая избирательность инициации НРКП под влиянием эффекторов ТАС. Кроме того, необходимо отметить, что при клеточном стрессе протектирование клетки осуществляется с участием НРКП только по «пассивному» механизму. Он заключается в формировании фазы защитного торможения этой физиологической реакции.

Между тем при тканевом стрессе наряду с «пассивным» механизмом защиты клетки, протектирование клеток может осуществляться и «активным» механизмом, путём формирования фазы стимуляции метаболизма НРКП. Таким образом, механизм клеточного стресса является лишь одним из двух «инструментов» при посредстве которых ТАС, протектирует клетки гомологичной ткани. Третье отличие ТАС от клеточного стресса заключается в том, что комутонный механизм ТАС позволяет не только повышать, но и понижать неспецифическую резистентность клеток. Между тем концепция клеточного стресса рассматривает только первую возможность. В настоящее время можно рассмотреть две физиологические функции тканевого стресса, реализующиеся при участии его адаптационного механизма. Одна из них выражается в повышении устойчивости реализации специализированных функций клеток в условиях продолжительной функциональной нагрузки. Другая функция тканевого стресса заключается в регулировании клеточной массы гомологичной ткани в различных физиологических условиях.

Функция тканевого стресса по повышению устойчивости специализированных функций клеток гомологичной ткани

Хорошо известно, что лишь часть функциональных единиц ткани участвует в реализации специализированных функций её клеток (Баркрофт, 1937). Ввиду универсальности этого явления оно было названо «законом перемежающейся активности функционирующих структур» (Крыжановский, 1973; Крыжановский,1974).Согласно этому закону в условиях продолжительной интенсивной нагрузки на специализированные функции ткани её функциональные единицы или клетки разделяются на две популяции. Одна из них находится в состоянии «интенсивного функционирования», а другая — в состоянии «покоя». При этом «покой» не является пассивным состоянием, так как в этой популяции происходит активная репарация клеточных структур, нарушенных в процессе выполнении клетками специализированных функций. «Перемежающийся» характер реализации специализированных функций клеток ткани заключается в том, что в напряженном режиме функционирования её клетки переходят из одной популяции в другую. Таким образом, поврежденные в результате напряженного функционирования клетки получают возможность репарировать в составе «покоящейся» популяции. Между тем, восстановленные клетки переходят из «покоящейся» популяции в популяцию находящуюся в состоянии функционального напряжения.

Можно с уверенностью утверждать, что такая организация функционирования ткани способствует стабилизации специализированных функций её клеток. Однако механизмы, регулирующие переход клеток из одной популяции в другую малоизучены. На основе представлений закона «перемежающейся активности функционирующих структур» можно выделить два физиологических результата действия механизма ТАС на клетки активно функционирующей ткани.

В условиях, когда эффектор (эффекторы) ТАС формируют фазу стимуляции метаболизма НРКП, следует ожидать ускорения репаративных процессов в клетках «покоящейся» популяции. Очевидно, что это будет способствовать ускоренному восстановлению таких клеток и их переходу в интенсивно функционирующую клеточную популяцию. Если механизм ТАС формирует фазу торможения метаболизма НРКП в популяции интенсивно функционирующих клеток, то это приведет к ингибированию сигналлинга и «автономизации» клеток от других внешних воздействий. Такая автономизация может вызывать торможение специализированных функций клетки в упомянутой популяции в том случае, когда они стимулируются внешними регуляторными воздействиями. Торможение специализированных функций клеток механизмом ТАС может способствовать защите интенсивно функционирующих клеток от самоповреждения, а также их переходу в состояние «покоя».

Таким образом, свойства исполнительного механизма тканевого стресса — НРКП- позволяют ему повышать стабильность функций ткани в условиях её длительного функционального напряжения.

Функция тканевого стресса по регулированию клеточной массы гомологичной ткани

Согласно концепции ТАС, тканевый стресс обладает способностью регулировать клеточную массу гомологичной ткани при посредстве описанного выше исполнительного механизма — НРКП. Как и в случае регулирования специализированных функций клеток, тканеспецифический контроль клеточной массы гомологичной ткани реализуется двумя путями. Ими являются модуляция неспецифической резистентности клеток, а также влияние на скорость протекающих в них физиологических процессов.

Клеточная масса ткани может регулироваться механизмом тканевого стресса путём его тканеспецифического влияния как на её митотическую, так и апоптотическую активности.

Если эффекторы ТАС формируют в ткани фазу стимуляции метаболизма НРКП следует ожидать ускорения прохождения митотического цикла (МЦ) клетками пролиферативного пула. При этом будет ускоряться также созревание и старение постмитотических клеток. Это вызовет, повышение как митотической так и апоптотической активностей в ткани. Напротив, формирование фазы защитного торможения метаболизма НРКП должно приводить к противоположным результатам — замедлению всех перечисленных процессов и как следствие к ингибированию митотической и апоптотической активностей.

Не исключена также возможность, что рассмотренный механизм тканевого стресса обладает способностью регулировать апоптоз посредством ингибирования его энергозависимой стадии. Что касается модуляции неспецифической резистентности клеток механизмом тканевого стресса то, согласно концепции ТАС, это свойство НРКП позволяет регулировать вступление постмитотических клеток в МЦ, а также их вступление в апоптоз.

Регулирование клеточной массы ткани механизмом ТАС может осуществляться в двух физиологических режимах — путём формирования «консервативной» либо «динамической» фаз этой адаптационной реакции. Консервативная фаза ТАС формируется под влиянием «слабых» внешних неспецифических повреждающих или «нагрузочных» воздействий на специализированные функции клеток. В этих условиях тканевый стресс обеспечивает внутритканевую адаптацию путём сохранения состава тканевой популяции клеток. Это достигается посредством повышения неспецифической резистентности клеток под влиянием тканеспецифического самоповреждения клеток эффекторами ТАС. В результате предотвращается вступление постмитотических клеток в МЦ и в апоптоз. Динамическая фаза ТАС формируется под действием «сильных» внешних неспецифических повреждающих или «нагрузочных» воздействий на специализированные функции клеток. Согласно концепции ТАС, в динамической фазе тканевого стресса происходит суммация повреждающего действия стрессора (стрессоров) с самоповреждением клеток эффекторами ТАС. Это одновременно приводит к стимуляции пролиферации (см. [Пролиферация]) и усилению запрограммированной гибели клеток (см. апоптоз). Таким образом, в рассматриваемом случае адаптационная функция тканевого стресса реализуется путём замены поврежденных умирающих клеток потомками клеток, более устойчивых к действию стрессора.

Как видно из вышеизложенного, согласно концепции ТАС, действие механизма тканевого стресса на клетки гомологичной ткани отличается разнообразием. Он может защищать клетки гомологичной ткани от неспецифических повреждающих воздействий, а также повышать стабильность специализированных функций ткани в условиях продолжительного функционального напряжения. Одновременно этот же механизм осуществляет внутритканевое регулирование клеточной массы гомологичной ткани.

Литература

• Г. М. Элбакидзе, А. Г. Элбакидзе [www.elbakidze.ru]. Внутритканевое регулирование клеточной массы и тканевый стресс. Москва, 2007, 150 с, 13 илл. ISBN 978-5-9901205-1-8.
• Баркрофт Дж. Основные черты архитектуры физиологических функций, Биомедгиз, 1937, М.-Л. 318 с.
• Крыжановский Г. Н. Биоритмы и закон структурно-функциональной временной дискретности биологических процессов. В кн. Биологические ритмы в механизмах компенсации нарушенных функций. М. 1973, 258 с. Ред. Пальцын А. А. , с.20-34.
• Крыжановский Г. Н. Дистрофический процесс (некоторые аспекты проблемы). Арх. Патологии. 1974, т.36, № 5, с. 3-11.

Отрывок, характеризующий Тканевый стресс

– По нашему делу разве увеземся? – сказал Ферапонтов. – Дай до Дорогобужа по семи рублей за подводу. И я говорю: креста на них нет! – сказал он.
– Селиванов, тот угодил в четверг, продал муку в армию по девяти рублей за куль. Что же, чай пить будете? – прибавил он. Пока закладывали лошадей, Алпатыч с Ферапонтовым напились чаю и разговорились о цене хлебов, об урожае и благоприятной погоде для уборки.
– Однако затихать стала, – сказал Ферапонтов, выпив три чашки чая и поднимаясь, – должно, наша взяла. Сказано, не пустят. Значит, сила… А намесь, сказывали, Матвей Иваныч Платов их в реку Марину загнал, тысяч осьмнадцать, что ли, в один день потопил.
Алпатыч собрал свои покупки, передал их вошедшему кучеру, расчелся с хозяином. В воротах прозвучал звук колес, копыт и бубенчиков выезжавшей кибиточки.
Было уже далеко за полдень; половина улицы была в тени, другая была ярко освещена солнцем. Алпатыч взглянул в окно и пошел к двери. Вдруг послышался странный звук дальнего свиста и удара, и вслед за тем раздался сливающийся гул пушечной пальбы, от которой задрожали стекла.
Алпатыч вышел на улицу; по улице пробежали два человека к мосту. С разных сторон слышались свисты, удары ядер и лопанье гранат, падавших в городе. Но звуки эти почти не слышны были и не обращали внимания жителей в сравнении с звуками пальбы, слышными за городом. Это было бомбардирование, которое в пятом часу приказал открыть Наполеон по городу, из ста тридцати орудий. Народ первое время не понимал значения этого бомбардирования.
Звуки падавших гранат и ядер возбуждали сначала только любопытство. Жена Ферапонтова, не перестававшая до этого выть под сараем, умолкла и с ребенком на руках вышла к воротам, молча приглядываясь к народу и прислушиваясь к звукам.
К воротам вышли кухарка и лавочник. Все с веселым любопытством старались увидать проносившиеся над их головами снаряды. Из за угла вышло несколько человек людей, оживленно разговаривая.
– То то сила! – говорил один. – И крышку и потолок так в щепки и разбило.
– Как свинья и землю то взрыло, – сказал другой. – Вот так важно, вот так подбодрил! – смеясь, сказал он. – Спасибо, отскочил, а то бы она тебя смазала.
Народ обратился к этим людям. Они приостановились и рассказывали, как подле самих их ядра попали в дом. Между тем другие снаряды, то с быстрым, мрачным свистом – ядра, то с приятным посвистыванием – гранаты, не переставали перелетать через головы народа; но ни один снаряд не падал близко, все переносило. Алпатыч садился в кибиточку. Хозяин стоял в воротах.
– Чего не видала! – крикнул он на кухарку, которая, с засученными рукавами, в красной юбке, раскачиваясь голыми локтями, подошла к углу послушать то, что рассказывали.
– Вот чуда то, – приговаривала она, но, услыхав голос хозяина, она вернулась, обдергивая подоткнутую юбку.
Опять, но очень близко этот раз, засвистело что то, как сверху вниз летящая птичка, блеснул огонь посередине улицы, выстрелило что то и застлало дымом улицу.
– Злодей, что ж ты это делаешь? – прокричал хозяин, подбегая к кухарке.
В то же мгновение с разных сторон жалобно завыли женщины, испуганно заплакал ребенок и молча столпился народ с бледными лицами около кухарки. Из этой толпы слышнее всех слышались стоны и приговоры кухарки:
– Ой о ох, голубчики мои! Голубчики мои белые! Не дайте умереть! Голубчики мои белые!..
Через пять минут никого не оставалось на улице. Кухарку с бедром, разбитым гранатным осколком, снесли в кухню. Алпатыч, его кучер, Ферапонтова жена с детьми, дворник сидели в подвале, прислушиваясь. Гул орудий, свист снарядов и жалостный стон кухарки, преобладавший над всеми звуками, не умолкали ни на мгновение. Хозяйка то укачивала и уговаривала ребенка, то жалостным шепотом спрашивала у всех входивших в подвал, где был ее хозяин, оставшийся на улице. Вошедший в подвал лавочник сказал ей, что хозяин пошел с народом в собор, где поднимали смоленскую чудотворную икону.
К сумеркам канонада стала стихать. Алпатыч вышел из подвала и остановился в дверях. Прежде ясное вечера нее небо все было застлано дымом. И сквозь этот дым странно светил молодой, высоко стоящий серп месяца. После замолкшего прежнего страшного гула орудий над городом казалась тишина, прерываемая только как бы распространенным по всему городу шелестом шагов, стонов, дальних криков и треска пожаров. Стоны кухарки теперь затихли. С двух сторон поднимались и расходились черные клубы дыма от пожаров. На улице не рядами, а как муравьи из разоренной кочки, в разных мундирах и в разных направлениях, проходили и пробегали солдаты. В глазах Алпатыча несколько из них забежали на двор Ферапонтова. Алпатыч вышел к воротам. Какой то полк, теснясь и спеша, запрудил улицу, идя назад.
– Сдают город, уезжайте, уезжайте, – сказал ему заметивший его фигуру офицер и тут же обратился с криком к солдатам:
– Я вам дам по дворам бегать! – крикнул он.
Алпатыч вернулся в избу и, кликнув кучера, велел ему выезжать. Вслед за Алпатычем и за кучером вышли и все домочадцы Ферапонтова. Увидав дым и даже огни пожаров, видневшиеся теперь в начинавшихся сумерках, бабы, до тех пор молчавшие, вдруг заголосили, глядя на пожары. Как бы вторя им, послышались такие же плачи на других концах улицы. Алпатыч с кучером трясущимися руками расправлял запутавшиеся вожжи и постромки лошадей под навесом.
Когда Алпатыч выезжал из ворот, он увидал, как в отпертой лавке Ферапонтова человек десять солдат с громким говором насыпали мешки и ранцы пшеничной мукой и подсолнухами. В то же время, возвращаясь с улицы в лавку, вошел Ферапонтов. Увидав солдат, он хотел крикнуть что то, но вдруг остановился и, схватившись за волоса, захохотал рыдающим хохотом.
– Тащи всё, ребята! Не доставайся дьяволам! – закричал он, сам хватая мешки и выкидывая их на улицу. Некоторые солдаты, испугавшись, выбежали, некоторые продолжали насыпать. Увидав Алпатыча, Ферапонтов обратился к нему.
– Решилась! Расея! – крикнул он. – Алпатыч! решилась! Сам запалю. Решилась… – Ферапонтов побежал на двор.
По улице, запружая ее всю, непрерывно шли солдаты, так что Алпатыч не мог проехать и должен был дожидаться. Хозяйка Ферапонтова с детьми сидела также на телеге, ожидая того, чтобы можно было выехать.
Была уже совсем ночь. На небе были звезды и светился изредка застилаемый дымом молодой месяц. На спуске к Днепру повозки Алпатыча и хозяйки, медленно двигавшиеся в рядах солдат и других экипажей, должны были остановиться. Недалеко от перекрестка, у которого остановились повозки, в переулке, горели дом и лавки. Пожар уже догорал. Пламя то замирало и терялось в черном дыме, то вдруг вспыхивало ярко, до странности отчетливо освещая лица столпившихся людей, стоявших на перекрестке. Перед пожаром мелькали черные фигуры людей, и из за неумолкаемого треска огня слышались говор и крики. Алпатыч, слезший с повозки, видя, что повозку его еще не скоро пропустят, повернулся в переулок посмотреть пожар. Солдаты шныряли беспрестанно взад и вперед мимо пожара, и Алпатыч видел, как два солдата и с ними какой то человек во фризовой шинели тащили из пожара через улицу на соседний двор горевшие бревна; другие несли охапки сена.
Алпатыч подошел к большой толпе людей, стоявших против горевшего полным огнем высокого амбара. Стены были все в огне, задняя завалилась, крыша тесовая обрушилась, балки пылали. Очевидно, толпа ожидала той минуты, когда завалится крыша. Этого же ожидал Алпатыч.
– Алпатыч! – вдруг окликнул старика чей то знакомый голос.
– Батюшка, ваше сиятельство, – отвечал Алпатыч, мгновенно узнав голос своего молодого князя.
Князь Андрей, в плаще, верхом на вороной лошади, стоял за толпой и смотрел на Алпатыча.
– Ты как здесь? – спросил он.
– Ваше… ваше сиятельство, – проговорил Алпатыч и зарыдал… – Ваше, ваше… или уж пропали мы? Отец…
– Как ты здесь? – повторил князь Андрей.
Пламя ярко вспыхнуло в эту минуту и осветило Алпатычу бледное и изнуренное лицо его молодого барина. Алпатыч рассказал, как он был послан и как насилу мог уехать.
– Что же, ваше сиятельство, или мы пропали? – спросил он опять.
Князь Андрей, не отвечая, достал записную книжку и, приподняв колено, стал писать карандашом на вырванном листе. Он писал сестре:
«Смоленск сдают, – писал он, – Лысые Горы будут заняты неприятелем через неделю. Уезжайте сейчас в Москву. Отвечай мне тотчас, когда вы выедете, прислав нарочного в Усвяж».
Написав и передав листок Алпатычу, он на словах передал ему, как распорядиться отъездом князя, княжны и сына с учителем и как и куда ответить ему тотчас же. Еще не успел он окончить эти приказания, как верховой штабный начальник, сопутствуемый свитой, подскакал к нему.
– Вы полковник? – кричал штабный начальник, с немецким акцентом, знакомым князю Андрею голосом. – В вашем присутствии зажигают дома, а вы стоите? Что это значит такое? Вы ответите, – кричал Берг, который был теперь помощником начальника штаба левого фланга пехотных войск первой армии, – место весьма приятное и на виду, как говорил Берг.
Князь Андрей посмотрел на него и, не отвечая, продолжал, обращаясь к Алпатычу:
– Так скажи, что до десятого числа жду ответа, а ежели десятого не получу известия, что все уехали, я сам должен буду все бросить и ехать в Лысые Горы.
– Я, князь, только потому говорю, – сказал Берг, узнав князя Андрея, – что я должен исполнять приказания, потому что я всегда точно исполняю… Вы меня, пожалуйста, извините, – в чем то оправдывался Берг.
Что то затрещало в огне. Огонь притих на мгновенье; черные клубы дыма повалили из под крыши. Еще страшно затрещало что то в огне, и завалилось что то огромное.
– Урруру! – вторя завалившемуся потолку амбара, из которого несло запахом лепешек от сгоревшего хлеба, заревела толпа. Пламя вспыхнуло и осветило оживленно радостные и измученные лица людей, стоявших вокруг пожара.
Человек во фризовой шинели, подняв кверху руку, кричал:
– Важно! пошла драть! Ребята, важно!..
– Это сам хозяин, – послышались голоса.
– Так, так, – сказал князь Андрей, обращаясь к Алпатычу, – все передай, как я тебе говорил. – И, ни слова не отвечая Бергу, замолкшему подле него, тронул лошадь и поехал в переулок.


От Смоленска войска продолжали отступать. Неприятель шел вслед за ними. 10 го августа полк, которым командовал князь Андрей, проходил по большой дороге, мимо проспекта, ведущего в Лысые Горы. Жара и засуха стояли более трех недель. Каждый день по небу ходили курчавые облака, изредка заслоняя солнце; но к вечеру опять расчищало, и солнце садилось в буровато красную мглу. Только сильная роса ночью освежала землю. Остававшиеся на корню хлеба сгорали и высыпались. Болота пересохли. Скотина ревела от голода, не находя корма по сожженным солнцем лугам. Только по ночам и в лесах пока еще держалась роса, была прохлада. Но по дороге, по большой дороге, по которой шли войска, даже и ночью, даже и по лесам, не было этой прохлады. Роса не заметна была на песочной пыли дороги, встолченной больше чем на четверть аршина. Как только рассветало, начиналось движение. Обозы, артиллерия беззвучно шли по ступицу, а пехота по щиколку в мягкой, душной, не остывшей за ночь, жаркой пыли. Одна часть этой песочной пыли месилась ногами и колесами, другая поднималась и стояла облаком над войском, влипая в глаза, в волоса, в уши, в ноздри и, главное, в легкие людям и животным, двигавшимся по этой дороге. Чем выше поднималось солнце, тем выше поднималось облако пыли, и сквозь эту тонкую, жаркую пыль на солнце, не закрытое облаками, можно было смотреть простым глазом. Солнце представлялось большим багровым шаром. Ветра не было, и люди задыхались в этой неподвижной атмосфере. Люди шли, обвязавши носы и рты платками. Приходя к деревне, все бросалось к колодцам. Дрались за воду и выпивали ее до грязи.