В предишната статия разгледахме простите епителии — тънки, еднослойни структури, оптимизирани преди всичко за дифузия, абсорбция и транспорт. Логично следващата стъпка е да разгледаме тъканите, изградени по коренно различен инженерен принцип: многослойния епител, чиято основна задача не е транспорт, а издръжливост.
Защо изобщо ни трябва многослоен епител
Многослойният епител е изграден от два до няколкостотин клетъчни реда. Именно тази многослойност му придава изключителна механична устойчивост, поради което основната му функция е покривна и защитна. Той изгражда епидермиса, част от лигавицата на устната кухина, предния връх на епиглотиса, части от фаринкса и хранопровода. Класификацията му включва двуслоен кубичен епител, многослоен цилиндричен епител, преходен епител (на Хенле), многослоен плосък кератинизиран епител, многослоен плосък некератинизиран епител, както и сперматогенния и фоликуларния епител — двуслойният кубичен и многослойният цилиндричен епител се срещат сравнително рядко в организма, докато сперматогенният епител изгражда стената на тестикуларните каналчета, а фоликуларният епител — фоликулите на яйчника.
Многослоен плосък некератинизиран епител: хранопровод
Този епител е изграден от клетки, подредени в до 20–30 реда. Според формата на съставящите го клетки могат да се разграничат три слоя: stratum basale (базален слой), stratum intermedium (междинен слой) и stratum superficiale (повърхностен слой). Клетките в базалния слой имат овална или призматична форма и се намират в постоянно митотично делене — именно тук е локализиран пролиферативният резерв на целия епител. От междинния слой към повърхностния слой клетките постепенно преминават от полигонална към сплескана форма, но за разлика от кератинизирания си еквивалент, винаги запазват ядрата си и ненатрупват повърхностен слой от кератин.
При определени условия този епител може да претърпи трансформация в многослоен плосък кератинизиран епител. Този процес на смяна на един зрял, диференциран тъканен тип с друг се нарича метаплазия — явление с реално клинично значение, защото метаплазия на хранопровода (позната клинично като хранопровод на Барет, свързана с хроничен гастроезофагеален рефлукс) е признат рисков фактор за развитие на злокачествена трансформация.
Многослоен плосък кератинизиран епител: кожа
Този епител изгражда епидермиса на кожата и е може би най-структурно сложният от разгледаните дотук примери — състои се от пет ясно разграничими слоя, подредени последователно отвътре навън.
Stratum basale е базалният слой, изграден от клетки в постоянно митотично делене, с призматична или кубична форма, свързани с базалната ламина чрез хемидесмозоми — вид клетъчно-матриксни контакти, за които вече говорихме в статията за междуклетъчните връзки.
Stratum spinosum (бодлив слой) е изграден от полигонални клетки, свързани помежду си чрез многобройни микровилозни израстъци, а по-задълбочено — чрез десмозоми. Митотичните деления все още са чести в този слой, макар и не толкова активни, колкото в базалния.
Stratum granulosum (зърнест слой) се състои от сплескани клетки, подредени в 3 до 4 реда. Клетките в него са изпълнени с гранули от протеините филагрин и трихохиалин — ключови участници в процеса на кератинизация, при който клетката постепенно се превръща в мъртва, но механично изключително устойчива структура. Този слой е силно базофилен при стандартно оцветяване.
Stratum lucidum (блестящ слой) е изграден от сплескани клетки, съдържащи блестящото вещество елаидин. За разлика от останалите слоеве, той не се среща навсякъде по тялото, а единствено в области с по-дебел епидермис — характерно за дланите и стъпалата. На хистологичен препарат този слой е силно еозинофилен.
Stratum corneum (рогов слой) е най-повърхностният слой, изграден от сплескани клетки (кератиноцити), подредени в до 20 реда в областта на корема, но в до няколкостотин реда в областта на ходилото. В рамките на роговия слой клетките вече нямат ядро и са изгубили всичките си органели — те са буквално „мъртви“, запазени единствено като структурни кератинови обвивки. Кератиноцитите от най-повърхностния подслой на роговия слой подлежат на постоянна десквамация (лющене) — процес, чрез който епидермисът непрекъснато се обновява отвътре навън.
Преходен епител: уретер
Този специфичен тип епител се среща в лигавицата на отделни структури на бъбреците, уретерите и пикочния мехур. Морфологичната му структура има уникалната способност да се променя в зависимост от степента на изпълване на органа — свойство, което го отличава категорично от всички останали епителни типове. В нормално (неразтегнато) състояние кухите органи на пикочните пътища са покрити от до 8 клетъчни реда, но при изпълването им броят на редовете може временно да намалее до едва 3 — самите клетки буквално се сплескват и хлъзгат една спрямо друга.
Слоевете на този епител са базален, междинен и повърхностен. На хистологичен препарат си заслужава да се потърсят клетките от най-горния слой — те са плоски, а част от тях имат характерна „чадъровидна“ форма (оттам и разговорното наименование umbrella cells). Особено любопитен детайл, който си струва да се потърси активно на препарата, е наличието на чадъровидни клетки с две ядра — двуядрени клетки, срещани сравнително често именно в тази епителна разновидност.
Секреторен епител: подчелюстна слюнчена жлеза
Секреторните епителни клетки изграждат екзокринните и ендокринните жлези. Съответно секреторният епител се класифицира в две основни групи: екзокринен жлезист епител (отделящ секрета си навън, чрез отделителен канал) и ендокринен жлезист епител (отделящ секрета си директно в кръвоносната система, без отделителен канал).
Според типа на секрета, който произвеждат, екзокринните жлези се класифицират в три основни категории: серозни, мукозни и смесени. На препарат от подчелюстна (субмандибуларна) жлеза наблюдаваме именно смесена жлеза, изградена основно от смесени ацини. При средно увеличение може да се разграничи устройството на смесения ацинус — той е съставен от серозни и мукозни клетки. Серозните клетки имат цилиндроконична форма и се оцветяват интензивно, докато мукозните клетки са изпълнени с мукогенни гранули и изглеждат бледи на препарат, оцветен с хематоксилин и еозин.
Подредбата на тези клетки в смесения ацинус е строго специфична: серозните клетки образуват полумесец, около който са разположени мукозните клетки — структура, известна като полумесеца на Джанузи (Giannuzzi’s crescent). Причината за тази специфична подредба е механична, а не биологично предопределена: серозните клетки биват изместени от мукозните по време на самата процедура на фиксация при обичайните техники на обработка на тъканта — детайл, който напомня колко внимателно трябва да интерпретираме морфологичните находки, като имаме предвид и артефактите, породени от самата техника на подготовка на препарата. На препарата е важно да се открият и отделителните канали на жлезата (с кубичен или цилиндричен епител), а също и да се разграничат внимателно празните мастни клетки от мукозните клетки или ацините — лесна за допускане диагностична грешка при начеващи наблюдатели.
Обединяваща мисъл: издръжливост срещу специализация
Ако сравним многослойния епител с простите епители от предишната статия, се откроява ясен инженерен компромис. Простите епители максимизират транспортната и абсорбтивната ефективност за сметка на механичната си устойчивост — една-единствена клетъчна редица е лесна за увреждане. Многослойният епител прави точно обратния избор: жертва частично транспортната ефективност (по-дебел слой означава по-бавна дифузия), за да получи многократно по-висока механична и химична резистентност. Именно затова точно многослойният, кератинизиран епител покрива повърхността на тялото ни, изложена директно на триене, дехидратация и микробна инвазия, докато простите епителии остават „скрити“ във вътрешността на органите, където механичната заплаха е минимална, но нуждата от ефективен транспорт е максимална.
Биоинженерство на кожата
Изследването на многослойния епител, и особено на кожата, преживява истински технологичен подем през последните години благодарение на развитието на кожните органоиди — триизмерни клетъчни структури, отглеждани от плурипотентни или индуцирани плурипотентни стволови клетки, способни да пресъздадат не само стратифицирания епидермис, но и цели придатъчни структури като косни фоликули и мастни (себоцитни) жлези в рамките на богата на мазнини дермисна среда. Съвременни протоколи вече успяват да получат кожни органоиди, съдържащи пигментирани космени фоликули заедно със себацейни жлези, в рамките на няколко месеца култивиране — постижение, немислимо допреди десетилетие. Паралелно се развиват и по-специализирани модели, включително органоиди на потните жлези, получени чрез препрограмиране на епидермални стволови клетки или кератиноцити, с потенциал за регенерация на увредени жлезисти структури при обширни кожни дефекти. Не по-малко важни са и т.нар. „кожа върху чип“ (skin-on-chip) устройства — микрофизиологични системи, интегриращи перфузируем дермално-епидермален интерфейс заедно със съдови или невронни съкултури, използвани за моделиране на кожни заболявания и тестване на токсичност без необходимост от животински модели. Логиката зад всички тези постижения препраща директно към принципа, който тази статия очерта — ако разберем достатъчно добре кой сигнал кара базалната клетка да се дели, диференцира и в крайна сметка кератинизира, можем да пресъздадем целия процес извън тялото, при контролирани условия, за целите на регенеративната медицина.
В следващата статия ще преминем към съединителната тъкан — нейните клетки, влакна и междуклетъчно вещество, изграждащи структурната опора на организма.
Въпроси:
- За кои органи е характерно наличието на многослоен плосък невроговяващ епител?
- Какво е метаплазия?
- Как се изменя преходният епител при напълване на органите на отделителната система с урина?
- Обяснете начините, по които жлезните клетки отделят секрета си?