Диффузная эндокринная система: апудоциты. Эндокринная система Опухоли apud системы

В 1968 г. английским гистохимиком Пирсом была выдвинута концепция о существовании в организме особой высокоорганизованной диффузной системы эндокринных клеток, специфической функцией которых является выработка биогенных аминов и пептидных гормонов (Amine Precursore Uptane and Decarbohylation), - так называемой АПУД - системы. Это позволило значительно расширить и в определенном плане пересмотреть сложившееся взгляды о гормональной регуляции процессов жизнедеятельности. Поскольку спектр биогенных аминов и пептидных гормонов довольно широк и включает в себя многие жизненно важные вещества (серотонин, мелатонин, гистамин, катехоламины, гормоны гипофиза, гастрин, инсулин, глюкагон и т.п.), то значительная роль этой системы в поддержании гомеостаза становится очевидной, а изучение ее приобретает все большую и большую актуальность. Помнению многих исследователь открытие АПУД система является одним из самых волнующих достижений современной биологии.

Сначала АПУД-теорию встретили критически, особенно то ее положение, что АПУД-клетки происходят исключительно из нейроэктодермы, точнее, из гребешка эмбриональной нервной трубки. Причина этого первоначального заблуждения, видимо, в том, что апудоциты, кроме пептидов и аминов, содержат нейронспецифические ферменты и субстанции: енолазы (NSE), хромогранин А, синаптофизин, и т.д.. Позже авторы и сторонники АПУД-теории признали, что апудоциты имеют разное происхождение: одни из гребешка нервной трубки, другие, например, апудоциты гипофиза и кожи, развиваются из эктодермы, в то время как апудоциты желудка, кишечника, панкреас, легких, щитовидной железы, ряда других органов являются дериватами мезодермы. В настоящее время доказано, что в онтогенезе, (или в условиях патологии) может происходить структурная и функциональная конвергенция разных по происхождению клеток.

В 70-80-е годы прошлого века усилиями многих исследователей, в том числе R. Gilleman, удостоенного Нобелевской премии именно за открытие пептидной нейроэндокринной регуляции в ЦНС, АПУД-теория была преобразована в концепцию диффузной пептидергической нейроэндокринной системы (ДПНЭС). Относящиеся к этой системе клетки были идентифицированы в ЦНС и АНС, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной системах, урогенитальном тракте, эндокринных железах, коже, плаценте, т.е. фактически всюду. Повсеместное представительство этих «химерных» клеток или трансдюсеров, сочетающих свойства нервной и эндокринной регуляции, полностью отвечало главной идее АПУД-теории, что по структуре и функции ДПНЭС служит связующим звеном между нервной и эндокринной системами.

Дальнейшее развитие АПУД-теория получила в связи с открытием гуморальных эффекторов иммунной системы - цитокинов. хемокинов. интегринов и т.д. Связь ДПНЭС с иммунной системой стала очевидной, когда было установлено, что эти субстанции образуются не только в органах и клетках иммунной системы, но и в апудоцитах. С другой стороны, выяснилось, что клетки иммунной системы обладают АПУД-характеристиками.. В результате возникла современная версия АПУД-теории. Согласно этой версии в организме человека имеется многофункциональная и широко распространенная, иными словами, диффузная нейроиммунноэндокринная система (ДНИЭС), соединяющая нервную, эндокринную и иммунную системы в единый комплекс, с дублирующими и отчасти взаимозаменяемыми структурами и функциями (табл. 1). Физиологическая роль ДНИЭС - это регуляция фактически всех биологических процессов, на всех уровнях -- от субклеточного до системного. Не случайно, первичная патология ДНИЭС отличается яркостью и многообразием клинико-лабораторных проявлений, а ее вторичные, (т.е. реактивные) нарушения сопровождают фактически любой патологический процесс.

На основе ДНИЭС-концепции сформировалась новая интегральная биомедицинская дисциплина - нейроиммуноэндокринология, которая утверждает системный, а не нозологический подход к патологии человека. Основой «нозологизма» является постулат, согласно которому каждая болезнь или синдром имеют специфическую причину, четкий патогенез, характерные клинико-лабораторные и морфологические стигматы. Концепция ДНИЭС снимает эти методологические шоры, давая возможность интегрально трактовать причины и механизмы патологического процесса.

Теоретическое значение ДНИЭС-теории состоит в том, что она помогает понять природу таких физиологических и патологических состояний, как апоптоз, старение, воспаление, нейродегенеративные болезни и синдромы, остеопороз, онкопатология в том числе гемобластозы, аутоиммунные нарушения|. Еe клиническая актуальность объясняется тем, что функциональное и/или морфологическое повреждение апудоцитов сопровождается гормонально-метаболическими, неврологическими, иммунологическим и другими тяжелыми нарушениями. Соответствующие клинико-лабораторно-морфолотические синдромы и их ассоциации представлены в таблице 2.

В своих первых статях Пирс объединил в АПУД - систему 14 типов клеток продуцирующих 12 гормонов и располагающихся в гипофизе, желудке, кишечнике, поджелудочной железе, надпочечниках и параганглиях. Позднее этот перечень расширился, и в настоящее время известно более 40 типов апудоцитов (таблица).

В последние годы обнаружено присутствие пептидных гормонов в клетках центральной и периферической нервной системы. Такие нервные клетки обозначаются термином « пептидергические нейроны».

APUD-система (диффузная эндокринная система или диффузная нейроэндокринная система ) относится к системе нейроэндокринной регуляции организма и является отделом эндокринной системы, но сходна с нервной системой по происхождению своих клеток и по своим продуктам - пептидным гормонам. ( APUD-система) - это одна из управляющих систем организма, входящая в его общую систему саморегуляции вместе с нервной, эндокринной и иммунной системами.

Определение

APUD-система ( « АПУД-система», « Эй-Пи-Ю-Ди-система» ) - это система разбросанных по организму эндокринных секретирующих клеток (апудоцитов ), имеющих обще е нервное происхождение и обладающих способностью си н тезировать, накапливать и секретировать биогенные амины и/или пептидные гормоны .

APUD-система является отделом эндокринной системы. Её также называют «диффузная эндокринная система» или «диффузная нейроэндокринная система» , в противопоставление «гландулярной эндокринной системе» , т.е. эндокринной системе, состоящей из желёз внутренней секреции . Составляющие APUD-систему эндокринные клетки-апудоциты рассеяны в различных органах и тканях, они синтезируют и секретируют агландулярные (т.е. не происходящие из желёз внутренней секреции) пептидные гормоны на основе аминокислот (за исключением кальцитриола).
По существу, это диффузно расположенные клетки и группы клеток , выделяющие гормоны, которые оказ ы вают как местные (паракринные), так и дистанционные (эндокринные), влияния на различные структуры организма. Эти клетки рассеяны в эпителиальн ой ткан и слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), воздухоносных путей, легких и других органов, а также в нервных центрах и эндокринных железах .

Ключевые признаки APUD-системы

1. Диффузное (разбросанное) расположение её клеток в отличие от секретирующих клеток эндокринных желёз.

2. Поглощение аминокислот-предшественниц.

4. Секреция биогенных аминов и/или пептидных гормонов.

Синонимы APUD-системы: «диффузная эндокринная система», «диффузная нейроэндокринная система», «паракринная система», «ПОДАП-система», «система светлых клеток», «хромафинная система», «гастроэнтеропанкреатическая система» и др.

Расшифровка названия «APUD»

Название «APUD» образован о из первых букв английских слов:
- А - amines - амины;
- P - precursor - предшественник;
- U - uptake - усвоение, поглощение;
- D - decarboxylation - декарбоксилирование.

Апудоциты (APUD-клетки) - это диффузно расположенные секретирующие клетки, способные поглощать аминокислоты-предшественницы и производить из них активные амины и/или низкомолекулярные пептиды с помощью реакции декарбоксилирования (удаления карбоксильной группы у аминокислоты-предшественницы).

Слово « апудоциты » звучит похоже на название других клеток - «адипоциты». Но не следует их путать: адипоциты - это крупные жировые клетки, почти полностью заполненные каплей жира, из которых состоит жировая ткань.

Считается, что первичные клетки APUD-системы происходят из нервного гребешка (нейро-эндокринно-программированного эпибласта), т.е. имеют нервное происхождение. В ходе развития организма они распределяются между клетками различных органов. Апудоциты в органах и тканях могут располагаться диффузно или группами среди других клеток. Биологически активные соединения, образующиеся в клетками данной системы, выполняют эндокринную, нейрокринную, нейроэндокринную, а также паракринную функции. Целый ряд свойственных им соединений (вазоактивный интестинальный пептид, нейротензин и другие) высвобождаются не только из клеток APUD-системы, но также и из нервных окончаний. Поэтому трудно сказать совершенно определённо, куда именно следует относить APUD-систему: к нервной или к эндокринной системе.

Тем не менее, определённо можно сказать следующее:

APUD-система относится к нейроэндокринной системе регуляции и отвечает за поддержание гомеостаза в организме наряду с нервной и эндокринной системами .

Апудоцит ы - это эндокриноподобные клетки нервного происхождения. В настоящее время их известно около 60 различных типов.

Свойства апудоцитов

1. Высокая концентрация биогенных аминов - катехоламинов (адреналин, норадреналин, дофамин) и серотонина ( 5-гидрокситриптамин).
2. Способность к поглощению предшественников биогенных аминов - определённых аминокислот (тирозин, гистидин и др.).

3. Декарбоксилирование поглощённых аминокислот (удаление у них карбоксильной группы и превращение таким способом аминокислот в амины ).
4. Значительное содержание специальных ферментов - глицерофосфатдегидрогеназы, неспецифических эстераз, холинэстеразы.
5. Аргирофилия (прокрашиваются солями серебра). Это свойство всех нервных клеток.
6. Специфическая иммунофлюоресценция (связывание с определёнными белками-маркёрами).
7. Присутствие особого фермента - нейронспецифической енолазы.

Наиболее изучена АПУД-система желудочно-кишечного тракта и поджелудочной железы, объединяемая в гастроэнтеропанкреатическую эндокринную систему , на долю которой приходится около половины всех апудоцитов.

Клетки АПУД-системы способны перерождаться в опухоли (доброкачественные и злокачественные), которые носят название "апудомы" . Их клинические проявления определяются избыточным производством тех гормонов, которые синтезируются клетками этих опухолей. Гормоны апудом могут соответствовать нормальным продуктам соответствующих апудоцитов - ортоэндокринные (энтопические) гормоны , но могут и отличаться от них - параэндокринные (эктопические) гормоны .

Совокупность одиночных гормонпродуцирующих клеток называют диффузной эндокринной системой. Значительное число этих эндокриноцитов находится в слизистых оболочках различных органов и связанных с ними железах. Они особенно многочисленны в органах пищеварительной системы. Клетки диффузной эндокринной системы в слизистых оболочках имеют широкое основание и более узкую апикальную часть. В большинстве случаев для них характерно наличие аргирофильных плотных секреторных гранул в базальных отделах цитоплазмы.

Секреторные продукты клеток диффузной эндокринной системы оказывают как местные (паракринные), так и дистантные эндокринные влияния. Эффекты этих веществ очень разнообразны.

В настоящее время понятие диффузной эндокринной системы синонимично понятию APUD-системы. Многие авторы рекомедуют пользоваться последним термином, а клетки этой системы называть "апудоциты". APUD - это аббревиатура, составленная из начальных букв слов, обозначающих самые важные свойства этих клеток - Amine Precursor Uptake and Decarboxylation , - поглощение предшественников аминов и их декарбоксилирование. Под аминами подразумевается группа нейроаминов - катехоламинов (например, адреналин, норадреналин) и индоламинов (например, серотонин, дофамин).

Имеется тесная метаболическая, функциональная, структурная связь между моноаминергическим и пептидергическим механизмами эндокринных клеток АПУД-системы. Они совмещают продукцию олигопептидных гормонов с образованием нейроамина. Соотношение образования регуляторных олигопептидов и нейроаминов в разных нейроэндокринных клетках может быть различно.

Олигопептидные гормоны, продуцируемые нейроэндокринными клетками, оказывают местное (паракринное) действие на клетки органов, в которых они локализуются, и дистантное (эндокринное) - на общие функции организма вплоть до высшей нервной деятельности.

Эндокринные клетки APUD-серии обнаруживают тесную и прямую зависимость от нервных импульсов, поступающих к ним по симпатической и парасимпатической иннервации, но не реагируют на тропные гормоны передней доли гипофиза.

Согласно современным представлениям, клетки APUD-серии развиваются из всех зародышевых листков и присутствуют во всех тканевых типах:

1. производные нейроэктодермы (это нейроэндокринные клетки гипоталамуса, эпифиза, мозгового вещества надпочечников, пептидэргические нейроны центральной и периферической нервной системы);
2. производные кожной эктодермы (это клетки APUD-серии аденогипофиза, клетки Меркеля в эпидермисе кожи);
3. производные кишечной энтодермы - это многочисленные клетки гастроэнтеропанкреатической системы;
4. производные мезодермы (например, секреторные кардиомиоциты);
5. производные мезенхимы - например, тучные клетки соединительной ткани.

Клетки АПУД-системы, расположенные в различных органах и тканях, имеют неодинаковое происхождение, но обладают одинаковыми цитологическими, ультраструктурными, гистохимическими, иммуногистохимическими, анатомическими, функциональными признаками. Выделено более 30 видов апудоцитов.

Примерами клеток APUD-серии, находящихся в эндокринных органах, могут служить парафолликулярные клетки щитовидной железы и хромаффинные клетки мозговой части надпочечников, а в неэндокринных - энтерохромаффинные клетки в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей (клетки Кульчицкого).

(см. также из общей гистологии)

Некоторые термины из практической медицины:

• феохромоцитома , опухоль хромаффинная, феохромобластома, хромаффинома, хромаффиноцитома -- гормонально-активная опухоль, происходящая из зрелых клеток хромаффинной ткани, чаще из мозгового вещества надпочечников;
• карциноид , аргентаффинома, опухоль карциноидная энтерохромаффинома -- общее название доброкачественных и злокачественных опухолей, морфологическим субстратом которых являются кишечные аргентаффиноциты или напоминающие их по структуре клетки; карциноид встречается в аппендиксе, реже -- в желудке, тонкой кишке или бронхах;
• синдром карциноидный , энтеродерматокардиопатический -- сочетание хронического энтерита, фиброзного вальвулита клапана сердца, телеангиэктазий и пигментации кожи, периодически сопровождающееся вазомоторными расстройствами и иногда астмоподобными приступами; обусловлен избыточным поступлением в кровь серотонина, вырабатываемого карциноидом;

В организме существует функционально активная система, на­званная APUD-системой . Кроме того, в отношении ее используют­ся термины «диффузная эндокринная система», «паракринная сис­тема», «нейроэндокринная система», «ПОДАП-система», «система светлых клеток», «хромафинная система» и др.

Как функционально активная система участвует в синтезе биогенных аминов и пептидных гормонов.

Морфологические предпосылки открытия APUD-системы созданы исследованиями R.Heidenhain, который в 1870 г. впервые опубликовал сведения о существовании в слизистой оболочке желудка хромаффин-ных клеток. В последующие годы их обнаружили в других органах и на­звали энтерохромаффинными клетками Кульчицкого, клетками Нусс-баума, Николаса, Фейртера, аргентафинными, светлыми, желтыми, зернистыми клетками. Их функция на протяжении многих десятиле­тий оставались невыясненной. В 1932 г. Masson высказал мнение о том, что они выделяют определенный секрет, и назвал это явление нейроэн-докринной функцией. В 1938 г. F.Feyrter сформулировал концепцию па-ракринной системы, или диффузной эндокринной системы. Морфоло­гическая ее сущность заключается в том, что эпителиальная ткань сли­зистой оболочки ЖКТ, воздухоносных путей, легких и других органов содержит диффузно расположенные клетки, гормоны которых оказы­вают как местные (паракринные), так и дистанционные (эндокринные) влияния на различные структуры органов. В 1990 г. Ag.Pearse предложил объединить ряд эндокринных клеток, обладающих выраженным моно-аминергическим типом метаболизма, в единую так называемую APUD-систему (Amine Precursore Uptake and Dekarboxylation). Основной при­знак ее - способность накапливать предшественников биогенных ами­нов, декарбоксилировать их и вырабатывать биогенные амины или пептидные гормоны. Способ секреции, характерный для этих клеток, был назван паракринным. Кроме того, эти клетки обладают пластично­стью, т.е. в зависимости от условий могут переходить с синтеза биоген­ных аминов на синтез пептидных гормонов и обратно. Н.Т.Райхлин и И.М.Кветной (1991) на основе аббревиатуры APUD , которая отража­ет важный и единый для всех клеток этой системы биохимический при­знак, предложили следующие термины:

• апудоциты – зрелые дифференцированные эндокринные клет­ки, которые по своим функциональным, морфологическим и дру­гим признакам отнесены к APUD-системе , т.е обладают способнос­тью вырабатывать биогенные амины и пептидные гормоны;
• апудобласты - полипотентные клетки, из которых впоследствии образуются апудоциты;
• апудогенез - происхождение клеток APUD-системы;
• апудопатия - патологические состояния, связанные с наруше­нием структуры и функции апудоцитов, выражающиеся в опреде­ленном клиническом синдроме;
• апудомы - доброкачественные опухоли из клеток APUD-системы;
• апудобластомы - злокачественные опухоли из апудоцитов.

В настоящее время описано более 50 типов APUD-клеток. Рас­полагаясь практически во всех органах (ЖКТ, легких, печени, поч­ках, поджелудочной железе, надпочечниках, эпифизе, гипофизе, плаценте, коже и т.д.), они вырабатывают жизненно важные продук­ты - биогенные амины и пептидные гормоны. Эти клетки по харак­теру своей функции разделяются на 2 группы: первые — вещества, выполняющие конкретные функции (полипептидные гормоны); вторые - с многообразными функциями - биогенные амины.

К группе полипептидных гормонов относятся:

• МСГ - контролиру­ющий пигментный обмен;
• СТГ — рост организма;
• АКТГ - выработ­ку кортикостероидов, инсулина, гастрина, связанных с пищеварени­ем.

Следовательно, клетки APUD-системы участвуют в поддержа­нии в организме гомеостаза. Кроме того, Н.Т.Райхлин, И.М.Квет-ной (1981) допускают, что клетки APUD-системы являются контро­лирующими звеньями в сложной системе антагонистической регу­ляции функций. Тесные взаимодействия в процессе обмена веществ и синтеза гормонов, продуцируемых апудоцитами, отражают ту строгую согласованность в их функциональной деятельности, кото­рая лежит в основе синхронной работы всего организма.

Нарушение структурно-функциональной организации отдель­ных звеньев APUD-системы и, как следствие этого, гиперпродук­ция или недостаток пептидного гормона или биогенного амина мо­жет выражаться в комплексе симптомов, которые слагаются в опре­деленные клинические синдромы — апудопатии. Этиологическим началом апудопатии может служить любой фактор, вызывающий нарушение клеточной или тканевой организации: мутации, нару­шение в структуре генов, физико-химические, вирусные, бактери­альные факторы, канцерогенные воздействия, травмы, эмоциональ­ные переживания и т.п.

В основе патогенеза апудопатии лежат нарушения синтеза и ме­таболизма тех гормонов и биогенных аминов, которые вырабатыва­ются клетками APUD-системы.

Апудоциты могут явиться источником развития опухолей - апудом и апудобластом.

К ним относятся:

• опухоли гипофиза;
• продуци­рующие АКТГ, МСГ, СТГ;
• пролактин и другие пептидные гормоны;
• пинеаломы;
• пинеобластомы;
• медуллярный рак щитовидной железы;
• аденомы паращитовидных желез;
• феохромоцитомы;
• овсяно-клеточ-ный рак легкого и др.

По существу, все гормоны APUD-системы являются пролиферо-тропными веществами, при этом часть из них функционирует как активаторы, часть - как ингибиторы клеточной пролиферации. В ряде случаев один и тот же гормон может выступить и как актива­тор, и как ингибитор деления клеток - в зависимости от их концен­трации и других причин.