Microglia histogenesis: the history of research

Full Text

Введение традиционные представления о тканевой организации ЦНс формировались на протяжении второй половины XIX и в течение ХХ веков. До недавнего времени наибольшее внимание исследователей привлекало исследование функционально ведущих структур мозга - нейронов и нейронных сетей. При этом онтогенез, структура и функционирование микроглии остаются малоизученными (рис. 1). Достаточно сказать, что даже в двухтомном руководстве по гистологии (2011), раздел, посвященный микроглии занимает полстраницы [1]. Вместе с тем, современные данные молекулярной биологии и нейронаук в целом, убедительно показывают большую неспецифическую и специфическую роли микроглии в полноценном функционировании центральной нервной системы и при развитии различных патологических состояний, непосредственно с ней связанных. йписание глии - «второго элемента» нервной ткани и микроглии - «третьего элемента» точкой отсчета в формировании учения о глии как вспомогательной ткани в нервной системе следует считать еще первые упоминания о сетчатых структурах в спинном мозге, формирующих подобие стромы, которое принадлежит G.G. Th. Keuffel (1811) (рис. 2) [2]. К середине XIX века упоминания о промежуточной субстанции в ЦНс попало даже в учебники [цит. по 3]. Важной вехой стало описание Генрихом Мюллером в 1851-1856 гг. «радиальных волокон» в сетчатке животных и человека (рис. 3), которые в дальнейшем были названы в его честь - клетки Мюллера или позднее - т. н. мюллеровской глией [4, 5]. Детальное изучение глиальных структур началось с введения самого термина и концепции нейроглии Рудольфом Вирховым в период 1846-60 гг. (рис. 4) [3, А рис. 1. Количество публикаций в библиотеке US National Library of Medicine National Institutes of Health, обнаруживаемых по запросам: синий цвет - "neuro”, красный цвет - "glia”, зеленый цвет - "microglia”: А - в абсолютных числах по состоянию на конец 2018 г.; Б - в динамике по десятилетиям с 1950 г. 500000 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 Гены & Клетки Том XIV, № 1, 2019 Гены & Клетки Том XIV, № 1, 2019 Ив5ш5Жрс.'.<? 1l~ 11 . rW ■-- k’’ ' -I" . I --T ’.' ■,' . . -4.1 f fW I едr • _ L У - 11 ;.і v-'Чі-^г і.;--•=*№• . :;- , ш Ш ■■X -ы 6 CD j? - Л, -г+^~Л-п“ Tj ж 2. к сг у jr в е. в Ї s? = І?ігI SksTJ^B--^^3 О.ГЗІ - С Л ^ 5 • f Ъ 3 5 ErU С" * 2. C" в 11, і £ „ „ , _c rj S‘£-S-BrB - г». Ї? « • l-F-frrff if * ? 2 5 <* * I* " c- § ft в ; І її I |15 4 g I* ? 6 1*38«1 -3! |SH„ • 5 S* e. c. Ч Д - II у. іг. Б З. 5. t = Г ss - з ТС.-- С.-54 -» ’fZ'M 9 tL і “ «і і 5* < 8s b S. « ** S' 2. °*2 s. £ ІТРіНЕ* ш 5"*3 Ічк?8--1І 7 stf i?n*m rrlgllsi: : * Ї 3 2 * £-<^ S 1|f з"^ 1 Is I« ИІІІ' И& "ill if S'Sg S з' S il ? 1 Э 5-о»,,*?»5*5«в?’5& _ ii-Sylg.lifS-i-ris?? I s s' С g. З і f* ІI - -в її if ч S* 5 s-і'Щ “ • 2- * 4 » * Sr.® 5Г2-ї S.в § “g-aj? - ■ifSM Щкп і сі-Цр г?*»rS * - r * в ■ 8\\В £ » л «, 2. і 11 g Г в. І * В Г n -£.' (Г в Ч І в W3ST4 В‘ 2. С 2. г, В •» .* ІРіІІГІ fi-S-l ff с! * 5 ° 2.7І ^ . а. 2 g.-- ІІІ&ГІ Hr ■р-^, 8- “ »' • g- в. в r-Srgg522 ~ I Е І -е * = Е : о 4 Г - в- ІЕ Ь- !-»Ш; S-3 » g ^S-B *§■?!§ І- 5- а і _ 2.» гі?с* =-° S-sS fl S 3 s i-erS^ s-s &- 3-^а-1Эсг.=- g-l* S 'S'в 1 ?? I I S 3 S' - n t> Я Ф P OB о &* a P Pi В P- 5 «ч' o' 'e 53 і t. У. л г Г 1 г ^ n а S5 | g. К СЛ С Г О О > S3 п л fr I s £ » ’ " g- S ^ Г. Г з' I о Sv » і з » =І! 3 в ? ?•?;-. ІІІМ lillfftfllfiFl k. #■ тшвл О О ТІ s XI о го 5 со Ч сг I ГО о СО а XI о ■*■ н 7^ -, 03 го со •S-8 CD CD ся СП §. ^ CD СО 2 o' Q. О -1 CD g о z g і1 jNs “ Ч 4 ^ I'S fe!|f p.s ^ CD 7s Zk. О FF1 2 -S S CD ТЗ CO н Ё § I -a -g & о ^ 03 CD 2; о J? Со И CD P 03 o ---, ^ cn ? ill 03 CD CQ § I О 55: ? ~P ? 03 5i Ь ^ s і § cr I £ CD s о О 3 Й ё CD H о Я x s Q -r ’ -H T3 s § *! s g &■ оэ Щ cn 2. 5- і S SJ 9 5 Q- Є C° ® сг э ? сл * s ай g !l CD CD 0- CD' r-^ O’ =: п> З'гЭ I»! Q. о о го □ ст о CD ь <J\\ ■О о ~о CD CD 03 S X о со 03 S ■О ь S 03 го 03 X о ь X X -і сг о о CD X х< -1 ■О 03 XI го о -& 71 * Q. О X CD H 03 -3 03 _c Z S § CD S ^ N N X =r с E 03 “3 s< & I| »3 a h о CQ CD' 1 g О 03 CD X 4 s X 5 T3 CO =1 CD ■a ro О Ш CO CD 5 £ ,-, CD ГО 9 CD 5 m b CD ■a о о J S S 1 5 а CD О : Ь CTl : CD О : X Ь ■ о о тз ■О О со CD о о “I со □ 03 03 X S -С о о X CD □ X ь □ о о X о го X □ CD о CD 7ч -1 "О о 03 о CD со Л X о -1 о -1 2L С □ CD 03 ї со д Ю "О С 03 О X 7Г s CD jz D 03 В о 03 Г1 ^ 93 7ч- Н ТІ ^ н т< 5 *<: ■a v2 сл X з О 9 сг cS “ I CD' > Sl -Зі со|:о “Н _ С: СО Q. CD' ГО □ *< cd -a x F о о £ s I О CD S ГО ^ 03 4 ro ° О о TJ s p _ M 03 ■ IS ro о CD 8 ИСТОРИЯ Ufber das ifranulirtc Ansehen der Wandungen der 6 (kl г в v с в (гі I«1. Vw Dr. Vlrcfioir •), I», kleinen bbcbouRfn luf del Oberfliicbe <1« Gelitrn-veotrikel habe icb tiemlich oft gcseher, und icb mfrchie *) W* VrrmlMHtlnf «II den fdgeoirb Hr*erVnagen i*t cin in Hall* becbaoJUttsr Fall, tin ktullger Мім yob И Jak-rcn, mil trb ticker ліііацс uud «arch TrunluirM tin Jshr тог seiner ЛиГпакше in die Irceouittlt (їв Аиц«»1 iW) «fterea JtrAv^fhiftrn 7-мГ6Urn uulcrworfen (.die in der Anunw ЫсМ writer ЬсяеЬгіеІМп liDd), irigtc bei nn-Jckeinender kSfperlicker 6e*undkeit dn* Mid eiO« moral insanity. FortwShreudea Veranreinigen ait aeinen KlCra-kenln bei Tlllfjcm Bewuaslseiu aid abaiakUick war <las сопйіапсеяіе uud quSIradult Sjaptoin. е» U{ nicliu тог, daseeiiis atilianci* топ einef Paraljee in erkUren. Діл St. December iraf itk den Kruken, der я act tars mrher aekr auntrr geweaea war, тог dei* Mitugaeaaed pistxlick jail lieruuterhfinxendcm KOpff, Ын, den Mnnd nach reckta rersogen , ql( ksrablaufrndeni 8|ieiClicl, gurgvlndec B«fi-Tktion, atierem, uulreweglicliem Avge, ob»e Іргпи|»еі», lm Rrltc bracken allgrmeiae Септвіаіопеп ana, luerei aia whebe, ah trismut begliineitd, топ еіваеіпел klonlsrken Zuckungen der Жх«гм>И*кп anterbroclmp, Die iliattca- LECTURE XIII. SFINAL COED AND BRATS. The spinal cord.-Wbita and grey sutler.-Central вапа].-Groups of gangliou-crib.-fTbile со1о.шп! and commimres. The neduik obbngala and the brain.-It» рал alar and ЬаеШаг lajer. The spinal oord of the petrOnjion and ita naa-nedaUated fibres. The intermediate iutat*n« (interatitkl tiwe) -ЕреЫут» тев^НеяІотии.- Neuro*glia.-Corpora amjlaeea. Те* last time, gentlemen, I laid before you the reaulte of tbe nioet recent observations concerning the nature and distribution of the ganglion-cella in the great nervous centres ; allow шс now to dwell a moment upon that organ which serves as a type in the development of the vertebrate, and is at the same time the one whose structure we can beet take in at one view, namely the tpinat cord. The spinal cord presents, as is well known, and can with ease be seen by the naked eye in any transverse scction, in different parts of ita course, a different amount of white matter, though nearly everywhere the white matter predominates over the grey. 'Ibis appears in transverse sections in the form of the well-known home, which are distinctly marked off from the pure white of the rest of the mass by their sometimes pale grey, sometimes reddish grey colour. Wherever then the sub- Рис. 4. Работы Р. Вирхова: первый лист публикации Ueber das granulierte Aussehen den Wandungen den Gehirnventrikel, 1846 (О гранулярном (внешнем виде) выстилки четвертого желудочка головного мозга); первая страница англоязычного издания «Целлюлярной патологии», лекция 13 «Спинной и головной мозг»; рисунок эпендимы и субэпендимального белого вещества головного мозга человека с глиальными элементами из «Целлюлярной патологии», 1856-1860 гг: E - клетки эпендимы, N - нервные волокна, между ними - нейроглия с соединительнотканными «корпускулами» и кровеносными сосудами [9-11] 6-9]. К понятию глии он пришел изучая структуру центральной и периферической нервной системы, исследуя выстилку цистерн головного мозга, определенную им как эпендиму [10]. По его мнению, сформированному при помощи доступной на тот момент гистологической технологии, нейроглия - это интерстициальное вещество, включающее клеточный компонент и наиболее вероятно, имеющее соединительнотканную природу. Описывая непрерывность этого вещества в периферической и центральной нервной системе, Р. Вирхов уточняет: "This peculiarity [...], namely, that it becomes continuous with the interstitial matter, the real cement, which binds the nervous elements together, and that in all its properties it constitutes a tissue different from the other forms of connective tissue, has induced me to give it a new name, that of neuro-glia (nerve-cement). The view that the substance in question belongs to the class of connective tissues has recently been admitted on nearly all sides, but with regard to the extent to which any isolated structures that occur in it are to be considered as belonging to this substance, opinions are still divided” (Ее особенность в том [...], что она неотграничена (непрерывна) от промежуточного вещества. Она является настоящим цементом, который связывает нервные элементы вместе. То, что по всем своим свойствам она образует ткань, отличную от других форм соединительной ткани, побудила меня дать ей новое название - нейро-глия (нервный цемент). Мнение о том, что рассматриваемое вещество относится к классу соединительных тканей, недавно было принято почти всеми, но в отношении того, в какой степени любые находящиеся в ней изолированные структуры следует рассматривать как принадлежащие к этому веществу, мнения все еще расходятся) [11, 12]. Ее главной функцией он считал заполнение пространств вокруг нейронов и их объединение в «промежуточную массу» (нем. "Zwischenmasse”). В целом, наиболее полное представление о докаха-левском периоде исследований нейроглии возможно получить из всеобъемлющего материала A. Chvatal и A. Verkhratsky [13]. Камило Гольджи в своих ранних исследованиях используя осмиевую кислоту в качестве красителя представлял глиальные клетки как отдельную от нейронов клеточную популяцию, называя их соединительнотканными [14]. Он сообщил о разнообразии глиальных клеток в белом и сером веществе и обнаружил, что глия связана как с кровеносными сосудами, так и с нейронами. Это открытие привело его к постулированию первой теории о функции глии: нейроглия, в основном, ответственна за метаболическую поддержку и обмен веществ между нейронами [14]. С течением времени эти функции были закреплены в научных представлениях в основном за астроцитами [6-9]. Революционные же преобразования в изучение структур нервной системы Камилло Гольджи ввел используя открытый им способ применения дихромата калия и нитрата серебра (1873-5 гг.). Помимо накопления данных о нейронах становилось все больше сведений об иных клеточных популяциях головного мозга. В.К. Белецкий, цитируя Р. Вирхова (без указания источника) писал: «Раз в ЦНС возникает воспаление, значит в веществе головного и спинного мозга должны существовать местные клетки соединительной ткани, ибо без специальных реакций последней не возникает воспаление» [15]. Впервые на особую клеточную реакцию не связанную с нейронами - образование вытянутых мигрирующих клеток в головном мозге, обратили внимание неврологи-энциклопедисты - Ф. Ниссль и А. Альцгемер при изучении тканей, полученных от умерших от бешенства и прогрессивного паралича [9]. Однако, из-за несовершенства методов селективного выявления различных структурных элементов происхождение и функция этих клеток установлены не были. Сантьяго Рамон-и-Кахаль, работая с солями серебра смог предложить способ тонкой визуализации нейронов (1897), а позднее на основе метода Николаса Ачукаро (N. Achucarro) - глиальных клеток - астроцитов (1913). Однако, примененные методы оставляли плохоокрашен-ными еще одну группу клеточных элементов, которые Кахаль назвал «третьим элементом» нервной ткани [16, Гены & Клетки Том XIV, № 1, 2019 ИСТОРИЯ 9 Рудольф Вирхов Уильям Робертсон Сантьяго Рамон-и-Кахаль (1821-1902) (1867-1923) (1852-1934) Рис. 5. Пионеры изучения тканевого строения ЦНС и микроглии 1 7]. Следует отметить, что разнообразные методы серебрения компонентов нервной системы привели к значительному прогрессу в изучении ЦНС, но в тоже время сделали ученых заложниками разрешающей способности этой группы способов визуализации [18]. На рубеже веков в Шотландии Уильям Форд Робертсон, применив для окраски головного мозга собаки пропись с оксидом платины выявил короткоо-тросчатые клетки, которые отличались от ранее описанных нейроглиоцитов (1898-99 гг.) [3, 19]. Позднее он назвал их «мезоглия», подчеркивая мезодермаль-ное (мезенхимное) происхождение в онтогенезе [3]. "... In preparations from the bra of a healthy dog I have found throughout the cortex and in the white matter, numerous small branching cells of a very characteristic aspect. Many of them are uniformly black, but in those in which the black reaction is less marked there can be recognised a rounded nucleus, the diameter of which is about twice that of a redbloodcorpuscle... The protoplasm is geneally small in amount and has a granular aspect. Extending from the protoplasm there are generally from three to six delicate processes which begin to branch at a short distance from the cell, often in a distinctly dichotomous fasion... They are never very long, seldom extending from the cell body further than to a distance equal to about ten times its diameter. They are not attached to the vessels and indeed appear to have no special relation either to them or to any other tissue element... . These facts incline me to the view that it is very probable that in these peculiar and unbranched cells we have a special tissue-element belonging to the nervous system which has not hitherto been distinguished as such” [20, цит. по 3]. (... В препаратах от здоровой собаки я обнаружил по всей коре и в белом веществе многочисленные мелкие ветвящиеся клетки очень характерного вида. Многие из них равномерно черные, но в тех, у которых черная реакция менее выражена, можно распознать округлое ядро, диаметр которого примерно в два раза больше диаметра эритроцита. .Протоплазма в целом мала по размеру и имеет гранулярный вид. От нее обычно отходят от трех до шести небольших отростка, которые начинают разветвляться на небольшом расстоянии от клетки, часто отчетливо дихотомически. . Они никогда не бывают очень длинными, редко простираются от тела клетки дальше, чем на расстояние, равное примерно десятикратному ее диаметру. Они не прикреплены к сосудам и, по-видимому, действительно не имеют никакого особого отношения ни к ним, ни к каким-либо другим тканевым элементам. . Эти факты склоняют меня к мнению о том, что весьма вероятно, что эти своеобразные и неразветвленные клетки являются специальным тканевым элементом, принадлежащим нервной системе, который до сих пор не был выявлен). Уже после смерти Роберстона, У. Пенфилд получил доступ к материалам шотландского ученого и счел, что все же им были описаны олигодендроциты [3, 21, 22]; по мнению целого ряда исследователей У.Ф. Робертсон впервые визуализировал смешанную популяцию клеток - и олигодндроциты, и клетки микроглии. Следовательно, когда Кахаль в 1920 году приписывал приоритет описания «третьего элемента» - микроглии Робертсону, он невольно счел за него олигодендрогилию. Детально охарактеризованы клетки микроглии были в начале XX века испанским ученым, близким к школе Кахаля - Пио дель Рио-Ортегой (в некоторых источниках - Рио-Гортега) после того, как ему удалось создать собственную модификацию окрашивания структур мозга [9, 18, 19, 24]. Рио-Ортега (1917) разработал собственный метод визуализации нервных структур - модификацию окрашивания аммиачным карбонатом серебра* [6, 7, 9, 17, 26, 27]. Этот подход позволил селективно окрашивать * Многие авторы подчеркивают, что метод Пио дель Рио-Ортеги основан на способе, разработанном его учителем Н. Ачукарро (N. Achucarro) и заключается в применении аммиачного серебра и танина. Эта рецептура позволила в 1913 году выявить клетки, которые позже его ученик назовет микроглией. Гены & Клетки Том XIV, № 1, 2019 10 ИСТОРИЯ 13п nuevo rn^todo de investigaci6n histolGgica e histopatologica P. DEL RiO-HORTEGA No hace mucho ticropo {Fcbrcro dc 1913) dimes a conoccr crc los Trabafos del Laboratorio tie I!geci#tte$ bioIGgicas оі seucilb aiciodo para la coioraci<5n de la neuroglia у del icjido co-nectiro; pcro cn nucstra primer a oomanicacmn nos fuc impasible deteriainar can esactitud las condiciocc-squc se requic-ren para ob-tener la constant ід de! mgtodo, que desde un principio ^upusimos ligada Cnlimiuncnlc я la clasc de Bjador cmpfcado у al tiempa dfr su actaaciin sobrc los tcjidos. Hcmos efectuado despufis multi cud de ensajos con el objeto de л veriguar cl momcnto dc la tij.icior. ся que sc logra со a seguridad la СОІОгасібп de la neuroglia у del tejido cor.juntivo, у si bicn nuesiros resultados acusan, со» pc-qucilas variacioncs de. details, la bondad de la Ібспіса primitive, estimamos neecsario "dar a co-Jiocer las regfas qutr, definitivamcnte, seguimos para la rjecuci6n del m£todo dc referencia. Esie consiste en tratar los cortcs por ana (frsolnadn атонія* cal de carbomito cte plain hasta qae adquieren color атдгіІЬ obs-enro. j cn ref or га r ;um la color acton por medio del formol. Preparamos cl Зіссгargcntico de la siguicntc manera: a 50 cea-Umciros eiibicos de nitrato de platt al !0 por 100 aft.idimos nn vo-ІПШСП igual о mayor dc soluciOn saturada, cn frio, de carbonate dc litina, л Cn dc obtcner la total precipitation de la plata eo forma de carbonate; decan tamos el llquido; iavaraoa el precipi-tado cn 200 а ЭОО cent, cub, dc agu.t dcstilada: volvemos. a de-сап tar; anadimos 30 cent. cub. de agua у amoniaco, gota a gotx, hasta la disolncidn del precipnado, у completamos con agua des-tilada un vo lumen de 230 cent, cub, Николас Ачукаро (1880-1918) Пио дель Рио-Ортега (1882-1945) Рис. 6. Первооткрыватели микроглии; первый лист базовой статьи, описывающий новый метод выявления нервных структур [25] микроглию и визуализировать глиальные клетки, что сделало возможным детально охарактеризовать морфологию двух независимых видов клеток, которые он назвал микроглией и интерстициальными клетками (позднее получившими название олигодендроцитов) [27]. ряд его работ, выпущенных в период 1918-21 гг. постулирует, что именно выявленные им клетки и являются недостающим т. н. «третьим элементом» тканевого состава ЦНС по Кахалю. Впрочем, сам нобелевский лауреат чрезвычайно ревностно относился к научным результатам своего соотечественника [18, 23]. Для выделения собственно фагоцитов ЦНС из робертсоновской мезоглии рио-Ортега применил термин «микроглия», который и укоренился в научном обиходе [6, 7]. Независимые немецкие исследователи... повторим методику серебрения дона Пио дель Рио-Ореги подтвердили его результаты, поэтому с полным основанием предложили называть обнаруженную популяцию клетками Ортеги, а не Робертсона [24]. Важно подчеркнуть, что в серии работ, выполненных в 20-е годы прошлого века дон Рио постулировал ряд свойств микроглии, на основании данных, которые он мог получить только при применении своего метода, которые не утратили своей справедливости по сей день. В частности, им было установлено, что микроглиоциты диффузно распространены по всему мозгу, причем в сером веществе их больше чем в белом. Он считал, что эти клетки чрезвычайно динамичны, приспосабливают свою форму к окружающим их структурам. Основными их свойствами он счел способность к миграции и фагоцитоз, при этом он описал основные этапы реактивных изменений микроглиоцитов: разветвленные покоящиеся формы, активированные клетки с уменьшенными отростками и увеличенным телом и, наконец, фагоцитирющую и мигрирующую амебоподобную микроглию [9]. В дальнейшем большое число исследователей посвятили свои усилия доказательной расшифровке особенностей строения и функции микроглии. Гистогенез микроглии Гистогенез микроглии в связи с особенностями ее строения и цитофизиологии был предметом многочисленных исследований и дискуссий с самого момента их описания (табл.). Таблица. Теории гистогенеза микроглии Теории гистогенеза гистогенеза микроглии Мезенхимная или мезодермальная (негемопоэтическая) 1. Из клеток мягкой мозговой оболочки (П. Рио-Ортега, 1919) [28]; 2. Из периваскулярных клеток (С. Мори и С. Леблон, 1969) [30] Нейроэктодермальная 1. Из субэпендимальных клеток (И. Ридберг, 1932) [цит. по 21, 31] Гемопоэтическая 1. Из клеток стенки желточного мешка (К. Такахаши, 1989) [32]; 2. Из моноцитов периферической крови (В. Санта и А. юба, 1933) [цит. по 28]; 3. Из постнатальных гемопоэтических клеток-предшественниц (S. Sorokin, 1992) [цит. по 33] Гены & Клетки Том XIV, № 1, 2019 ИСТОРИЯ 11 1. Теории мезенхимного или мезодермального (негемопоэтического) гистогенеза микроглии 1.1. Теория развития микроглии из клеток мягкой мозговой оболочки Негемопоэтическую мезенхиму как источник развития микроглии идентифицировал доступными ему методами сам П. рио-ортега еще в 1919 году [28]; эта гипотеза является наиболее ранней версией генеза микроглии. Ученый отметил, что во время эмбрионального развития ЦНс предшественники микроглиальных клеток, в основном, концентрируются в некоторых конкретных участках поверхности мозга: в месте наибольшего прилегания мягкой мозговой оболочки и в областях образования сетей сосудов мягкой мозговой оболочки (пиальные артерии и пиальные вены) эти участки он назвал «резервуарами микроглии». Проследив путь микроглиальных клеток, П. рио-ортега заключил, что микроглиоциты из места расположения «резервуаров микроглии» входят в вещество мозга, далее мигрируют к стенке боковых желудочков и в белое вещество, а затем располагаются в коре головного мозга. он назвал эти мигрирующие клетки микрогли-областами (по современной терминологии, вероятно - это амебоидная микроглия). Затем мигрирующие микроглио-бласты подвергались изменениям, переходя в состояние «покоящейся» микроглии, представленной клетками шаровидной формы с многочисленными отростками [18, 28]. Эта концепция получила широкое признание, в том числе ее придерживался и профессор В.К. Белецкий [15]. однако ни П. рио-ортега (1932), ни У. Пенфилд (1932) не объяснили почему микроглия накапливается там же, где мягкая мозговая оболочка наиболее тесно связана с нервной тканью и где проходят сосудистые сети мягкой мозговой оболочки. У. Пенфилд (1932) высказал предположение, что происходящая в этот момент миелинизация проводников белого вещества является хемоаттрактив-ным фактором миграции микроглиобластов, что, по его мнению, объясняет столь малое количество микроглиоци-тов в белом веществе дефинитивной ЦНс [31]. т.Ф. Дагерти (1944) году продемонстрировал морфологические сходства между клетками из «резервуаров микроглии», которые описывал П. рио-ортега и клетками мягкой мозговой оболочки. он пришел к выводу, что клетки мягкой мозговой оболочки на светооптическом уровне неотличимы от недифференцированных мезенхимных клеток [цит. по 34]. 1.2. Теория развития микроглии из периваскулярных клеток Дальнейшим развитием концепции мезенхимного гистогенеза микроглиоцитов стал поиск периваскуляр-ных клеточных источников ее развития в онтогенезе. с. Мори и с. Леблону (1969) удалось выявить перициты, плотно прилегающие к стенке капилляров головного мозга [30]. Ученые предположили, что перициты могут быть одним из источников развития микроглии; так, было обнаружено, что в ряде случаев базальная мембрана, окружающая перицит, оказалась нарушенной, что они расценили как миграционное движение клетки в окружающий нейропиль. На основании этой находки коллеги предположили, что перициты могут представлять собой микроглию в момент её миграции. 2. нейроэктодермальная теория гистогенеза микроглии 2.1. Теория развития микроглии из субэпендимальных клеток И. ридберг (1932) году подверг критике существование «резервуаров микроглии». он обнаружил, что амебоидная микроглия тесно связана с эпендимой боковых желудочков, которую он назвал «туберозной микроглией» [31]. И. ридберг придерживался мнения о том, что «покоящаяся» микроглия формируется из амебоидной микроглии, которая, в свою очередь, возникла из нейроэктодермальных клеток около бокового желудочка. область пролиферации нейроэктодермальных клеток у млекопитающих, в т. ч. и у приматов, расположенная латерально от бокового желудочка (как у новорожденных, так и у взрослых крыс), была охарактеризована S. Fedoroff в 1981 году как один из источников возникновения микроглии [35, 36]. При электронномикроскопическом исследовании эпендимы и субэпендимных слоев выявлено наличие т. н. промежуточных клеток между незрелыми субэпендимальными клетками и амебоидной микроглией. Эти факты подтверждают идею И. ридберга о том, что полифункциональные субэпендимальные клетки могли являться предшественниками амебоидной микроглии. Против этой гипотезы выступили К. ямамото и с. Леблон (1978), которые в своих экспериментах показали, что незначительного количества незрелых субэпендимальных клеток, которые промаркировали [3H] тимидином, недостаточно для возникновения большого объема амебоидной микроглии [37]. Другим представлением о нейроэктодермальном происхождении микроглии является предположение о том, что она развивается путем прямой дифференци-ровки «незрелых» субэпендимальных клеток без прохождения через стадию амебоидной (незрелой) микроглии. Фактически, этот вывод был основан на нескольких исследованиях Ф. Блекмура (1969), который отрицал существование амебоидной микроглии. он наблюдал клетки «покоящейся» микроглии среди незрелых субэ-пендимальных клеток и предположил, что они развивались in situ [цит. по 37]. Авторадиографическое исследование Л. Льюиса (1 968) дало первые динамические доказательства того, что незрелые субэпендимальные клетки связаны с появлением микроглии [38]. так, промаркированные изотопом субэпендимальные клетки были обнаружены вскоре после внутрижелудочковой инъекции тритированного тимидина. Позднее маркировка была обнаружена в астроцитах, олигодендроцитах и клетках микроглии, и Л. Льюис (1968) выдвинул предположение, что они все происходят из субэпендимальных клеток. В другом исследовании субэпендимальных клеток примата вида Медленный Лори (Nycticebus ^ucang) И. Линг (1 975) представил некоторые электронные микрофотографии клеток, которые считались переходными элементами между субэпендимальными клетками и микроглией, что дополнило концепцию унитарного происхождения трех основных типов нейроглии [39, 40]. теории нейроэктодермального происхождения микроглии придерживались с. Фуджита и т. Китамура (1975) [41]. они утверждали, что во время эмбрионального развития, глиобласты, которые возникли из нейроэктодермы, мигрировали и заселяли ЦНс, принимая удлиненную веретенообразную форму, некоторые из них в итоге могли стать клетками микроглии. Их концепция заключалась в том, что у трех типов нейроглии есть общий «прародитель» - т. н. глиобласт [42], что позволяет считать предложенную концепцию унитарной моделью глиогистогенеза. Исследование с Р^тимидином, проведенное А. Патерсеном в 1973 году предоставило некоторые доказательства в пользу теории нейроэктодермального происхождения микроглии [цит. по 34]. На основе своего исследования он сделал несколько выводов: a) клетки микроглии не делятся в ЦНс, а представлены стабильным пулом, поскольку они не были обнаружены у новорожденных крыс Гены & Клетки том XIV, № 1, 2019 12 история через 2 часа после инъекции [3Н]тимидина; б) маркированная микроглия, обнаруженная спустя два дня после введения [3Н]тимидина, скорее всего, формировалась из клеток-предшественниц, промаркированных изначально [34]. Исследователь счел, что свободные субэпендимальные клетки (глиобласты) являлись наиболее вероятными клет-ками-предшественницами микроглии. В ходе экспериментов, проведенных австралийским ученым S. Fedoroff было обнаружено, что моноклональные антитела против белка липокортина-1 маркируют как непосредственно нейроэпителиальные клетки, так и микроглиальные клетки в развивающемся мозге крысы, на основе этого автор предположил, что микро-глиальные клетки происходят из нейроэпителия [43, 44]. 3. теории гемопоэтического генеза микроглии теории гемопоэтического генеза микроглии объединяют те точки зрения, которые связывают ее развитие со стволовыми кроветворными клетками и более поздними гемопоэтическими клетками-предшественницами различных стадий дифференцировки как в пренатальном, так и постанатальном развитии (рис. 3). 3.1. Происхождение микроглии из эмбриональных гемопоэтических клеток-предшественниц (клеточных элементов стенки желточного мешка) Эта гипотеза была выдвинута исследователями после подтверждения факта появления незрелых макрофагов в кровеносных сосудах желточного мешка на 9 день эмбрионального развития мышей и крыс [45, 46]. сторонники этой концепции считали, что макрофаги плода являются эмбриональными гемопоэтическими клетками-предше-ственницами, предположив, что они могут быть истинными источниками микроглиальных клеток в эмбриогенезе еще до появления костного мозга, а именно, начиная с 9 дня. Известно, что в мезенхиме стенки желточного мешка на 4-6 неделе после оплодотворения обнаруживается две популяции клеток по своему внешнему виду и наличию арборизированных отростков напоминающие нейроны. Большая их часть сходна с моноцитами (макрофагами), однако они не экспрессируют HLA-DR; оставшаяся часть клеток, наоборот, способна вырабатывать антигены MHC II класса (HLA-DR и -DP), но не схожа с моноцитами (макрофагами). такая неоднородность, в процессах экспрессии и ассоциации, указывает на независимость развития этих популяций макрофагов, как в тимусе, так и в костном мозге. Дифференцировка предшественников микроглии в стенке желточного мешка, по-видимому, имеется у разных видов, в частности, она показана у рыб вида Danio rerio [47, 48], а также у птиц. У первых колонизация макрофагами оказывается независимой от кровообращения, и макрофаги желточного мешка мигрируют в мезенхиму, а оттуда попадают в ЦНс. У птиц, макрофаги желточного мешка не проникают сквозь стенку эмбриональных сосудов ЦНс, а скорее попадают туда из поверхности мягкой мозговой оболочки. В экспериментах показано, что у млекопитающих, например, у эмбрионов мыши с нарушенной циркуляцией крови, макрофаги желточного мешка не попадают в ЦНс [47-49]. таким образом, следует считать установленным, что моноциты-макрофаги желточного мешка с током циркулирующей крови еще до формирования костного мозга заселяют мозговой рудимент во время раннего развития плода. В настоящий момент именно этот путь считается доминирующим и доказанным наиболее убедительно. однако это явление не исключает возможность того, что иные клетки-предшественницы также участвуют в колонизации ЦНс на более поздних этапах онтогенеза. 3.2. Теория происхождения микроглии из постнатальных гемопоэтических клеток-предшественниц Гипотеза о том, что микроглиальные клетки имеют кроветворное происхождение, была протестирована у млекопитающих с использованием костного мозга химерных мышей [49-52]. Ни в одном из этих исследований не было обнаружено микроглиальных клеток костномозгового происхождения. Вместе с тем, получены и противоположные данные у тех же животных - крыс, так другие исследователи показали, что периваскулярная микроглия является производной костного мозга [53]. 3.3. Теория моноцитарного происхождения микроглии. теорию моноцитарного происхождения микроглии выдвинули В. санта и А. Юба еще в 1933 году [цит. по 34]. Ими было предположено, что микроглиальные клетки во взрослом организме происходят из моноцитов циркулирующей крови [цит. по 34]. рио-ортега отмечал, что помимо доминирующего на его взгляд механизма цитогенеза микроглии из структур мягкой мозговой оболочки, нельзя исключить пополнение ее пула и за счет моноцитов циркулирующей крови [54]. три десятилетия спустя Д. рассел (1962) при помощи электронной микроскопии продемонстрировал диффе-ренцировку макрофагов ЦНс из моноцитов и предположил, что микроглиальные клетки являются мигрирующими элементами моноцитарного ряда, заселяющими нервную ткань в процессе эмбриогенеза [цит. по 34]. Помимо этого Д. рассел предположил, что моноциты, покидают кровоток, заселяя нервную ткань, уменьшаются в размерах и меняют свою форму, чтобы уже в виде микроглии заполнить места между нейронами и макроглией. В 1978 году К. Имамото и с. Леблон, исследуя ультраструктуру амебоидной микроглии в мозолистом теле у новорожденных крыс, заметили, что большинство клеток демонстрировали признаки макрофагов [37]. Кроме того, они исследовали амебоидную микроглию при помощи радиоавтографии с введением [3Н]тими-дина. Усыпляя крыс в разные сроки, авторы установили, что среднее количество промаркированной амебоидной микроглии составляло около 19% (в течение первых 2 часов) и увеличивалось до 77,8% на 7 день. Через несколько недель количество промаркированных амебоидных микроглиоцитов резко сократилось, однако появилась промаркированная «покоящаяся» микроглия, которая на момент введения [3Н]тимидина еще отсутствовала. Этронномикроскопические и количественные исследования окончательно доказали переход амебоидной микроглии в «покоящуюся» микроглию. Важно подчеркнуть, что базовые данные об участии моноцитов в формировании микроглии получены на номальных моделях, в то же время большинство специалистов разделяют тезис о том, что в условиях патологических изменений этот процесс может быть существенно усилен. 4. Формирование современных представлений о микроглии у отечественных ученых отечественная школа гистологов: А.А. Заварзин, Н.Г. Хлопин, В.К. Белецкий и др. относили микроглию к одной из разновидностей нейроглии мезенхимного гистогенетического происхождения. следует отметить, что академики А.А. Заварзин и Н.Г. Хлопин напрямую не занимались изучением гистогенеза и цитофизиологии микроглии, но будучи признанными авторитетами в науке формировали представления о ней в своих трудах. так, А.А. Заварзин в 1941 году писал: «Микроглией являются Гены & Клетки том XIV, № 1, 2019 ИсторИя 13 А рис. 7. Возможные пути цитогенеза микроглии из кроветворных клеток: А - миграция стволовых кроветворных клеток из стенки желточного мешка до формирования гематоэнцефалического барьера; Б - миграция фетальных кроветворных клеток-предшественниц в ходе внутриутробного развития; В - миграция моноцитов из костного мозга в постнатальном периоде, возможно этот процесс может быть активирован при патологии ЦНс. Из [54, 55] с изм. глиальные макрофаги, одна из форм нейроглии. В ЦНс микроглия представлена мелкими, отростчатыми клетками мезенхимного происхождения. Клетки микроглии способны к амебоидному движению, фагоцитируют продукты распада нервной ткани (в частности, в очагах некроза) и посторонние частицы, участвуют в транспорте этих продуктов в околососудистые и подпаутинное пространства, запасают жир» [56]. Н.Г. Хлопин (1940), применив микрокиносъемку для документирования экспериментов in vitro, показал, что клетки микроглии представляют собой элементы нейроглии, но находящейся в особом «активном» состоянии и выполняющей защитную фагоцитарную функцию [57, 58]. Большой вклад в изучение микроглии внес отечественный патоморфолог, профессор рязанского медицинского института Вячеслав Константинович Белецкий (1895-1979). он обосновал и последовательно отстаивал положение о разнородности глии, в которой различал две ткани: собственно нейроглию (одну из частей паренхимы ЦНс) нейроэктодермального гистогенеза и мезоглию - ретикулярную (соединительнотканную) строму, также включающую в себя клетки рио-ортеги (гистиоциты или дендритные макрофаги, клетки Гортега). Ученый говорил не о микроглии рио-ортеги, а о «мезоглии», предпочитая этот, предложенный У. робертсоном термин, подчеркивая таким образом ее мезенхимное происхождение и стромальную функцию [15] и, кажущееся ему родство с олигодендроглией, основанное на одинаковом методе визуализации. В.К. Белецкий расширил понятие о мезоглии, связывая её с мезенхимными производными всего организма, причислял к последней те короткоотростчатые и безот-ростчатые элементы преимущественно белого вещества ЦНс, которые рио-ортега назвал олигодендроглией и отнес к глии эктодермального происхождения. В.К. Белецкий установил, что у куриного эмбриона на 4-й день насиживания яйца удается обнаружить Б В Гены & Клетки том XIV, № 1, 2019 14 ИсторИя свободные гистиоцитарные элементы. Эти подвижные амебоидные клетки проникают в нервную ткань в местах ее соприкосновения с сосудистым сплетением желудочков головного мозга (плексусом) по ходу сосудов сплетения и сосудов мягкой мозговой оболочки. В нервной ткани они подвергаются дифференцировке, образуя клетки как гортеговского типа, так и клетки типа олигодендроглии. В.К. Белецкий особенно подчеркивал наличие переходных форм между олигодендроглией и микроглией, общность динамики их развития и дифференцировки. одновременно В.К. Белецкий показал гистиоциты стромы сосудистого сплетения, гистиоциты мягкой мозговой оболочки, располагающиеся между клетками эндотелия. В.К. Белецкий в своих последующих работах говорил о «мезоглиобластах» - молодых формах мезоглии. При этом он помещал их в общую схему ретикулоэндотелиаль-ной системы («ретикулоэндотелия»), даже несмотря на то, что основоположник разработки этого учения Л. Ашофф не видел среди свойств микроглии достаточных признаков принадлежности к ней [59, 60]. Помимо происхождения, В.К. Белецкий изучал и функции микроглии во время оригинальным способом - по Белецкому [66]. современное фото с микропрепаратов В.К. Белецкого из архива кафедры гистологии, патологической анатомии и медицинской генетики рязанского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова опухолевых, инфекционных, нейродегенеративных и других патологических процессов [15, 61-65]. следует отметить, что к сегодняшнему дню учение о микроглии прошло значительный путь формирования. существующими современными нейроморфологическими методами показана справедливость концепции раннего эмбрионального гемопоэтического происхождения микроглии, что принимается во внимание при анализе гистогенеза, цитофизиологии, регенерации и особое значение имеет в развитии патологии в ЦНс. Напомним, что само выявление микроглиальных клеток как самостоятельной популяции в ЦНс произошло при изучении их в состоянии реактивных изменений при воспалении (В. робертсон, П. рио-ортега, В.К. Белецкий), обусловленном вирусными или бактериальными инфекциями [63, 64, 67]. Исследованиями последнего десятилетия показана колоссальная, а в ряде случаев, определяющая роль микро-глиоцитов в развитии и патоморфогенезе целого ряда заболеваний с поражением ЦНс, среди которых и 3 глобальные проблемы неврологии - рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона [54, 68-70].

About the authors

R. V Deev

I.P. Pavlov Ryazan State Medical University; PJSC “Human Stem Cells Institute"

M. V Dikonenko

S.M. Kirov Military Medical Academy

U. P Grechanik

S.M. Kirov Military Medical Academy

References

Supplementary files