Funkčná morfológia novo objavených telocytov v ženskom pohlavnom systéme

Souhrn

Medzi kľúčové objavy posledných rokov patrilo objavenie telocytov. Tieto bunky väziva majú mimoriadne dlhé výbežky, ktorými vytvárajú funkčne prepojené priestorové siete. Svojimi výbežkami navzájom kontaktujú a funkčne spájajú bunky imunitného systému, nervové vlákna a hladké svalové bunky. Nachádzajú sa aj v rôznych častiach ženského pohlavného systému, pričom môžu mať špecificky významné funkcie, ktoré sumarizujeme v našom literárnom prehľade. Okrem iných regulujú peristaltické pohyby svaloviny vo vajíčkovodoch, pričom ich znížená aktivita, napr. pri zápalových ochoreniach alebo pod vplyvom endometriózy, spôsobuje poruchy transportnej funkcie vajíčkovodov, vyúsťujúce do neplodnosti alebo tubárnej gravidity. V myometriu maternice majú na starosti jednak reguláciu kontrakcie svaloviny (pri vypudení menštruačnej krvi alebo pri pôrode), ale podieľajú sa i na imunologickom dohľade počas implantácie embrya. Ďalšie hypotézy naznačujú ich úlohu pri involúcii maternice post partum. Ich funkcia v pošve zatiaľ nie je objasnená, ale pravdepodobne sa podieľajú na tvorbe pomalých kontrakčných vĺn počas pohlavného styku. V mliečnej žľaze sa predpokladá ich funkcia pri regulácii bunkovej proliferácie a apoptózy, preto môžu hrať úlohu aj pri vzniku a rastu karcinómov. V placente možno monitorujú a regulujú prietok krvi chóriovými klkmi a podieľajú sa na etiopatogenéze preeklampsie. Všetky spomenuté funkcie telocytov sú však len na úrovni hypotézy a boli publikované v nedávnej minulosti. Preto až ďalšie výskumy potvrdia, či táto novo objavená bunková populácia hrá naozaj kľúčovú úlohu vo všetkých spomenutých procesoch, alebo je to len snaha vedcov objasniť neznámu príčinu vzniku niektorých chorobných stavov v gynekológii a pôrodníctve. Náš literárny prehľad dopĺňame vlastnými originálnymi mikrofotografiami dokumentujúcimi telocyty v rôznych orgánoch ženského pohlavného systému.

KĽÚČOVÉ SLOVÁ:
telocyty, Cajalovým-bunkám podobné bunky, myometrium, vajíčkovody, pošva, mliečna žľaza, placenta

ÚVOD

Vďaka obrovskému pokroku v oblasti mikroskopickej techniky prevláda v laickej, ale možno aj v odbornej verejnosti predstava, že v súčasnosti už nemožno v ľudskom tele objaviť nový orgán či tkanivo alebo bunku. Veď za dlhé desaťročia a storočia už musí byť každá jedna súčasť tela dokonale preskúmaná. Pritom práve výskum stavby ženského pohlavného systému priniesol v ostatných rokoch prekvapujúce závery. Prvým prekvapujúcim zistením boli výsledky dlhoročnej práce bratislavského patológa Milana Zaviačiča, ktorý potvrdil, že drobné žliazky v okolí ženskej močovej rúry (predtým známe ako Skeneho parauretrálne žliazky) sú morfologickým ako aj funkčným ekvivalentom mužskej prostaty [49]. Profesor Zaviačič zaviedol do praxe nový pojem „ženská prostata“, pričom sa tento termín (prostata feminina) dostal už aj do medzinárodne akceptovanej Terminologia Histologica [18]. Druhým prekvapujúcim objavom posledného desaťročia boli zistenia, že v orgánoch ženského pohlavného systému, ako aj v iných častiach ľudského tela, sa nachádzajú doteraz nerozpoznané bunky s mimoriadne dlhými výbežkami. Tieto bunky pravdepodobne zodpovedajú za koordináciu činnosti hladkej svaloviny vo vajíčkovodoch a v maternici, pomáhajú v procesoch rastu a involúcie mliečnej žľazy a môžu sa podieľať na regulácii prietoku krvi placentou. Spomenuté novo objavené bunky sú dnes známe ako telocyty [33]. V našej prehľadovej práci prinášame súhrn najnovších poznatkov o telocytoch v ženskom pohlavnom systéme so zameraním na možné praktické využitie týchto poznatkov v gynekologicko-pôrodníckej praxi.

METÓDY PRÁCE

K potrebám prehľadovej povahy nášho článku a jeho osvetovému zameraniu sme prispôsobili aj metódy práce. Pracovali sme s odbornými databázami PubMed/Medline, SCOPUS a Web of Knowledge. Zámerne sme sa v rámci našej témy zamerali na kontroverzné otázky, čerpali sme z diskusií i odpovedí na články iných kolegov a snažili sme sa v článku pokryť maximálnu množinu názorov, o ktorých panuje (často kritickým odborným dialógom vybojovaný) konsenzus. Niekedy sme však túto arbitrárne stanovenú čiaru prekročili a dovolili sme si ísť v názoroch ďalej, ak sa nám ten-ktorý úsudok zdal, i podľa našich doterajších odborných vedomostí a skúseností, ako najlepší, napriek tomu, že o ňom ešte nepanuje stopercentná odborná zhoda. Literárny prehľad dopĺňame vlastnými mikrofotografiami znázorňujúcimi telocyty vo vajíčkovodoch, maternici, mliečnej žľaze a placente. Telocyty sme identifikovali metódami imunohistochémie, pomocou protilátok proti receptoru transmembránovej proteínovej kinázy c-kit (CD117). Výsledný reakčný produkt imunohistochemickej reakcie sme zvýraznili diaminobenzidínom do hneda.

OD CAJALOVÝM BUNKÁM PODOBNÝCH BUNIEK KU TELOCYTOM

Laureátmi Nobelovej ceny za fyziológiu alebo medicínu boli v roku 1906 dvaja neurohistológovia, Talian Camillo Golgi a Španiel Santiago Ramón y Cajal. Obaja získali toto významné ocenenie za svoj prínos vo výskume mikroskopickej anatómie nervového systému. Možno dokonca povedať, že pred Golgim a Cajalom vedný odbor, ktorý dnes poznáme ako „neurovedy“, v podstate neexistoval [3]. Ramón y Cajal však objavil aj špecifické bunky, ktoré sa nachádzajú v stene čreva a boli vsadené v riedkom väzive medzi nervovými gangliami a hladkými svalovými bunkami. Cajal ich považoval za nezrelé neuróny, nakoľko sa (podobne ako neuróny) dali vizualizovať impregnáciou soľami striebra aj farbením metylénovou modrou [33]. V tom čase však exaktná štruktúra a funkcia týchto buniek zostala otázna. Až približne po pol storočí sa metódami elektrónovej mikroskopie podarilo „opätovne“ objaviť v stene tráviacej rúry bunky, ktoré by mohli zodpovedať pôvodným Cajalovým intersticiálnym neurónom. Nakoľko však bolo jednoznačné, že tieto bunky nie sú skutočné nervové bunky, pomenovali sa ako „Cajalove intersticiálne bunky“. Funkčne sa spolupodieľajú na koordinácii peristaltických pohybov tráviacej rúry [17, 44] a pri ich malígnej tranformácii sú podkladom pre vznik gastrointestinálnych stromálnych tumorov [21].

Prítomnosť buniek podobných Cajalovým bunkám však nie je obmedzená len na svalovú vrstvu steny tráviacej trubice, ale tieto bunky sa nachádzajú vo väčšine tkanív a orgánov človeka. V niektorých orgánoch participujú na procesoch regenerácie [2], napríklad v pečeni [25], koži [7] alebo v myokarde srdca [43]. V niektorých prípadoch môžu Cajalovým bunkám podobné bunky zohrávať signalizačnú funkciu a svojimi výbežkami vzájomne prepájajú bunky imunitného systému, nervové zakončenia a svalové bunky [16]. Často slúžia ako „udávači kroku“ (pacemaker) pri koordinovanej činnosti svaloviny, ako tomu je v žlčníku [26], močovom mechúry [36] alebo vo vývodoch exokrinnej časti pankreasu [28]. Intersticiálne boli Cajalovým bunkám podobné bunky objavené aj v orgánoch ženského pohlavného systému, prvýkrát v roku 2005 v stene maternice [8, 15] a vo vajíčkovodoch [29, 39], s krátkym odstupom aj v pošve [40], mliečnej žľaze [30] a placente [41]. Nakoľko označenie buniek – Cajalovým bunkám podobné bunky – je príliš dlhé a nepraktické, Popescu a Faussone-Pellegrini [33] ich pomenovali telocyty. Zaujatého čitateľa ešte určite napadá otázka, ako je možné, že takáto rôznorodá bunková populácia lokalizovaná v rôznych orgánoch tela nebola objavená skôr? Samotný objaviteľ telocytov, profesor Laurențiu Mircea Popescu (1944–2015) z Univerzity medicíny a farmácie v Bukurešti v Rumunsku, to odôvodňuje charakteristickou stavbou týchto buniek. Majú nenápadné, relatívne malé telo, ale mimoriadne dlhé výbežky cytoplazmy, ktorých dĺžka dosahuje desiatky až stovky mikrometrov. Hrúbka ich výbežkov sa pohybuje len okolo 0,2 mikrometra, čo je hranica rozlišovacej schopnosti svetelného mikroskopu [33]. Aj preto sa pri identifikácii telocytov využívajú finančne aj technicky náročné metódy transmisnej elektrónovej mikroskopie [6], prípadne metódy imunohistochémie [45].

TELOCYTY A FUNKCIA MYOMETRIA

V databáze PubMed/Medline nachádzame za posledných desať rokov až 120 vedeckých alebo prehľadových prác zameraných na telocyty (alebo Cajalovým bunkám podobné bunky). Z toho je však len 10 prác zameraných na výskyt a funkciu týchto buniek v maternici. Telocyty pritom patria medzi dominantné bunky intersticiálneho väziva v rámci myometria, ktoré svojimi výbežkami vytvárajú husté priestorové siete medzi bunkami hladkej svaloviny [10]. O funkcii telocytov v stene myometria (obr. 1) existujú doposiaľ len hypotézy. Medzi najviac skloňované hypotézy patria:

• Tieto bunky sú senzormi hladiny pohlavných hormónov, nakoľko sa na povrchu telocytov nachádzajú receptory pre progesterón a estrogény [9].
• Zabezpečujú koordináciu kontraktility svaloviny maternice pri pôrode, ale aj pri transporte spermií pred oplodnením, implantácii embrya a pri vyplavení menštruačnej krvi a odumretej funkčnej časti sliznice [22].
• Môžu mať podobnú funkciu ako telocyty v mezentériu a slúžia ako mechanoreceptory zaznamenávajúce ťah a tlak v myometriu [11].
• Svojimi dlhými výbežkami sa spájajú s bunkami imunitného systému [31], a preto sa podieľajú na imunologickom dohľade v maternici, najmä v čase implantácie embrya a počas tehotenstva [11, 35].
• Najvyšší počet telocytov sa nachádza v myometriu po pôrode, preto je predpoklad, že telocyty môžu zohrávať úlohu v involúcii maternice post partum [37].

TELOCYTY A MOTILITA VAJÍČKOVODU

Vajíčkovod (tuba uterina, tuba Falloppii) je orgán, ktorý zabezpečuje transport uvoľneného vajíčka smerom do maternice, transport spermií opačným smerom a ich postupnú aktiváciu (kapacitáciu). Súčasne je miestom, kde dochádza k oplodneniu a ranému vývinu zárodku. Za transportnú funkciu vajíčkovodu zodpovedajú jednak pohyby riasiniek na povrchu epitelových buniek, činnosť svaloviny a prúdenie tubárnej tekutiny [23].

Motilitu svaloviny vajíčkovodu ovplyvňujú receptory pre ovariálne hormóny lokalizované na povrchu hladkých svalových buniek. Tonické sťahy svaloviny vajíčkovodu dokážu dočasne zastaviť transport spermií, alebo v opačnom smere embrya. Druhým typom kontrakcie sú pravidelné a krátke peristaltické vlny, ktoré napomáhajú pri transporte gamét alebo embrya, resp. „premiešavajú“ tubárnu tekutinu s pohlavnými bunkami [14]. V stene vajíčkovodu sa však nachádza aj početná populácia telocytov (obr. 2). Lokalizované sú jednak vo svalovej vrstve, ale sú aj súčasťou väziva sliznice [39, 45]. Podľa Cretoiua et al. [9] exprimujú telocyty vajíčkovodov na svojom povrchu receptory pre steroidné hormóny. To by mohlo napovedať o ich senzorickej funkcii pri kontrole peristaltických pohybov svaloviny vajíčkovodu – zrýchlenie peristaltiky vplyvom estrogénov, spomalenie vplyvom progesterónu. Aj ich samotná lokalizácia napovedá o ich regulačnej funkcii, nakoľko telocyty sú so svojimi výbežkami v tesnom kontakte nielen medzi sebou, ale aj s bunkami hladkej svaloviny, nervovými vláknami a krvnými kapilárami. Medzi plazmatickou membránou telocytov a membránou iných buniek sú vytvorené medzibunkové komunikačné kanáliky známe ako nexy (gap junctions) [32]. Telocyty vajíčkovodov prenášajú impulzy na okolité svalové elementy nie len pomocou týchto nexov, ale predpokladá sa aj parakrinný mechanizmus regulácie. Tieto prvotné domnienky môžu mať významné klinické využitie, napríklad pri vysvetlení príčin neplodnosti bez zjavného poškodenia vajíčkovodu.

K poškodeniu distribúcie a funkcie telocytov dochádza pri rôznych patologických stavoch, s ktorými sa gynekológovia každodenne stretávajú vo svojich ambulanciách. Z najdôležitejších výsledkov iných autorov vyberáme:

• Vo svalovine vajíčkovodov žien s endometriózou a tubárnou graviditou sa nachádza štatisticky významne menej telocytov, ktoré svojimi výbežkami cytoplazmy nevytvárajú bohaté priestorové siete [46].
• Na animálnych modeloch Dixon et al. [12] dokázali, že infekcia Chlamydia muridarum u myší (obdoba infekcie Chlamydia trachomatis u ľudí) spôsobuje pokles počtu telocytov v stene vajíčkovodu. K poklesu týchto buniek dochádza zrejme kvôli toxickým produktom makrofágov väziva vajíčkovodov ako imunitná odpoveď na chlamýdiovú infekciu [13].
• Na potkanovi sa tiež podarilo dokázať pokles počtu telocytov vo vajíčkovode pri akútnej salpingitíde [47] a pri postihnutí vajíčkovodu endometriózou [48].

Citované štúdie naznačujú, že pokles počtu telocytov v prípade zápalových ochorení vajíčkovodov alebo pri endometrióze sa podieľa na poškodení transportnej funkcie vajíčkovodov (klinicky sa prejavujúcej ako infertilita alebo tubárna gravidita). Zostáva však otázne, či je samotný pokles telocytov ozaj kľúčovým v patomechanizme vyúsťujúcom do poškodenia transportnej funkcie vajíčkovodov, alebo je len sprievodným znakom zápalom poškodeného bunkového mikroprostredia steny vajíčkovodu.

TELOCYTY V STENE POŠVY

Pošva (vagina) je kontraktilný orgán, ktorý vo svojej stene obsahuje hladkú svalovinu. Zohráva ústrednú úlohu počas pohlavného aktu, aj počas pôrodu. Novšie štúdie dokazujú, že stena pošvy je elektricky aktívna a tvoria sa v nej pomalé kontrakčné vlny, ako aj akčné potenciály. Podobne táto štúdia poukazuje na to, že počas pohlavného styku roztiahnutá stena pošvy ovplyvňuje centrum, ktoré má pacemakerovú aktivitu v jej stene, čím znásobuje tvorbu pomalých kontrakčných vĺn, ktoré dopomáhajú k lepšiemu prežívaniu sexuálneho vzrušenia [38]. Avšak autori tohto výskumu nedefinujú lokalizáciu zdroja tvorby rytmických vĺn v rámci steny pošvy.

Shafik et al. [40] posudzoval vzorky pošvy z 28 ženských kadáverov rôzneho veku. Vo svalovej vrstve pošvy objavili c-kit pozitívne bunky, ktoré sa tu vyskytovali buď jednotlivo, alebo vytvárali menšie zoskupenia. Ich morfológia – početné výbežky cytoplazmy a pozitivita na c-kit vnucuje predpoklad, že sa pravdepodobne jedná o populáciu telocytov, ktoré by mohli v stene pošvy zohrávať úlohu prirodzených pacemakerov. Význam týchto buniek vo vzťahu k regulácii motility svaloviny pošvy si však vyžaduje ešte ďalšie štúdie.

TELOCYTY V STRÓME MLIEČNEJ ŽĽAZY

V roku 2005 sa prvýkrát dokázala prítomnosť telocytov aj v stróme mliečnej žľazy [30, 34]. Následne Gherghiceanu a Popescu [20] vypracovali „zlatý štandard“ pre identifikáciu týchto buniek pomocou transmisného elektrónového mikroskopu, z ktorého vyberáme najdôležitejšie poznatky:

• Telocyty sú lokalizované vo väzive medzi tubulo-alveolárnymi žľazami.
• Telocyty majú zvyčajne dva až tri výbežky cytoplazmy, dĺžka výbežkov je niekoľko desiatok až stoviek mikrometrov. Týmito výbežkami vytvárajú priestorovú sieť.
• Približne 2,5 % objemu cytoplazmy buniek zaberajú membránou obalené sekrečné mechúriky, kaveoly.
• Mitochondrie tvoria približne 10 % objemu cytoplazmy buniek.
• Endoplazmatické retikulum zaberá približne 1–2 % objemu cytoplazmy buniek, je skôr hladké, ale môže byť aj granulované.
• Prítomné sú všetky štruktúry cytoskeletu, teda intermendiárne filamentá, mikrofilamentá aj mikrotubuly.
• Myozínové hrubé filamentá nie sú detekovateľné.
• Bazálna lamina je prítomná len niekedy.
• Bunkové spojenia typu nexov (gap junctions) sú prítomné pri spojení s hladkými svalovými bunkami.
• Bunky vytvárajú spojenia s imunoreaktívnymi bunkami, krvnými kapilárami, nervovými vláknami, epitelovými bunkami, aj hladkými svalovými bunkami.

Telocyty sú však súčasťou nielen normálnej strómy mliečnej žľazy (obr. 3), ale vyskytujú sa aj v nádoroch mliečnej žľazy. Mou et al. [27] predpokladajú, že svojimi výbežkami priamo vplývajú na nádorové bunky, stimulujú ich proliferáciu a zároveň potláčajú apoptózu. Je pritom všeobecne známe, že práve tieto faktory, spoločne aj s hypoxiou, zásadne vplývajú na biologické vlastnosti karcinómu prsníka [1, 19].

TELOCYTY V CHÓRIOVÝCH KLKOCH PLACENTY

Suciu et al. [41, 42] po použití metód vitálneho farbenia, impregnácie soľami striebra, elektrónovej mikroskopie, kultivácie v bunkových kultúrach a metód imunohistochémie (obr. 4) dokázali prítomnosť telocytov v choriových klkoch placenty. Význam týchto buniek pre normálnu funkciu placenty zostáva otázny. Samotní objavitelia týchto buniek ponúkajú niekoľko vysvetlení ich funkcie:

• Intercelulárna signalizácia – nakoľko sú tieto bunky svojimi výbežkami v tesnom spojení s krvnými cievami a zároveň aj s inými bunkami strómy chóriových klkov, predpokladá sa ich aktivita pri regulácii funkcií rôznych buniek placenty.
• Imunologický dohľad – nakoľko výbežky telocytov často spájajú medzi sebou viacero Hofbauerových buniek (špecializované makrofágy), predpokladá sa aj ich imunologická funkcia.
• Senzorická funkcia – podobne ako v stene vajíčkovodu alebo maternice by mohli telocyty slúžiť ako senzory hladiny steroidných hormónov.
• Endokrinná aktivita – telocyty by mohli zohrávať aj význam pri sekrécii hormónov, ako napríklad pri placentíne objavenom Komanom et al. [24].

Placenta nie je inervovaná, preto Bosco et al. [4] predpokladajú, že sieť výbežkov telocytov slúži na vedenie signálov, ktoré sa môžu podieľať na regulácii prietoku krvi cievami plodu a na raste alebo skracovaní chóriových klkov. Predpokladajú dokonca, že telocyty lokalizované vo svalovej vrstve ciev plodu slúžia ako senzory prietoku krvi a ischémie/hypoxie. Novšie výskumy však prinášajú nové, až prekvapujúce závery. Tie však bude treba potvrdiť ešte v nasledujúcich rokoch. Vo svojej ďalšej práci totiž Bosco et al. [5] prezentujú hypotézu ohľadom etiopatogenézy preeklampsie, pri ktorej okrem endotelovej dysfunkcie a zvýšenej apoptózy buniek trofoblastu predpokladajú aj úlohu narušenej činnosti telocytov chóriových klkov.

ZÁVER

V ostatnom desaťročí počet prác týkajúcich sa telocytov v rôznych orgánoch ľudského tela výrazne narastá. Predpokladá sa, že tieto novo objavené bunky tvoria aj dôležitú súčasť rôznorodého bunkového mikroprostredia v orgánoch ženského pohlavného systému. Mnoho autorov im pripisuje význam pri vzniku patologických stavov, ktoré doteraz biomedicínsky výskum nedokázal vysvetliť. Odborníci študujúci telocyty predpokladajú ich význam napríklad v poškodení transportnej funkcie vajíčkovodov, raste karcinómu prsníka alebo vzniku preeklampsie. V koncipovaní týchto záverov však treba byť opatrný. Je totiž málo pravdepodobné, že len nesprávna funkcia jednej bunkovej populácie zodpovedá za takúto širokú paletu chorobných stavov. V každom prípade sme však chceli poukázať na skutočnosť, že aj vo výskume morfológie ženského pohlavného systému sa stále objavujú nové výsledky, nad ktorými je potrebné sa zamyslieť.

Korespondující autor:

Doc. RNDr. Ivan Varga, PhD.

Ústav histológie a embryológie LF UK

Sasinkova ulica 4

811 08 Bratislava 1

Slovensko

e-mail: ivan.varga@fmed.uniba.sk