Стресс и патология

Феномен прижизненных флуктуаций размеров клеток и их ядер известен давно. Еще в 30-х годах ХХ в. В. Якоби выявил некую кратную функцию колебаний их объема. Подвергая вариационно-статистическому анализу большие массивы данных кариометрических исследований, он установил, что кривые распределения размеров ядер во многих случаях имеют несколько максимумов, абсолютные величины которых относятся друг к другу в пропорции 1:2:4:8 и т. д. На этом основании В. Якоби сделал вывод, что рост ядер, а следовательно, и клеток происходит путем многократного удвоения их объема [319, 320]. Так был сформулирован достаточно общий «закон ритмического роста клеток» или «закон ритмического удвоения объема ядер», отражающий, как оказалось позже, полиплоидизацию соматических клеток в процессе развития организма [321].

Однако вскоре выяснилось, что существуют и отклонения от этого закона, выражающиеся в иных пропорциях роста клеток, при которых вершины вариационных кривых занимают промежуточное положение между кратными максимумами, постулируемыми схемой Якоби [9, 79]. Поскольку подобные сдвиги кариограмм были зафиксированы при действии ультрафиолетовых лучей [442] и некоторых гормонов, Е. Вермель связал их с изменением функционального состояния клеток-мишеней.

Полемизируя с Е. Вермелем, В. Якоби пытался вначале объяснить обнаруженные оппонентами отклонения от ожидаемых величин объемов ядер наличием изменчивости ядер внутри одного класса [320], а позже тем, что изменения функционального состояния клеток все равно ведут к развитию полиплоидных клеточных элементов [321].

В свою очередь Г. Хертвиг предложил совершенно иной вариант объяснения, который заключается в том, что, по его мнению, в зависимости от функционального состояния клетки ее ядро может впитывать жидкость из цитоплазмы до тех пор, пока уже не объем, а поверхность ядра удвоится. Исходя из элементарных геометрических расчетов он показал, что при удвоении поверхности ядра его объем увеличится не в 2, а в  раза, что по отношению к двукратному объему ядер следующего класса составит: , т. е. в этом случае имеет место формирование промежуточного класса ядер с увеличением объема всего в 1,4 раза [311].

Эта идея нашла свое выражение и дальнейшее развитие в концепции о так называемом набухании и сморщивании ядер клеток при усилении и ослаблении их органоспецифической функции – выработка секретов и гормонов, нервная деятельность, мышечное сокращение и т. п. Согласно А. Беннингхофу, при усилении функциональной активности клеток белки их кариоплазмы подвергаются усиленному окислению и распаду, вследствие чего общее количество частиц в ядре возрастает, осмотическое давление повышается и объем ядра увеличивается на 30–40 % за счет насыщения кариоплазмы водой. Напротив, при угнетении жизнедеятельности клеток размеры частиц ядерных коллоидов увеличиваются, осмотическое давление внутри ядра падает, и ядро несколько уменьшается за счет отдачи воды в цитоплазму [224].

Если описанные флуктуации размеров ядра специализированной клетки носят функциональный характер и зависят от объема выполняемой ею работы, это означает, что они должны быть прямо связаны с функциональным циклом клетки (активность – покой), который определяется генетически детерминированными суточным и сезонным ритмами, а также частотой падающей на нее рабочей нагрузки. Действительно, уже давно известно, что у крыс и мышей ночью в период бодрствования ядра клеток печени [250], почек [335], коры надпочечников [385] и других тканей гораздо крупнее, чем днем, когда животные спят. Отмечены сезонные колебания величин ядер кортикоцитов у крыс [385] и морских свинок [263].

Исходя из того, что синхронизация суточных и сезонных биоритмов осуществляется стрессорными гормонами [17], которые выполняют роль своеобразного метронома биологических функций, можно было ожидать, что объем ядер клеток органов-мишеней должен ежечасно и сиюминутно лимитироваться напряженностью гормонального фона.

По данным Е. Тонуцци, активация гипофизадреналовой системы при моделировании стресса (голод, охлаждение, введение дифтерийного токсина и др.) приводит к резкому увеличению размера клеток пучковой зоны коры надпочечников и укрупнению их ядер. Угнетение этой системы путем экстирпации гипофиза дает противоположный эффект. У гипофизэктомированных животных аналогичные стрессорные раздражения уже не активируют адреналовые железы и соответственно не вызывают увеличения кортикоцитов и их ядер [423].