Tkanka łączna obecna jest w każdym miejscu w organizmie człowieka. Ze względu na charakterystyczną budowę pełni ona trzy podstawowe funkcje. Stanowi szkielet i ochronę mechaniczną dla innych tkanek i narządów. Bierze udział w transporcie substancji odżywczych i produktów przemiany metabolizmu ze względu na to, że tworzy naczynia krwionośne. Jej funkcją jest także ochrona organizmu przed różnymi obcymi cząsteczkami np. poprzez ich fagocytozę (wewnątrzkomórkowe niszczenie). Zbudowana jest z istoty międzykomórkowej, w skład której wchodzą istota podstawowa i włókna (elastyczne, retikulinowe i kolagenowe). Dodatkowo składa się z komórek, do których należą między innymi fibroblasty. Jakie mają one właściwości?
Co to są fibroblasty?
Fibroblasty są najliczniejszymi i głównymi komórkami tkanki łącznej właściwej. Stanowią wszechobecną, ale zróżnicowaną populację, która obecna jest w praktycznie każdym narządzie ciała. Ich podstawową funkcją jest tworzenie włókien, utrzymywanie prawidłowego kształtu całych tkanek i narządów, które je zawierają oraz modyfikowanie funkcji tkanki łącznej. Fibroblasty mogą występować między innymi w sercu, płucach, przewodzie pokarmowym, gdzie spełniają wyspecjalizowane funkcje. Co ciekawe badania wykazały, że komórki te, pochodzące z różnych regionów ciała, zachowują się inaczej, co jest związane z odmiennymi funkcjami poszczególnych organów i działających na nie bodźców. Na szczególną uwagę zasługują fibroblasty pochodzące ze szpiku kostnego, ponieważ ta populacja ma zdolność różnicowania się w wiele linii komórkowych i została nazwana komórkami macierzystymi.
Fibroblasty serca stanowią największą populację komórek w sercu i są rozproszone między kardiomiocytami, czyli komórkami mięśniowymi tego narządu. Komórki te biorą udział m.in. w regeneracji po zawale. Powodują wytworzenie tkanki bliznowatej, która stopniowo zastępuje prawidłowo występujące tam komórki mięśniowe. Z czasem proces ten jest tak nasilony, że praca serca zostaje w znacznym stopniu ograniczona. Jest to powód do stosowania specjalnych leków, hamujących włóknienie. Ze względu na to, że fibroblasty są liczną grupę komórek obecnych w wielu miejscach w organizmie, a także mają istotne właściwości, to stanowią przedmiot zainteresowań wielu naukowców.
Jakie są właściwości fibroblastów?
Fibroblasty są uważane za młode, sprawne metabolicznie komórki. Mają one zdolność ruchu. Co więcej, komórki te można łatwo hodować w laboratorium. W tym celu pobiera się niewielki fragment narządu np. skóry i hoduje się na pożywce hodowlanej zawierającej wszystkie niezbędne do życia komórek substancje, w temperaturze 37 stopni Celsjusza w naczyniu szklanym lub plastikowym. Fibroblasty dzieląc się, rozprzestrzeniają się na powierzchni naczynia hodowlanego, tworząc jedną warstwę komórek. Wykorzystywane są one do celów diagnostycznych, naukowych lub do produkcji wielu biologicznie czynnych substancji – leków np. cytokin. Wykazano, że fibroblasty mają bezpośredni wpływ na namnażanie, różnicowanie i syntezę składników macierzy zewnątrzkomórkowej naskórka. Dzięki temu są stosowane w leczeniu oparzeń, przewlekłych owrzodzeń żylnych i kilku innych zastosowaniach klinicznych w dermatologii i chirurgii plastycznej. Powszechne prowadzenie hodowli fibroblastów ma także na celu ograniczenie stosowania zwierząt laboratoryjnych w eksperymentach naukowych.
Jak zbudowane są fibroblasty?
Fibroblasty najczęściej mają wrzecionowaty kształt z kilkoma wypustkami. Zawierają jedno okrągłe owalne jądro komórkowe. Cytoplazma jest zasadochłonna, dlatego wybarwia się hematoksyliną i eozyną (barwnikami wykorzystywanymi do tworzenia preparatów) na fioletowo.
Ryc. 1: Fibroblasty
Podział fibrobplastów
Wśród fibroblastów możemy wyróżnić:
- Miofibroblasty, w których cytoplazmie obecne są liczne kompleksy aktyny- miozyny. Dzięki temu mają zdolność kurczenia i rozkurczania się. Występują w wielu narządach, ale szczególnie dużo jest ich w kosmkach jelitowych, gdzie dzięki swoim właściwościom powodują rozszerzenie naczyń tam występujących. Warunkuje to prawidłowe wchłanianie substancji odżywczych z jelita.
- Melanofory. Zawierają one ziarenka brunatnego barwnika – melaniny. Występują one licznie w tęczówce, naczyniówce oka, w skórze narządów płciowych zewnętrznych i brodawce sutka.
- Fibrocyty, które są mniejszymi i starszymi postaciami fibroblastów.
Jakie funkcje pełnią fibroblasty?
Funkcje fibroblastów są szczególnie związane z tkanką łączną właściwą. Ważne jest zrozumienie jej budowy, co pozwoli na wykazanie dużej roli omawianych komórek. Tkanka łączna oprócz elementów komórkowych zawiera również istotę międzykomórkową, która składa się z istoty podstawowej i włókien. Dodatkowo obecne są w niej liczne naczynia krwionośne. Macierz zawarta pomiędzy komórkami zbudowana jest z proteoglikanów, które syntezowane są przez fibroblasty. Dzięki temu, że cząsteczki te, łącząc się z kwasem hialuronowym, mają zdolność związania dużej ilości wody, tworząc z istoty podstawowej rodzaj żelu podtrzymującego komórki i włókna. Stwarza to dogodne podłoże dla ruchu m.in. dla fibroblastów. Przesuwają się one do miejsc uszkodzenia tkanek, gdzie biorą udział w procesach naprawczych poprzez syntezę składników istoty podstawowej i kolagenu. W wyniku nagromadzenia się włókien kolagenowych wytwarza się blizna. Co więcej, fibroblasty mają zdolność do wytwarzania proteinaz, które odpowiedzialne są za ciągłą przebudowę i organizację istoty podstawowej. Jest to niezbędne do zachowania jej funkcjonalności.
Warto również wspomnieć, że w istocie międzykomórkowej krąży płyn tkankowy (z krwi do tkanki łącznej i z powrotem do krwi), a wraz z nim substancje odżywcze i metabolity. Stwarza to system transportowy, za którego pomocą substancje docierają do wszystkich części narządów zawierających tkankę łączną. Istota międzykomórkowa działa również jako filtr zatrzymujący wiele szkodliwych cząsteczek.
Czy wiesz że: fibroblasty można przekształcić w komórki macierzyste, czyli takie, które różnicują się w różne typy komórek? Technologia ta została nagrodzona nagrodą Nobla w 2012 roku.
Fibroblasty są często używane jako komórki odżywcze do hodowli innych typów komórek. Dzięki swojej zdolności do uwalniania czynników wzrostu i proliferacji w miejscach zapalenia, fibroblasty odgrywają kluczową rolę w gojeniu ran, naprawie tkanek i ich przebudowie. Jako komórki niedojrzałe mogą one różnicować się w inne komórki tkanki łącznej, takie jak chondroblasty (komórki tkanki chrzęstnej) i osteoblasty (komórki tkanki kostnej).
Jak zapobiegać starzeniu się skóry?
Wiele z informacji dotyczących roli komórek w procesie starzenia się pochodzi właśnie z badań fibroblastów skóry. Wynika to z łatwej ich dostępności i hodowli. Ponadto ludzka skóra jest głównym wskaźnikiem starzenia. Staje się wtedy wiotka, szorstka, pomarszczona i pojawiają się na niej nierównomierne przebarwienia. Jest to związane ze spadkiem ilości włókien elastycznych i kolagenowych. Ze względu na to, że skóra pokrywa nasze ciało i ma codzienny kontakt ze środowiskiem, to podatna jest na dwa rodzaje starzenia: wewnętrzne jak i wywołane przez czynniki zewnętrzne. Procesom tym podlegają również fibroblasty, co zostało dowiedzione już w 1996 roku przez Gilchresta, naukowca ze Stanów Zjednoczonych.
W skórze, a dokładnie w fibroblastach zostały zidentyfikowane receptory dla estrogenów. Badania wykazały, że estrogeny działają pozytywnie na produkcję i zawartość kolagenu w skórze, co powoduje jej pogrubienie i wzrost elastyczności. Niedobór estrogenów występujący w okresie menopauzy ma niekorzystny wpływ na skórę. W pierwszych 5 latach po menopauzie dochodzi do spadku zawartości kolagenu w skórze o około 30%. Wyraża się to przede wszystkim ścieńczeniem skóry i obniżeniem jej elastyczności.
Zapamiętaj: Fibroblasty są najliczniejszymi i głównymi komórkami tkanki łącznej właściwej.
Fakt, że fibroblasty mają zdolność do produkcji czynników wzrostu, zainteresował naukowców zajmujących się badaniem skóry. Ze względu na to, że substancje te są białkami regulatorowymi, które pośredniczą w ważnych szlakach sygnałowych i działają na procesy regeneracji i naprawy komórek to zaczęto prowadzić badania dotyczące roli fibroblastów w procesach przeciwdziałania starzeniu się skóry. Wykazano, że czynniki wzrostu tych komórek odgrywają istotną rolę w terapii przeciwstarzeniowej, ponieważ związane są z aktywacją syntezy kolagenu i elastyny odpowiedzialnych za odporność i elastyczność skóry. Na rynku są różne kremy zawierające FGF, czyli czynniki wzrostu fibroblastów. Jednak potrzebne są dalsze badania, aby w pełni zrozumieć mechanizmy ich działania. Pozwoliłoby na opracowanie skuteczniejszego bezpieczniejszego i jeszcze lepiej działającego produktu farmakologicznego wykorzystywanego w medycynie estetycznej. Należy pamiętać, że głównym czynnikiem wpływającym na starzenie się skóry jest promieniowanie UV, które jest jedną ze składowych widma światła słonecznego. Mamy z nim kontakt nie tylko latem, ale również zimą. Dlatego zalecane jest stosowanie filtrów przeciwsłonecznych codziennie i o każdej porze roku.
Jak wynika z powyższego artykułu, fibroblasty to komórki o różnorakich funkcjach. Wiele z nich nadal jest nie do końca zbadanych. Z tego powodu są punktem zainteresowań wielu naukowców na całym świecie. Ponadto najnowsze doniesienia dają nadzieję, że ich zastosowanie zarówno w leczeniu chorób, jak i w medycynie estetycznej będzie się powiększać i być może w przyszłości będą stanowić rozwiązanie dla wielu problemów.