Реферат: Миграция клеток и воспаление
Селетины - группа лейкоцитарных и эндотелиальных молекул межклеточной адгезии, которые связываются с углеводами
Группа селектинов включает Е-селектин, Р-селектин и L-селектин, экспрессируемые на эндотелии, тромбоцитах и некоторых типах лейкоцитов соответственно. Молекулы селектинов пронизывают мембрану и имеют ряд внеклеточных доменов, гомологичных доменам регуляторных белков комплемента, например фактору Н.
Внеклеточная часть их молекул содержит также домен, близкий по структуре рецептору для фактора роста эпидермиса, и Н-концевой домен, обладающий лектиноподобными свойствами, т.е. связывающий углеводные остатки. Соответственно этому в состав лигандов, с которыми связываются селектины, входят углеводы.
Лиганды селектинов - это углеводные компоненты различных гликопротеинов лимфоцитарной и эндотелиальной поверхности
Углеводные лиганды для селектинов встречаются в структуре разнообразных белков. Так, многочисленные О-связанные углеводные остатки, которые служат лигандами для лимфоцитарного L-селектина, содержит гликопротеин Sgp-200, экспрессируемый на эндотелии ВЭВ. L-селектины могут также связываться с углеводами в составе MAdCAM-l, который экспрессирован на эдотелии ВЭВ лимфоидных образований в слизистых оболочках. Эти гликопротеины, названные в соответствии с их функцией сосудистыми адрессинами, присутствуют главным образом на клетках ВЭВ в лимфоидных тканях, но могут быть индуцированы при хроническом воспалении и в других участках организма.
Е - и Р-селектины, экспресспруемые на активированных эндотелиоцитах, связываются с сиалированной формой углеводной детерминанты Lex , ассоциированной с белком CD 15, который присутствует на лейкоцитах многих субпопуляций. В результате этого связывания движение лейкоцитов с током крови прекращается н наступает первая фаза миграции.
Механизмы клеточной миграции
Выход лейкоцитов из сосудистою русла через эндотелий происходит в несколько этапов.
• Краевое стояние: движение лейкоцитов по венуле замедляется и они катятся по эндотелию. Это обусловлено в основном взаимодействием селектинов с углеводными лигандами.
• Активация: остановленные лейкоциты подвергаются воздействию цитокинов, хемотаксических агентов, компонентов поверхности эндотелия и внеклеточною матрикса.
Миграция лейкоцитов к очагу воспаления Нейтрофилы появляются в очаге острого воспаления на его ранней стадии, и отчасти это обусловлено индукцией цитокинами экспрессии Е-селектина на поверхности эндотелия в этой области. Стимуляция клеток эндотелия invitro такими цитокинами, как, например, фактор некроза опухолей б или интерлейкин I индуцирует Экспрессию Е-селектина спустя 4-12 ч, а через 24 ч она прекращается; аналогичным образом invivo эта молекула межклеточной адгезии появляется на ранней стадии воспалительной реакции. Клетки, трансфицированные геном Е-селектина, экспрессируют его в значительном количестве, приобретая при этом выраженную способность связывать нейтрофилы. Все эти данные указывают, что остановка нейтрофилов при участии Е-селектина - это первая необходимая стадия их миграции.
Важную роль в миграции нейтрофилов, лимфоцитов и моноцитов выполняют также экспрессируемые на лейкоцитах Р2 -интегрины LFA-I и CR3, которые связываются с эндотелиальными молекулами межклеточной адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов. Так, LFA-1 связывается с [САМ-1 и [САМ-2 на эндотелии сосудов.
В результате прикрепления лейкоцитов и мобилизации интегринов повышается аффинность лейкоцитарных интегринов, которые взаимодействуют с эндотелиальными молекулами межклеточной адгезии и активируют клетку для миграции.
Миграция: при участии нового набора молекул адгезии лейкоциты связываются с базальной мембраной эндотелия и проникают сквозь нее.
Лизис: мигрирующие клетки выделяют ферменты, лизирующие коллаген и другие компоненты базальной мембраны эндотелия; это позволяет лейкоцитам проникнуть в ткань.
Молекулы межклеточной адгезии регулируют прилипание лейкоцитов и прохождение их через эндотелий
Для каждого типа перемещения клеток характерно участие специфического набора молекул адгезии и хемотаксических агентов.
культуре клетки эндотелия конститутивно синтезируют 1САМ-2; в связи с этим высказано предположение, что именно данный белок определяет фоновый уровень связывания лимфоцитов с эндотелием различных типов invivo. Например, уровень экспрессии 1САМ-2 на эндотелии мозговых сосудов в норме относительно низок и этому соответствует весьма незначительная трансэндотелиальная миграция лимфоцитов. Напротив, экспрессия 1САМ-1, в норме низкая на поверхности эндотелия, может быть резко повышена цитокинами. В условиях invitro индуцированная экспрессия ICAM-1 наблюдается в период 8-96 ч после стимуляции, что соответствует более позднему прибытию в очаг воспаления invivo лимфоцитов и моноцитов. Роль CR3 в привлечении фагоцитов показали опыты invivo с использованием антител анти-СРчЗ, которые, как было при этом установлено, подавляют миграцию данных клеток. У больных с дефицитом лейкоцитарной адгезии, подверженных в результате слабого накопления фагоцитов тяжелым инфекционным заболеваниям, отмечена недостаточность всех р2 -интег-ринов. Следует отметить, что CR3 и LFA-1 связываются с разными участками 1САМ-1.
Нормальная миграция лейкоцитов Описанные выше молекулы, регулирующие миграцию клеток в область воспаления, необходимо отличать от молекул, ответственных за нормальную миграцию лимфоцитов. Непримированные лимфоциты экспрессируют L-селектин, обеспечивающий связывание с углеводными лигандами на эндотелии ВЭВ в лимфоидных образованиях слизистых оболочек и в периферических лимфоузлах. Останавливаясь, например, в пейеровой бляшке, они могут связываться при участии интегрина б4 в7 с MAdCAM-l на поверхности эндотелия. Поскольку интегрин б4 в7 обеспечивает миграцию лимфоцитов в лимфоидную ткань слизистых оболочек, а интегрин б4 в - связывание с VCAM-1 на активированном эндотелии или с фибронектином во внеклеточном матрик-се, экспрессия той или другой из этих молекул означает различное направление миграции - непримированных лимфоцитов в нормальную лимфоидную ткань или активированных Т-клеток в очаг воспаления.
Взаимодействие лейкоцитов с внеклеточным матриксом Пройдя сквозь эндотелий сосуда и проникнув в ткань, лейкоциты неминуемо должны взаимодействовать с белками внеклеточного матрикса, а также с клетками ткани. Покинувшие кровеносный сосуд лимфоциты сразу теряют в результате энзиматического расщепления уже ненужный им L-селектин. Происходит смена функционального фенотипа: циркулировавшая клетка становится приспособленной к перемещению в тканях.
Многие из молекул лейкоцитарной поверхности, обеспечивающих взаимодействие с внеклеточным матриксом, входят в группу вй-интегринов; они названы "очень поздними антигенами", поскольку впервые были идентифицированы на поверхности Т-клеток в поздней стадии активации. Теперь все вй-интегрины называют VLA, хотя большинство их присутствует не только на лимфоцитах. Эта группа включает рецепторы для коллагена, ламинина и фибронектина. Сам факт появления некоторых из этих молекул, означающий отдаленный результат активации лимфоцитов, свидетельствует о выполнении клетками некой программы днфференцировки, в которой взаимодействие с внеклеточным матриксом - это один из наиболее поздних этапов.
Хемотаксические молекулы стимулируют лейкоциты к миграции и определяют ее направление
Интегрины, с помощью которых лейкоциты проникают сквозь эндотелий, присутствуют на клеточной поверхности или, прежде чем попасть на нее, сохраняются во внутриклеточных гранулах; при этом большинство из них неактивно и для функционирования нуждается в исходящем от эндотелия сигнале активации. Сигнальные молекулы могут быть продуктами самого эндотелия или осевшими на нем пептидами, которые выделяет подлежащая ткань. Многие из сигнальных молекул обладают также хемотаксическими свойствами; в том числе это С5а, лейкотриен-В4 и разнообразные низкомолекулярные цитокины, получившие общее название "хемокины".
Хемотаксическую активность клеток следует отличать от хемокинетическон: хемотаксис - это направленная миграция клеток по градиенту концентрации хемотаксических молекул, а хемокинез - беспорядочное перемещение клеток. В основе направленной миграции лежит способность клетки отвечать на градиент концентрации хемотаксического медиатора при величине этого градиента между ее ведущим и концевым полюсами не менее 0,1%. Хсмокинез связан с усилением общей подвижности клеток под действием того или иного медиатора, например гистамина.
Хемокины Это группа хемотаксических гепарин-связывающих молекул, в которую входят не менее 25 низкомолекулярных цитокинов, в частности ИЛ-8 и RANTES. Хемокины высвобождаются в очаге воспаления и могут связываться на поверхности эндотелия, взаимодействуя с сульфатными группами присутствующего на нем гепарина. Многие из этих цитокинов связывает также антиген DARC - групповой антиген крови системы Даффи. избирательно экспрессируемый на эндотелии венул. Связанные с поверхностью эндотелия хемокины могут вызывать повышение авидности интегринов на лейкоцитах в фазе "краевого стояния", остановленных при участии селектинов. Большинство хемокинов синтезируется лейкоцитами, однако ИЛ-8 и хемотаксический для макрофагов белок 1 продуцирует, например, культура клеток эндотелия, причем активация этих клеток цитокинами, способствующими развитию воспаления, усиливает синтез. Хемокины и другие хемотаксические молекулы, рассматриваемые ниже, воздействуют на клетки посредством "змеевидных" рецепторов, обладающих семью трансмембранными сегментами. Различные змеевидные рецепторы избирательно распределены среди отдельных популяций лейкоцитов, чем отчасти можно объяснить избирательность действия различных хемокинов, например тот факт, что макрофагальный воспалительный белок 1в. Эти клетки имеют рецепторы для пептидов, блокированных на Н-конце формилметионнном, в частности рецептор, связывающий трипептид. Поскольку при трансляции всех белков у прокариот в отличие от эукариот иниииаторной аминокислотой служит метионин, он и выполняет роль простого специфического сигнала присутствия бактерий, по направлению к которым должны устремиться фагоциты. Нейтрофилы и макрофаги имеют также рецепторы для С5а и лейкотриена В4 . Оба эти хемоаттрактанта образуются в очаге воспаления: С5а - в результате активации комплемента, лейкотриен LTB4 - при активации разнообразных клеток, чаше всего макрофагов и тучных. Кроме того, хемотаксис фагоцитов вызывают молекулы, образуемые системой свертывания крови, прежде всего фибриновый пептид В и тромбин.
Клетки, прибывшие в очаг воспаления первыми, способны в результате активации вызвать следующую волну лейкоцитарной миграции. Так, активированные моноциты выделяют ИЛ-8, который может вызвать хемотаксис нейтрофилов и базофилов. Подобно этому, активация макрофагов приводит к метаболизированию арахидоновой кислоты с образованием и выделением лейкотриена В4 .
Воспаление
Воспаление - это реакция организма на внедрение инфицирующего агента, введение антигена или физическое повреждение тканей. Помимо усиления клеточной миграции, описанного выше, воспаление вызывает приток различных растворимых молекул из плазмы крови. В противоположность лейкоцитам, которые мигрируют через эндотелий венул, молекулы плазмы крови попадают в воспалительный экссудат главным образом из капилляров, где кровяное давление выше. Этот процесс обеспечивается двумя механизмами:
• усилением кровенаполнения капилляров в области воспаления и
• увеличением проницаемости капилляров. Проницаемость капилляров повышается вследствие втягивания клеток эндотелия и, возможно, также усиления транспорта везикул сквозь эндотелий. Это обеспечивает поступление в очаг воспаления более крупных молекул, чем те, которые обычно могут проникать сквозь эпителий. Таким образом в очаг воспаления поступают антитела, компоненты комплемента и другие ферментные системы плазмы крови.
Воспаление регулируется хемокинами, ферментными системами плазмы, цитокинами, а также продуктами метаболизма тучных клеток, тромбоцитов и лейкоцитов