Межклеточные взаимодействия в воспалении
МЕЖКЛЕ́ТОЧНЫЕ ВЗАИМОДЕ́ЙСТВИЯ, процессы, обеспечивающие формирование тканей и обмен информацией между клетками, необходимый для интеграции их функций. Совр. знания о М. в. основаны гл. обр. на данных, полученных с помощью культуры клеток; наиболее изучены у животных. Различают контактные и гуморально-опосредованные межклеточные взаимодействия.
Контактные М. в. в многоклеточных организмах осуществляются с участием белков поверхности клеток (взаимно комплементарных или идентичных), обеспечивающих их адгезию. К белкам адгезии относят: кадгерины, активность которых проявляется в присутствии ионов Са2+; селектины, взаимодействующие с углеводными структурами клеточной поверхности; интегрины, связывающие рецепторные молекулы поверхности клеток или белки межклеточного матрикса, и ряд др. групп белковых молекул. В наибольшей степени сигнальная функция присуща интегринам. Они способны передавать информацию как с поверхности внутрь клетки, так и в обратном направлении. Часть интегринов цитоплазмы клеток связана с белками цитоскелета и сигнальными ферментами (протеинкиназами). При участии интегринов эти белки концентрируются в зонах контакта клеток с внеклеточным матриксом и др. клетками (фокальные контакты), что обусловливает изменение формы и функциональных свойств клетки и активацию ряда генов. Участие цитоскелета обеспечивает большую прочность межклеточных соединений, что особенно важно для клеточных пластов, подвергающихся механич. нагрузкам (напр., покровного эпителия или эндотелия артерий).
Контактные М. в. играют ключевую роль в процессах эмбрионального гистогенеза; во взрослом организме они важны прежде всего для поддержания тканевого гомеостаза. Присутствие на плазматич. мембране разл. белков адгезии и способность клеток регулировать их количество и активность позволяют им избирательно взаимодействовать с клетками определённых типов, перемещаться на поверхности внеклеточного матрикса или прикрепляться к нему. Интегрины и связанные с ними сигнальные молекулы участвуют в реализации феномена контактного ингибирования – торможения клеточного деления при контактах клеток между собой. В норме этот механизм обеспечивает контроль за численностью клеток в морфологич. структурах и органах. Его нарушение в раковых клетках обусловливает неограниченный рост опухолей. Межклеточная адгезия (слипание) тромбоцитов, обусловленная интегринами, лежит в основе ограничения кровотечения (гемостаза).
Гуморально-опосредованные М. в. обусловлены секрецией клетками химич. веществ – медиаторов, которые действуют на специфич. рецепторы клеток-мишеней, вызывая определённые реакции этих клеток. Медиаторы М. в. разделяют на близкодействующие и дальнодействующие. Близкодействующие медиаторы быстро утилизируются или разрушаются и воздействуют лишь на клетки ближайшего окружения. К ним относят нервные медиаторы, цитокины и ростовые факторы, т. е. медиаторы, обеспечивающие локальный контроль гистогенеза, кроветворения, иммунного ответа, а также нервную регуляцию физиологич. функций. Дальнодействующие медиаторы, гл. обр. гормоны, оказывают действие на клетки-мишени, отдалённые от клеток-продуцентов; они обеспечивают системную регуляцию функций организма и редко рассматриваются в контексте межклеточных взаимодействий.
К числу М. в., в которых сочетаются контактные и гуморальные механизмы, относятся взаимодействия, осуществляемые с помощью межклеточных синапсов. Классич. вариантом последних служат синапсы, которые образуют нервные клетки с клетками-мишенями. Их назначение состоит в обеспечении эффективности химич. сигнализации, в которой участвуют медиаторы, выделяемые нервной клеткой и влияющие на конкретную клетку-мишень. Наряду с нервными синапсами у высших животных образуются т. н. иммунные синапсы – врем. надмолекулярные структуры, формирующиеся при представлении антигена антигенпрезентирующими клетками Т-лимфоцитам. Их функция – оптимизировать распознавание антигена путём сосредоточения в зоне контакта необходимых рецепторных и сигнальных молекул.
Сочетание контактных и гуморально-опосредованных М. в. необходимо для обеспечения миграции клеток в организме, в частности выхода лейкоцитов из сосудистого русла в ткани, который постоянно происходит в норме и резко усиливается при воспалении. При этом контактные М. в., осуществляемые с участием селектинов и интегринов, необходимы для преодоления тканевых и сосудистых барьеров, а также для взаимодействия с внеклеточным матриксом. Направление движения клеток в очаг воспаления определяется разновидностью близкодействующих гуморальных факторов – хемоаттрактантов, которые образуются как патогенными микроорганизмами, так и клетками организма-хозяина. В органах кроветворения и лимфообразования (костный мозг, тимус и др.) межклеточные контакты, а также цитокины и пептидные факторы, выделяемые клетками стромы, поддерживают жизнеспособность, пролиферацию и дифференцировку развивающихся клеток крови. В иммунной системе М. в., осуществляемые с участием молекул адгезии и цитокинов, служат источником вспомогат. стимулов для дифференцировки клеток-эффекторов. Напр., Т-лимфоциты-хелперы оказывают «помощь» В-лимфоцитам, цитотоксич. Т-лимфоцитам и макрофагам в процессе иммунного ответа. Через М. в., как контактные, так и опосредованные гуморальными факторами, реализуется гомеостатич. контроль численности клеток иммунной системы.
Генетич. дефекты, приводящие к ослаблению экспрессии белков адгезии, обычно проявляются в нарушении развития в эмбриональном периоде и приводят к гибели плода. У человека описаны иммунодефициты, связанные с генетически обусловленным недостатком синтеза молекул адгезии. При этих заболеваниях нарушается поступление лейкоцитов в очаги бактериальной инфекции. Одной из причин повышенной кровоточивости у человека является генетич. дефект интегриновых рецепторов тромбоцитов: свёртывание крови замедляется, хотя количество тромбоцитов может оставаться неизменным. См. также Межклеточные соединения.
Межклеточные взаимодействия — это взаимодействия клеток друг с другом.Могут быть как дистантными,на расстоянии, так и контактными.Дистантные взаимодействия осуществляются при помощи растворимых веществ, секретируемых клетками в окружающую их среду и воздействующих на другие клетки. Эти вещества называются медиаторами,или посредниками. В качестве медиаторов могут выступать гормоны, биогенные амины, антитела и многие другие биологически активные вещества, эти вещества воздействуют на репепторный аппарат клеток, с которыми взаимодействует выделившая медиатор клетка. Следовательно, дистантные межклеточные взаимодействия опосредуют действие на клетки гормонов, имеют место при иммунном ответе, эмбриональном развитии (эмбриональная индукция,см. эмбриологию) и при многих других важных клеточных реакциях.
Кроме того, в многоклеточном организме все клетки связаны между собой при помощи межклеточных контактов (контактные межклеточные взаимодействия). Контактные взаимодействия состоят из нескольких фаз и включают как начальный этап дистантные взаимодействия:
1. Узнавание одной клеткой другой клетки (может быть дистантным при посредстве медиаторов и контактным при посредстве рецепторов).
2. Установление между клетками непрочных связей.
3. Формирование устойчивых межклеточных контактов. Вторая и третья фазы осуществляются при помощи молекул клеточной адгезии.
Все межклеточные контакты делятся на три основных типа (рис. 3.15, 3.16):
1. Адгезионные контакты,которые механически соединяют клетки между собой. Основной тип адгезионных контактов — десмосомы. Бывают трех типов:
— точечные десмосомы (пятно десмосомы). Они скрепляют клетки в отдельных местах. При этом с внутренней стороны клеточных мембран двух
клеток находится электрошюплотная пластинка, связанная с сетью кератиновых микрофиламент. Эти филаменты заканчиваются в пластинке или проходят мдоль ее поверхности. Прилегающие друг к другу пластинки двух клеток соединены через межклеточное пространство волокнами из белка неизвестной природы. В межклеточном пространстве есть электронноплотный материал;
— опоясывающие десмосомы (зоны десмосомы). Они идут вблизи апи-кального конца клеток по их периметру в виде полосы. Эта полоса состоит из пучков актиновых филаментов, локализующихся со стороны цитоплазмы. В межклеточном пространстве есть электронноплотный материал;
— полудесмосомы. Представляют собой как бы половинку точечной десмосомы. Прикрепляют эпителиальные клетки к базальной мембране.
В функционировании адгезионных контактов важную роль играют адгезионные молекулы, такие, как Е-кадгерин, дссмоколлины, десмоглеины и др.
2. Плотные контакты.Это разновидность замыкающих контактов. Данный тип контактов не только механически связывает клетки друг с другом, но и препятствует прохождению между ними молекул. В плотных контактах клеточные мембраны подходят друг к другу на расстояние до 5 нм и связываются друг с другом при помощи специальных белков.
3. Проводящие контакты.В этих контактах может осуществляться передача малых молекул из одной клетки в другую. При этом мембраны двух клеток подходят друг к другу на расстояние до 3 нм и образуют каналы — коннексоны.Через коннексоны между клетками осуществляется свободный обмен низкомолекулярными веществами (электролитами, витаминами, нуклеотидами, АТФ, сахарами, аминокислотами и др.). Таким образом, этот тип контактов играет важную роль не только в механической, но и в химической коммуникации клеток. Пример таких контактов — щелевые контакты: нексусымежду мышечными клетками в гладкой и сердечной мускулатуре. При этом возбуждение передается с одной клетки на другую. Второй пример — синапсы— контакты между нервными клетками.
Кроме этих основных видов межклеточных контактов, выделяют также интердигитации— или межпальцевые соединения, когда цитоплазма с покрывающей ее цитолеммои одной клетки в виде пальца вклинивается в цитоплазму другой клетки и наоборот. Интердигитации резко увеличивают прочность межклеточных соединений, а кроме того, увеличивают площадь межклеточных взаимодействий, благодаря чему возрастает межклеточный обмен метаболитами.
Межклеточные взаимодействия — это взаимодействия клеток друг с другом.Могут быть как дистантными,на расстоянии, так и контактными.Дистантные взаимодействия осуществляются при помощи растворимых веществ, секретируемых клетками в окружающую их среду и воздействующих на другие клетки. Эти вещества называются медиаторами,или посредниками. В качестве медиаторов могут выступать гормоны, биогенные амины, антитела и многие другие биологически активные вещества, эти вещества воздействуют на репепторный аппарат клеток, с которыми взаимодействует выделившая медиатор клетка. Следовательно, дистантные межклеточные взаимодействия опосредуют действие на клетки гормонов, имеют место при иммунном ответе, эмбриональном развитии (эмбриональная индукция,см. эмбриологию) и при многих других важных клеточных реакциях.
Кроме того, в многоклеточном организме все клетки связаны между собой при помощи межклеточных контактов (контактные межклеточные взаимодействия). Контактные взаимодействия состоят из нескольких фаз и включают как начальный этап дистантные взаимодействия:
1. Узнавание одной клеткой другой клетки (может быть дистантным при посредстве медиаторов и контактным при посредстве рецепторов).
2. Установление между клетками непрочных связей.
3. Формирование устойчивых межклеточных контактов. Вторая и третья фазы осуществляются при помощи молекул клеточной адгезии.
Все межклеточные контакты делятся на три основных типа (рис. 3.15, 3.16):
1. Адгезионные контакты,которые механически соединяют клетки между собой. Основной тип адгезионных контактов — десмосомы. Бывают трех типов:
— точечные десмосомы (пятно десмосомы). Они скрепляют клетки в отдельных местах. При этом с внутренней стороны клеточных мембран двух
клеток находится электрошюплотная пластинка, связанная с сетью кератиновых микрофиламент. Эти филаменты заканчиваются в пластинке или проходят мдоль ее поверхности. Прилегающие друг к другу пластинки двух клеток соединены через межклеточное пространство волокнами из белка неизвестной природы. В межклеточном пространстве есть электронноплотный материал;
— опоясывающие десмосомы (зоны десмосомы). Они идут вблизи апи-кального конца клеток по их периметру в виде полосы. Эта полоса состоит из пучков актиновых филаментов, локализующихся со стороны цитоплазмы. В межклеточном пространстве есть электронноплотный материал;
— полудесмосомы. Представляют собой как бы половинку точечной десмосомы. Прикрепляют эпителиальные клетки к базальной мембране.
В функционировании адгезионных контактов важную роль играют адгезионные молекулы, такие, как Е-кадгерин, дссмоколлины, десмоглеины и др.
2. Плотные контакты.Это разновидность замыкающих контактов. Данный тип контактов не только механически связывает клетки друг с другом, но и препятствует прохождению между ними молекул. В плотных контактах клеточные мембраны подходят друг к другу на расстояние до 5 нм и связываются друг с другом при помощи специальных белков.
3. Проводящие контакты.В этих контактах может осуществляться передача малых молекул из одной клетки в другую. При этом мембраны двух клеток подходят друг к другу на расстояние до 3 нм и образуют каналы — коннексоны.Через коннексоны между клетками осуществляется свободный обмен низкомолекулярными веществами (электролитами, витаминами, нуклеотидами, АТФ, сахарами, аминокислотами и др.). Таким образом, этот тип контактов играет важную роль не только в механической, но и в химической коммуникации клеток. Пример таких контактов — щелевые контакты: нексусымежду мышечными клетками в гладкой и сердечной мускулатуре. При этом возбуждение передается с одной клетки на другую. Второй пример — синапсы— контакты между нервными клетками.
Кроме этих основных видов межклеточных контактов, выделяют также интердигитации— или межпальцевые соединения, когда цитоплазма с покрывающей ее цитолеммои одной клетки в виде пальца вклинивается в цитоплазму другой клетки и наоборот. Интердигитации резко увеличивают прочность межклеточных соединений, а кроме того, увеличивают площадь межклеточных взаимодействий, благодаря чему возрастает межклеточный обмен метаболитами.
Межклеточные
взаимодействия в широком смысле слова
имеют непосредственное отношение ко
всем событиям и процессам, которые
превращают многоклеточный организм
в целостную систему. Именно они лежат
в основе интегративных свойств организма,
тонкой сети регуляторных и авторегуляторных
процессов. Кроме этого, межклеточные
взаимодействия являются одним из
механизмов реализации генетической
информации в процессе индивидуального
развития. По существу основу деятельности
иммунной, гуморальной и различных
«этажей» нервной системы, составляют
различные виды межклеточных взаимодействий.
Целостность организма есть результат
определенных информационно-материальных
взаимодействий между его составными
частями (элементами). Поэтому изучать
целое – значит познавать не только его
составные части, но и информационные и
морфофизиологические взаимодействия
между ними.Межклеточные контакты
играют ключевую роль в формообразовании
ткани или органа. По своим функциональным
свойствам межклеточные контакты
подразделяются:
Контакты
простого типа:
а) простые
межклеточные соединения,
б) интердигитации
(пальцевые соединения).
2)
Контакты
сцепляющего типа:
а) десмосомы
б) адгезивный
поясок.
3)
Контакты
запирающего типа:
плотное соединение (запирающая зона)
4) Контакты
коммуникационного типа:
а) щелевидные
соединения (нексусы),
б) синапсы
Простое межклеточное
соединение осуществляется путем
сближения плазмолемм клеток до расстояния
15-20нм и взаимодействия белков плазматических
мембран – кадгеринов. Имеются разнообразные
семейства кадгеринов, характерные для
той или иной ткани. Благодаря кадгерину
клетки в процессе гистогенеза и
органогенеза узнают друг друга и
объединяются в единую структуру,
например, эпителиальный пласт. (Раковые
клетки не узнают друг друга).
Пальцевидные
соединения
(интердигитации) образуются за счет
взаимной инвагинации (впячивания) обеих
плазмолемм в начале в одном, а затем в
другом. Это один из трех видов контактов
между кардиомиоцитами.
Десмосома
представляет небольшое округлое
образование, построенное с участием
плазмолемм соседних клеток. Десмосомы
построены из белка десмоплакина, который
образует слой на внутренней стороне
каждой мембраны. К слою десмоплакина
присоединяются пучки промежуточных
филаментов.
Промежуточные
филаменты в разных тканях представлены
разными белками, например, в эпителии
– кератином, в мышечной – десмином. С
наружной стороны мембраны пространство
между десмосомами заполнено утолщенным
слоем гликокаликса. Гликокаликс десмосом
пронизан склеивающим (адгезивным) белком
– десмоглеином.
Адгезивный
поясок
встречается в однослойных эпителиях,
имеет вид двойных лент. По структуре
адгезивный поясок похож на десмосому,
но образован другими белками.
Плотное
соединение
образуется с помощью интегральных
адгезивных белков. В таких контактах
плазмолеммы плотно прилегают друг к
другу. Плотные соединения также имеют
лентовидную форму. Однако ленты имеют
вид ячеистой сети. Плотные контакты
надежно разграничивают компартменты,
находящиеся с базальной и апикальной
(верхушечной) сторон однослойного
эпителия. Контакты в виде плотных
соединений имеются в эндотелии сосудов.
Рис. Схема
расположения десмосом и полудесмосом
в эпителиальных клетках тонкого
кишечника. Сети кератиновых волокон
соседних клеток связаны друг с другом
через десмосомы и с базальной мембраной
через полудесмосомы. (Из кн. Б. Албертс
и др. «Молекулярная биология клетки»,
том 3.)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #