Миграция клеток при воспалении
РЕФЕРАТ
Миграция клеток и воспаление
Введение
В норме лейкоциты, циркулирующие с кровью, мигрируют по всем тканям организма, но при этом каждая их популяция имеет свой особый характер миграции. Кроме того, путь миграции зависит от стадии дифференцировки и уровня активации клеток:
• фагоциты, в том числе нейтрофилы и моноциты, покинув костный мозг, мигрируют в те периферические ткани организма, где имеются очаги воспаления; для нейтрофилов это путешествие в одном направлении, но моноциты, превратившись в макрофаги, могут вернуться во вторичные лимфоидные ткани и функционировать там в качестве антигенпрезентирующих клеток:
• непримированные лимфоциты мигрируют из тимуса и костного мозга во вторичные лимфоидные ткани; после активации антигеном Т-клетки стремятся проникнуть в очаг воспаления, тогда как В-клетки и Т-клетки иммунологической памяти расселяются по соседним лимфоидным органам и образованиям.
• дендритные клетки, в частности кожные клетки Лангерганса, представляют собой потомство костномозговых стволовых клеток, заселившее вторичные лимфоидные ткани; захватив антиген, они могут мигрировать в регионарные лимфоузлы, чтобы презентировать его Т-клеткам CD4+. Миграция лимфоцитов позволяет каждой «горстке» лимфоцитов, специфичных к какому-либо отдельному антигену, встретиться именно с ним. Пути оттока лимфы и перемещения клеток обеспечивают встречу лимфоцитов, АПК и поступающего из инфицированных и воспаленных тканей антигена в лимфатических узлах; антигены, проникшие в кровоток, задерживаются селезенкой. Во вторичных лимфоидных тканях происходит первоначальная клональная экспансия антигенспецифичных лимфоцитов, после чего они поступают в циркуляцию через выносящие лимфатические сосуды. Дальнейшая миграция их из кровотока зависит от экспрессии на клетках эндотелия молекул адгезии; например, при появлении таких молекул на эндотелии в очаге воспаления их распознают рецепторы активированных лимфоцитов или фагоцитов и в результате там и накапливаются эти клетки. Весь комплекс реакций, возникающих в тканях в ответ на повреждение или инфекцию, назван воспалением. Для воспаления характерны три основных признака:
• усиленное кровоснабжение воспаленной области, способствующее доставке в нее лейкоцитов и растворимых компонентов плазмы;
• повышенная проницаемость капилляров и вследствие этого экссудация белков плазмы, необходимых для сдерживания инфекции;
• усиленная миграция лейкоцитов.
При иммунологической реакции на антиген различные популяции мигрирующих клеток появляются в ткани, как правило, поочередно. Тип клеток, присутствующих в каждый данный момент, преобладание тех или иных и время появления — все это зависит от природы антигена и от участка организма, где развертывается иммунологическая реакция. Обычно первыми в очаг острого воспаления, вызванного инфекцией, прибывают нейтрофилы, преобладающие затем в нем в течение нескольких суток. На вторые сутки в очаг начинают поступать мононуклеарные фагоциты и лимфоциты. Позже прибывают обычно Т-клетки CD8+ и немногочисленные В-клетки. Обратное развитие острой реакции зависит от того, удалось ли организму освободиться от антигена или инфекции. Если не удалось, острая воспалительная реакция переходит в хроническую, при которой в очаге мало нейтрофилов, но в значительном количестве накапливаются Т-клетки CD4+ и мононуклеарные фагоциты. Реакции на паразитарные инвазии нередко сопровождаются эозинофильной инфильтрацией. Эозинофилы вместе с базофилами и макрофагами преобладают также в инфильтрате тканей бронхиальной стенки после астматических приступов.
Миграция клеток
В миграции лейкоцитов выделяют две главные стадии. Первая — это прилипание циркулирующих клеток к сосудистому эндотелию с последующим проникновением между эндотелиоцитами или сквозь них. На второй стадии лейкоциты, преодолевшие эндотелий, мигрируют в направлении очага инфекции или воспаления, привлекаемые хемотаксическими стимулами. Эти процессы регулируются присутствующими на поверхности мигрирующих клеток белками, а также растворимыми сигнальными молекулами — хемокинами и другими хемоаттрактантами.
Пути клеточной миграции разнообразны и зависят не только от типа клетки, но и от стадии ее дифференцировки или уровня активации. Помимо этих факторов, существуют влияющие на миграцию особенности сосудистого эндотелия в разных участках организма. Так, венулы с высоким эндотелием, характерные для вторичной лимфоидной ткани, по строению совершенно отличны от венулнелимфоидных тканей. Эндотелий мелких сосудов в различных нелимфоидных тканях морфологически чрезвычайно разнообразен, и к тому же любая местная воспалительная реакция приводит к изменениям в экспрессии ряда его поверхностных молекул. От всех этих факторов зависит, клетки какого типа окажутся способными проникнуть сквозь эндотелиальную выстилку. Как правило, на миграцию лейкоцитов через эндотелий влияют 1) величина поверхностного заряда взаимодействующих клеток,
2) сила гемодинамического смыва в сосудистом русле и 3) экспрессия комплементарного набора молекул адгезии на поверхности как лейкоцитов, так и эндотелиальных клеток. Поэтому лейкоциты мигрируют из кровеносного русла через стенку именно венул, где поверхностный заряд эндотелиоцитов самый низкий, гемодинамический смыв незначителен а молекулы клеточной адгезии экспрессируются избирательно.
Лимфоцитарная миграция в лимфоидную ткань отличается от миграции в очаги воспаления
Для разных стадий жизненного цикла лимфоцитов характерны различные пути миграции. Например, неактивированные Т-клетки имеют тенденцию проникать через ВЭВ во вторичные лимфоидные ткани, тогда как активированные мигрируют в очаги воспаления. К тому же наблюдается избирательная миграция в определенные участки организма: лимфоциты, выделенные из пейеровых бляшек, при введении в кровь вновь локализуются в кишечнике, а лимфоциты селезенки возвращаются в нее же.
Миграция лимфоцитов из кровотока в лимфоузлы, пейеровы бляшки и лимфоидную ткань слизистых оболочек происходит через ВЭВ. Именно через стенки этих венул выходит из кровотока до 25% лимфоцитов, поступающих в лимфоузел по кровеносным сосудам. В противоположность этому через обычный эндотелий венул проникает при каждом цикле лишь ничтожная часть циркулирующих лимфоцитов. Тем не менее, эта слабая миграция крайне важна, так как позволяет лимфоцитам осуществлять «надзор» за всеми тканями организма; при развитии воспаления она многократно усиливается.
Венулы с высоким эндотелием выполняют, таким образом, особо важную роль в рециркуляции лимфоцитов. В норме ВЭВ присутствуют только во вторичных лимфоидных тканях, но могут возникать и в очагах хронического воспаления. Кроме характерной кубовидной формы, к особенностям эндотелиоцитов ВЭВ относится экспрессия различных наборов сульфатированных и обильно гликозилированных молекул межклеточной адгезии, которые связываются с циркулирующими Т-клетками, направляя их тем самым из кровотока в лимфоидную ткань. Эти молекулы адгезии отличаются от тех, которые регулируют миграцию лимфоцитов в очаг острого воспаления. При этом в разных лимфоидных тканях на эндотелии ВЭВ экспрессированы различные молекулы клеточной адгезии. Ранее эти молекулы адгезии были названы сосудистыми адрессинами; их экспрессия на эндотелии различных ВЭВ обеспечивает возвращение лимфоцитов в собственную лимфоидную ткань.
Миграцию регулирует ряд факторов, как эндотелиального, так и лейкоцитарного происхождения
Миграция лейкоцитов зависит от присутствия молекул адгезии на поверхности как эндотелия, так и лейкоцитов, от подвижности самих клеток и от наличия хемотаксических агентов. Для объяснения сложного и изменчивого характера клеточной миграции необходимо учитывать множество влияющих на нее факторов. К ним относятся:
• характер активации мигрирующих лимфоцитов или фагоцитов: экспрессия молекул адгезии и их функциональная аффинность варьируют в зависимости от типа клеток и от того, активированы они антигеном, цитокинами или межклеточными взаимодействиями;
• типы молекул адгезии, экспрессируемых сосудистым эндотелием: они определяются тем, в какой анатомической области проходит сосуд и был ли эндотелий активирован цитокинами;
• присутствие специфичных хемотаксических молекул и цитокинов в тканях: для разных популяций лейкоцитов характерны различные специализированные рецепторы, поэтому каждый хемотаксический агент избирательно привлекает только определенный тип клеток.
Прежде чем рассматривать участие молекул адгезии в лейкоцитарной миграции, необходимо познакомиться с их разнообразием и межклеточным распределением.
Молекулы межклеточной адгезии
Молекулы межклеточной адгезии — это связанные с плазматической мембраной белки, которые обеспечивают механическое взаимодействие клеток друг с другом. Часто это молекулы, пронизывающие мембрану и присоединенные к цитоскелету; с их помощью клетки при движении могут подтягиваться к другим клеткам или перемещаться по внеклеточному матриксу. Во многих случаях отдельная молекула межклеточной адгезии способна взаимодействовать не с одним, а с несколькими лигандами, для чего служат разные, участки связывания. Хотя связывание индивидуальных молекул адгезии со своими лигандами обычно происходит с низким сродством, авидность взаимодействия может быть довольно высокой, за счет того что молекулы адгезии расположены на поверхности клеток компактными «пятнами», или кластерами, и образуют участки многоточечного связывания.
Адгезия клеток одного типа к клеткам другого типа может изменяться в результате увеличения числа молекул адгезии на клеточной поверхности либо при изменении их аффинности и/или авидности. Существуют два механизма увеличения числа молекул адгезии на поверхности клеток: у многих клеток большие запасы этих молекул хранятся во внутриклеточных везикулах, которые способны через несколько минут после активации устремляться к поверхности цитоплазматической мембраны; другой механизм состоит в синтезе таких молекул denovo и переносе их на поверхность.
Хемотаксис и миграция клеток Ключевой момент миграции клеток — это их прилипание (распластывание, адгезия) к сосудистому эндотелию воспаленных тканей в результате взаимодействия особых молекул на поверхности лейкоцитов и активированных эндотелиальных клеток рис. 1.16). Проникнув в ткани, клетки мигрируют в направлении очага инфекции под влиянием химического притяжения, называемого хемотаксисом. [c.13]
Для разных стадий жизненного цикла лимфоцитов характерны различные пути миграции. Например, неактивированные Т-клетки имеют тенденцию проникать через ВЭВ во вторичные лимфоидные ткани, тогда как активированные мигрируют в очаги воспаления. К тому же наблюдается избирательная миграция в определенные участки организма лимфоциты, выделенные из [c.85]
Онтогенетическое развитие, воспаление, заживление ран, регенерация тканей связаны с миграцией клеток. Межклеточный матрикс с его переплетением макромолекул создает препятствие для миграции клеток. Это препятствие преодолевается путем локального разрушения матрикса ферментами, секретируемыми клетками или связанными с мембраной клеток. [c.447]
Предсуществующие антигенспецифические Тн1-клетки взаимодействуют с иммуногенным комплексом на поверхности макрофага — ключевое событие для последующего развития всей реакции ГЗТ. После прошедшего взаимодействия Т-клетки воспаления начинают секрецию целого набора цитокинов фактора, подавляющего миграцию макрофагов (макрофагингибирующего фактора — МИФ), макрофагального хемотаксического фактора [c.363]
При действии аллергенов клеточный иммунитет осуществляют Т-лимфоциты, ответственные за ГЗТ, с помощью ряда гуморальных факторов. Так, они способны выделять относительно термостабильный кожно-реак-тивный фактор, имеющий относительную молекулярную массу 35 000—85 000 и разрушаемый ферментами трипсином, пепсином и папаином. С этим фактором связывают развитие гиперергического воспаления в коже при действии контактных химических аллергенов. Учитывая обязательную для этого воспаления клеточную инфильтрацию, можно предполагать, что данная субпопуляция Т-лимфоцитов выделяет также фактор, тормозящий миграцию клеток. Кроме того, Т-клетки, ответственные за ГЗТ, выделяют термолабильный, относительно низкомолекулярный 10 ООО) фактор, получивший название фактора переноса. Такое название было дано в связи с тем, что с его помощью можно пассивно передать ГЗТ. [c.13]
Процесс миграции лейкоцитов в очаг воспаления делится на четыре этапа. На первом этапе под влиянием ФНО-а происходит экспрессия Р- и Е-селектинов на эпителиальных клетках сосудов. Селектины распознают углеводные радикалы на гликопротеино-вых рецепторах циркулирующих в Iqювeнo нoм русле лейкоцитов. Однако такое распознавание проходит при низкой аффинности. Лейкоциты, проходя мимо эпителиальных клеток с Р- и Е-селек-тинами, лишь замедляют движение, но не образуют прочных кон-стактных связей. [c.326]
Миграция лимфоцитов позволяет каждой горстке лимфоцитов, специфичных к какому-либо отдельному антигену, встретиться именно с ним. Пути оттока лимфы и перемещения клеток обеспечивают встречу лимфоцитов, АПК и поступающего из инфицированных и воспаленных тканей антигена в лимфатических узлах антигены, проникшие в кровоток, задерживаются селезенкой. Во вторичных лимфоидных тканях происходит первоначальная клональная экспансия антигенспецифичных лимфоцитов, после чего они поступают в циркуляцию через выносящие лимфатические сосуды (рис. 5.2). Дальнейшая миграция их из кровотока зависит от экспрессии на клетках эндотелия молекул адгезии например, при появлении таких молекул на эндотелии в [c.83]
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. [c.93]
Цитокины Подобно другим медиаторам, цитокины служат для межоеточной сигнализации при развитии воспалительного процесса. На его начальных стадиях местные тканевые оетки могут выделять такие цитокины, как ИЛ-1 и ИЛ-6. Как только в очаге воспаления появляются лимфоциты и мононуклеарные фагоциты, они могут, активируясь под действием антигена, выделять свои собственные цитокины (ИЛ-1, ФНО, ИЛ-4, ИФу), которые, воздействуя на эндотелий местных сосудов, дополнительно усиливают клеточную миграцию. Другие цитокины, например ИЛ-8, могут оказывать хемотаксическое или активирующее действие на прибывающие клетки. [c.95]
Д. П. Линднер и Э. М. Коган (1976), П. И. Александров и соавт. (1976) особое внимание обращают на антагонистические функции секретируемых тучными клетками веществ (функциональную двойственность), поэтому они могут рассматриваться как регуляторы тканевого гомеостаза малого радиуса действия или тактические регуляторы в отличие от нервной или эндокринной системы. Популяция тучных клеток регулирует кровоснабжение и проницаемость, влияет на размножение, миграцию, обмен и функцию других клеток микрорайона. Вероятно, на уровне популяции имеются какие-то механизмы, регулирующие антагонистические функции, т. е. обеспечивающие преимущественную секрецию одного или другого вещества. Так, при воспалении, вызванном иммунными факторами, важнейшую роль играет связывание поверхности тучных клеток IgE, что ведет к немедленному выбросу гистамина. Такое связывание обеспечивается наличием на поверхности тучных клеток специфических рецептрров для IgE. Важнейшую роль в секреции медиаторов тучными клетками в ответ на иммунные и неиммунные стимулы играют цАМФ и ионы кальция. [c.72]
Клетки — носители медиаторов являются обязательными компонентами воспаления, хотя соотношение их на поле воспаления может быть разным. Структурно-функциональные особенности этих клеток определяют специфику работы каждой из них в сложном клеточном ансамбле при воспалении. Пожалуй, главенствующая роль в нем принадлежит ПЯЛ, которые способны усиливать инициальное повреждение, повышать сосудистую проницаемость, осуществлять миграцию, эмиграцию и фагоцитоз, а также контакты с плазменными системами. Особая роль в реализации главных функций принадлежит медиаторам (лейкокины), ферментам, биологически активным веществам, содержащимся в гранулах лейкоцитов. Одни гранулы (азурофильные) идентичны лизосомам, содержат кислые гидролизы. Кроме того, большое значение придают нейтральным протеазам (коллагеназа, эластаза), особенно в случаях дефицита их ингибиторов [Goldstein J. М., 1974]. Другие гранулы ПЯЛ (специфические) содержат щелочную фоефатазу и бактерицидные катионные белки, обладающие выраженным медиа-торным действием в экссудате (активация сосудистой проницаемости, выделение гистамина, стимуляция хемотаксиса и др.). [c.232]
Основные проявления биологической активности TNF-a избирательная цитотоксичность в отношении некоторых опухолевых клеток, угнетение синтеза ключевого фермента липогенеза — ли-попротеинкиназы, участие в регуляции иммунного ответа и воспаления. Этот цитокин входит в группу провоспалительных цитокинов и выполняет важнейшие функции в период запуска воспаления активирует эндотелий, способствует адгезии лейкоцитов к эндотелию за счет индукции экспрессии на эндотелиальных клетках адгезионных молекул и последующей трансэндотелиальной миграции лейкоцитов в очаг воспаления, активирует лейкоциты (гранулоциты, моноциты, лимфоциты), индуцирует продукцию других провоспалительных цитокинов IL-1, IL-6, IFN-P, GM- SF, обладающих синергичным с TNF-a действием [159]. [c.28]
Через MSR идет эндоцитоз модифицированных липопротеинов при превращении макрофага в пенистую клетку. Через те же MSR могут фагоцитироваться большинство бактерий как грамположительных, так и грамотрицательных. Однако влияние бактериального липополисахарида (ЛПС) на макрофаги опосредовано специальным рецептором D 14. Экспрессия этого рецептора повышается на макрофагах при воспалении и иммунном ответе. Лигандом для D 14 служит также липоарабиноманнан микобактерий. Возможно участие D 14 в процессе адгезии моноцитов к эндотелиальным клеткам, хотя обратимая адгезия моноцитов к эндотелию при трансэндотелиальной миграции связана с другим компонентом мембраны — D31 [19]. [c.149]