Молекулярная биология

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                   (рис. 1.15)

     Как известно, лимфоциты подразделяются на несколько популяций, в т. ч. В- и Т-клетки. Оказывается, у этих клеток различен спектр мембранных β1-интегринов. Это, наряду с другими факторами, видимо, влияет на то, в сосудах каких органов лимфоциты могут взаимодействовать с эндотелием.

     Когда же лимфоцит оказывается вне сосудистого  русла, другие β1-интегрины реагируют с белками межклеточного вещества - коллагеном, фибронектином, ламинином. Причем взаимодействие является весьма специфичным: для каждое из перечисленных внеклеточных белков на поверхности лимфоцита имеется свой β1-интегрин.

     К β2-интегрикам относятся всего три белка. Они выявлены не только в лимфоцитах, но и в других лейкоцитах — гранулоцитах и моноцитах. В этих «других» лейкоцитах β2-интегрины обеспечивают взаимодействие, во-первых, с клетками эндотелия, а во-вторых, с фагоцитируемыми объектами. В случае моноцитов те же белки еще участвуют во взаимодействии с лимфоцитами — в процессе представления последним антигенов.

     Наконец, β3 интегрины обнаруживаются на поверхности ряда лейкоцитов и активированных, тромбоцитов. В последних они необходимы для связывания с фибриногеном.

     Уже из этого беглого обзора интегринов можно заключить, что нет какой-либо закономерности, которая бы жестко связывала природу их β-цепи (на основе чего произведена систематизация) и функциональную роль белка. Так, все три перечисленных подсемейства встречаются в лейкоцитах, два подсемейства — в тромбоцитах, и т. д. При этом представители разных подсемейств могут участвовать в одних и тех же процессах например, связывании с эндотелием.

     То  же самое выявляется в отношении  других адгезивных белков- селектинов, иммуноглобулинов, кадгеринов и «внесистемных» белков.

     Селектины. В отличие от интегринов, эти белки представляют собой не димеры, а мономеры. Название происходит от того факта, что N-концевой домен (крайний во внеклеточной части белка; рис. 1.16) обладает свойствами лектинов.

     Лектины — группа белков (в основном, растительного происхождения; наиболее известный представитель конканавалин), которые имеют специфическое сродство к тому или иному концевому моносахариду олигосахаридных цепей.

       
 
 
 
 
 
 
 

                                                  (рис. 1.16)

     Таким образом, благодаря лектиновому домену, селектины узнают определенные углеводные компоненты на поверхности клеток. В частности, для двух селектинов (Р- и Е-) лигандом является концевая последовательность Сиалил Фукоза.

     За  лектиновым доменом следует (в направлении от N- к С-концу цепи) серия из трех-десяти других доменов. Из них одни, видимо, влияют на кон-формацию первого домена, а другие сами принимают участие в связывании (на стадиях, происходящих за первичным узнаванием).

     Среди конкретных представителей селектинов наиболее известны 3 белка     L-, Р- и Е-селектины.

     L-селектин, как и интегрины, обнаруживается на поверхности различных лейкоцитов и участвует в их взаимодействии с гликопротеинами эндотелия. Причем специфические для L-ceлектина гликопротеины в особенно большом количестве сосредоточены в посткапиллярных венулах лимфоузлов (эти венулы отличаются высоким эндотелием). Поэтому именно здесь в обычных условиях лимфоциты выходят из сосудистого русла, что обозначается как хоминг (от англ. home — дом) — возвращение лимфоцитов в лимфоидную ткань. Гликопротеины же высокого эндотелия, служащие как бы маяками для лимфоцитов, называются сосудистыми адрессинами.

     Резюмируя, можно сказать, что хоминг лимфоцитов обеспечивается взаимодействием L-селектина и сосудистых адрессиков. В отличие от L-селектина, Р и Е-селектины обнаруживаются на поверхности не лейкоцитов, а эндотелия. Причем, в большинстве сосудов — не постоянно, а только после стимуляции эндотелия факторами (гистамином, тромбином, цитокинами), стимулирующими воспаление и ряд других реакций. Появившись на поверхности эндотелиоцитов, эти селектины участвуют во взаимодействии с лейкоцитами, а затем вновь исчезают с поверхности. В невозбужденных же эндотелиоцитах селектины хранятся в специальных цитоплазматических образованиях — тельцах Вейбеля-Паладе.

     Таким образом, здесь обращают на себя внимание два обстоятельства.

Во-первых, некоторые адгезивные молекулы оказываются  на поверхности клетки лишь при определенных условиях и временно.

     Во-вторых, селектины участвуют во взаимодействии лейкоцит- эндотелиоцит как бы «с двух сторон»: одни (L-селектин) со стороны лейкоцитов, а другие (Р и Е селектины) — со стороны эндотелия.

      Что касается Р-селектина, то он, помимо того, выявляется на активированных тромбоцитах.

3.2 Хоминг Т-лимфоцитов

     Как уже отмечалось, хоминг лимфоцитов — это выход последних из кровеносного русла в лимфоидную ткань. Наиболее хорошо изучен хоминг Т-лимфоцитов.

     Следует заметить, что и в лимфоидной ткани  Т-клетки расположены не повсеместно, а в т. н. Т-зонах:

     -   в лимфоузлах это паракортикальная зона,

     - в белой пульпе селезенки — периартериальные влагалища и периартериальныс зоны фолликулов,

     - в лимфоидной ткани слизистых  оболочек — межфолликулярные скопления лимфоцитов.

     Таким образом, циркулирующие в крови лимфоциты должны узнавать не просто лимфоидную ткань, но еще и «свою» зону в этой ткани.

     Можно добавить и тот факт, что путь хоминга зависит также от функционального состояния Т-клетки. Нестимулированные Т-лимфоциты мигрируют, в основном, в лимфатические узлы. Если же лимфоциты были ранее стимулированы и превратились в клетки памяти, то они мигрируют из крови в лимфоидную ткань слизистых оболочек и главным образом в ткань того органа, где были первоначально стимулированы. Биологический смысл этого ясен: именно здесь могут быть сосредоточены основные «силы» антигена. Но такая избирательность миграции еще более усложняет проблему хоминга.

     Механизм  миграции Т-клеток. Однако хоминг не сводится к простому одностадийному взаимодействию. Напротив, проникновение лимфоцита через стенку сосуда (обычно это венула с высоким эндотелием) — весьма сложный процесс. Вот его основные стадии (рис. 1.17).

     1) Подготовительная стадия. Прежде всего, для взаимодействия лимфоцита с эндотелиоцитом должны иметься подходящие условия. Такие условия создаются в посткапиллярных венулах с высоким эндотелием. Здесь кровоток является, во-первых, достаточно медленным (даже еще медленней, чем в капиллярах), а во-вторых, турбулентным — благодаря шероховатой поверхности эндотелия.

     По  этим причинам лимфоциты начинают постоянно сталкиваться друг с другом и со стенками сосуда: возникает т. н. эффект «катящихся клеток».

      2) Первичная слабая адгезия. На этой-то стадии и происходит специфическое взаимодействие хоминговых рецепторов (со стороны лимфоцитов) и сосудистых адрессинов (со стороны эндотелиоцитов).

Нестимулированные Т-клетки несут на поверхности в качестве хоминговых рецепторов L-селектин и некоторые гликопротеины. В венулах лимфоузлов L-селектин узнает на эндотелии специфические для себя лиганды.                   В отличие от венул лимфоузлов, на поверхности эндотелия других сосудов Е-селектин в обычных условиях отсутствует и появляется лишь при воспалении.

     У Т-клеток памяти — свои хоминговые рецепторы; основной среди них «внесистемный» адгезивный белок CD44. Специфичный для него сосудистый адрессин (белок MAD) располагается    в             высоком                                           

             (рис. 1.17)                эндотелии венул лимфоидной системы слизистых оболочек. Поэтому Т-клетки памяти задерживаются именно здесь.

     3) Стимуляция Т-лимфоцитов, приводящая к вовлечению во взаимодействие других адгезивных белков. Первичная адгезия вызывает ряд изменений в структуре плазмолеммы Т-клеток.

     а)  Так, прежде всего в адгезию вовлекаются  Ig-подобные белки. Вначале это иммунонеспецифический белок CD31, находящийся на поверхности и лимфоцитов, и эндотелиоцитов и участвующий в гомофильном взаимодействии. Последнее каким-то образом активирует TCR (Т-клеточный рецептор) — иммуноспецифический Ig-подобный белок Т-клетки.

     б) Активация же ТСК служит сигналом, «вызывающим» на поверхность Т-лимфоцита интегрины (VLA-4 и LFA-1). При этом со стороны эндотелиоцитов партнерами интегринов являются опять-таки иммунонеспецифические Ig-подобные белки (VCAM-1, ICAM-1, ICAM-2): 

VLA-4 –VCAM-1;      LFA-1-ICAM-1;      LFA-1-ICAM 2. 

     Данные  взаимодействия обеспечивают самое  сильное прилегание Т-клеток к эндотелию. При этом эндотелиоциты даже несколько уплощаются.

     Таким образом, в процессе хоминга Т-клеток закономерно сменяются белки, участвующие в адгезии. При этом типы взаимодействующих белков выстраиваются в последовательность: селектины     специфические гликопротеины, Ig-подобные белки — Ig-подобные белки, интегрины — Ig- подобные белки.

     4) Ослабление адгезивной силы. Чтобы лимфоцит, связавшийся с эндотелием, проник затем через стенку сосуда, необходимо его постепенное освобождение из «плена» адгезивных связей. Это достигается за счет уменьшения на поверхности Т-клетки количества адгезивных молекул. Причиной могут служить два процесса.

     Во-первых, часть интегринов через какое-то время подвергается интернализации, т. е. вновь уходит с поверхности внутрь лимфоцита.

     Во-вторых, другая часть интегринов (равно как  и прочие адгезивные молекулы) может просто слущиваться с поверхности лимфоцитов.

     5)  Проникновение Т-клеток через эндотелий и базальную мембрану. Т-клетки проникают, по разным сведениям, либо между эндотелиоцитами (как показано на рис. 1.17), либо, скорее всего, непосредственно через эндотелиоциты (что обозначается как цитопемзис). Одновременно в Т-клеткех индуцируется синтез специальных протеаз, которые осуществляют локальное растворение базальной мембраны, В конечном счете Т-клетки оказываются в месте своего назначения.

     Заметим, что в рассмотренном процессе участвуют также цитокины, выделяемые самими адгезирующими клетками, а  также их окружением. Именно оии  часто служат тем сигналом, который связывает одну стадию процесса с другой.

     3.3 Воспаление

     Теперь обратимся к воспалению. В этом сложном патобиологическом процессе - два ведущих явления:

     - сосудистая реакции (расширение  и повышение проницаемости мелких сосудов),

     - активный выход лейкоцитов из кровеносного русла.

     К обсуждаемой здесь теме (роли адгезивных белков) непосредственно относится, по крайней мере, второе из данных явлений. Однако понимание этого пришло лишь в 1985 г. До того долгое время считалось, что лейкоциты привлекаются в очаг воспаления хемоаттрактантами, выделяемыми микроорганизмами и собственными клетками организме. Оказалось же, что главным событием, индуцирующим миграцию лейкоцитов, является повышение адгезивности эндотелия в области воспаления. Причем выяснилось также и то, что эндотелий — ключевой участник и обоих компонентов сосудистой реакции.

     В итоге картина воспаления (если ограничить ее сосудистой реакцией и миграцией  лейкоцитов) представляется в достаточно упрощенном виде такой, как показано на рис. 1.18. Рассмотрим ее подробнее.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                            (рис. 1.18)

     Медиаторы воспаления. Центральную роль в процессе играют т. н. медиаторы воспаления — сигнальные вещества, непосредственно «запускающие» воспалительный процесс. К ним относятся гистамин, тромбин и такой цитокин, как ИЛ-1 (интерлейкин-1).

     а) Гистамин — низкомолекулярное соединение, продукт декарбоксилирования аминокислоты гистидина. Он локализован (вместе с рядом других веществ) в гранулах базофильных лейкоцитов и тучных клеток (тканевых базофилов).

     На  поверхности этих клеток имеются рецепторы к одному из  классов иммуноглобулинов, а   именно к Ig E. Причем узнается константная область этих Ig, по которой, собственно, и различаются растворимые Ig разных классов. Следовательно, на поверхности одного базофила находятся Ig Е   самой разной иммуноспецифичности.

     Микроорганизмы, а также продукты их жизнедеятельности или распада (эндотоксины), будучи антигенами, могут связываться с поверхностными IgЕ базофилов. Это вызывает дегрануляцию клеток и высвобождение гистамина (наряду с прочими активными веществами).