Эмиграция лейкоцитов

11.08.2016
Эмиграция лейкоцитов (трансмиграция, диапедез) из просвета сосудов (рис. 33) через сосудистую стенку в межклеточное пространство очага воспаления происходит в определенной последовательности, что в значительной мере зависит от этиологического фактора: в большинстве случаев острого воспаления, особенно когда оно обусловлено гноеродными бактериями (стафилококками, стрептококками, пневмококками и др.), вначале интенсивно эмигрируют нейтрофильные гранулоциты, затем — моноциты и, наконец, лимфоциты. В то же время при вирусных инфекциях и воспалении, вызванном бактериями, паразитирующими внутри клеток (туберкулез, сифилис, туляремия, бруцеллез и др.), первыми в очаге воспаления могут появиться лимфоциты, а в экссудате будут преобладать лимфоциты и моноциты. В тех случаях, когда воспаление имеет аллергическое происхождение или обусловлено паразитами (гельминтами), наблюдается инфильтрация эозинофилами.
Эмиграция лейкоцитов

Согласно современным представлениям, основной механизм эмиграции лейкоцитов заключается в комплементарном лиганд-рецепторном взаимодействии лейкоцитов и компонентов сосудистой стенки. При этом роль рецепторов и их лигандов выполняют молекулы клеточной адгезии, которые экспрессируются на поверхности лейкоцитов и эндотелиоцитов под влиянием определенных медиаторов воспаления. Таких адгезивных молекул существует огромное количество (табл. 13). В нормальных условиях большинство из них не функционирует. Они либо депонированы во внутриклеточных гранулах и встраиваются в клеточную мембрану при воспалении, либо активируются путем конформации, либо синтезируются de novo. Эти молекулы подразделяют на несколько семейств.
Эмиграция лейкоцитов
Эмиграция лейкоцитов

Селектины — трансмембранные белки-рецепторы, внешний (внеклеточный) конечный домен которых способен связывать олигосахариды, т. е. является белком-лектином. Под влиянием цитокинов, образующихся тучными клетками, тканевыми макрофагами и эндотелиоцитами в ответ на контакт с микроорганизмами и повреждение клеток, на мембране эндотелиоцитов экспрессируются Е-селектины, на мембране эндотелиоцитов и тромбоцитов — Р-селектины, а на поверхности лейкоцитов — L-селектины. Лигандами для Е-селектинов являются сиалосодержащие олигосахаридные молекулы гликопротеинов на мембране нейтрофилов, для Р-селектинов — на мембранах всех лейкоцитов, а для L-селектинов — на мембранах эндотелиоцитов.

Интегрины — гетеродимерные (состоят из двух нековалентно связанных субъединиц α и β) трансмембранные гликопротеиновые рецепторы, которые экспрессируются под влиянием медиаторов воспаления на мембране лейкоцитов, фибробластов, тромбоцитов и клеток некоторых внутренних органов, связывая клетки с компонентами внеклеточного матрикса: фибронекгином, коллагеном и ламинином, тромбоспондином, витронектином, а также с эндотелиоцитами. Кроме адгезии лейкоцитов и тромбоцитов они обеспечивают диапедез лейкоцитов через сосудистую стенку, хоуминг лимфоцитов и прикрепление клеток к межклеточному веществу, которое способствует самоформированию тканей.

Белки суперсемейства иммуноглобулинов — трансмембранные протеины с 5— 6 внеклеточными доменами, сходные с иммуноглобулинами, которые экспрессируются под влиянием ИЛ-1, ФНО-α и γ-ИФ на мембране преимущественно эндотелия. Эти белки комплементарны различным интегринам, а потому обеспечивают адгезию и прохождение лейкоцитов через сосудистую стенку.

Адрессины — белки высокого эндотелия венул, обеспечивающие эмиграцию преимущественно лимфоцитов.

Определенная последовательность эмиграции лейкоцитов обусловлена тем, что экспрессия различных адгезивных молекул происходит не одновременно. Вначале под влиянием медиаторов воспаления экспрессируются селектины. Уже в первые минуты действия на сосудистую стенку гистамина, тромбина, эндотоксинов бактерий (липополисахаридов, ЛПС; lipopolysaccharide, LPS), фосфолипидного ФАТ (platelet activation factor, PAF) происходит перераспределение Р-селектина из его внутриклеточного депо — гранул эндотелиальных клеток (тельца Weibel—Palade) — на поверхность плазматической мембраны. Через 1—2 ч под влиянием фрагментов комплемента (С5а, Bb), лейкотриена B4, ФНО-α экспрессируются L-селекгины лейкоцитов, a в результате действия ЛПС бактерий, ИЛ-1, ФНО-α, ФНО-β, ИЛ-8 и других цитокинов — Е-селектины, a также их лиганды. Интегрины, белки суперсемейства иммуноглобулинов и адрессины появляются на мембранах лейкоцитов и эндотелиоцитов намного позже. В связи с этим максимальная скорость выхода нейтрофилов приходится на первые 2 ч и значительно снижается через 4—6 ч. Эмиграция моноцитов начинается вместе с нейтрофилами, но достигает максимума через 16—24 ч.

Взаимодействие селектинов с их олигосахаридными лигандами не очень крепкое (низкоаффинное) и легко разрушается током крови (обратимая адгезия). Ceлектины притягивают лейкоциты к сосудистой стенке и на некоторое время удерживают их, отпускают и снова прикрепляют, что создает эффект катания вдоль сосудистой стенки (rolling).

Под влиянием медиаторов, высвобождающихся при повреждении эндотелия, тучных и других клеток (ФАТ, ФХЭ и т. п.), или хемокинов — низкомолекулярных цитокинов, которые синтезируются активированными моноцитами-макрофагами, лимфоцитами, фибробластами и эндотелиоцитами и стимулируют миграцию и активацию лейкоцитов (ИЛ-8, нейтрофильный акгивирующий белок-2 (НАБ-2; neutrophil activation protein-2, NAP-2), моноцитарный хемоаттрактантный белок-1 (МХБ-1; monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1), макрофагальный воспалительный белок-lα (МВБ-1α; macrophage inflammatory protein-1α, MIP-α), МВБ-1β и др.) происходят конформационные изменения и активация интегринов на поверхности лейкоцитов либо их перемещение из внутриклеточных депо. При повышении локальной внутриклеточной концентрации Ca2+ и Mg2+ интегрины также перераспределяются на поверхности лейкоцитов, образуя кластеры (пятна), что резко увеличивает аффинность (прочность) их связи с лигандами на поверхности эндотелия.

Активация интегринов сопровождается экспрессией на поверхности эндотелиоцитов под влиянием ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, γ-ИФ, ЛПС и т. п. адгезивных молекул суперсемейства иммуноглобулинов. Все это обеспечивает крепкую связь лейкоцитов с сосудистой стенкой, распластывание их на поверхности эндотелия (необратимая адгезия), вследствие чего они проникают через расширенные промежутки между эндотелиальными клетками капилляров и венул (эмиграция лейкоцитов). При этом нейтрофилы и моноциты протискиваются между эндотелиальными клетками амебообразно, выпуская псевдоподии и выделяя коллагеназу и эластазу, что приводит к образованию отверстий в базальной мембране. Кроме того, лимфоциты способны непосредственно проникать через клеточные мембраны и цитоплазму эндотелиальных клеток, не повреждая их. Этот способ носит название “ эмпериполез”.

Эмиграция лейкоцитов — нормальный процесс, который обычно осуществляется через высокий эндотелий венул всего организма. При воспалении усиленная и ускоренная эмиграция происходит через стенку капилляров и венул ограниченного участка сосудистого русла, непосредственно контактирующего с местом повреждения. После попадания во внесосудистое пространство в результате ферментативного расщепления лейкоциты теряют со своей поверхности L-селектины и начинают целеустремленно и быстро мигрировать (двигаться) в направлении флогогенного фактора и/или разрушенных клеток с помощью амебообразных движений.

Данный процесс соответствует первой стадии фагоцитоза и носит название “хемотаксис?. Описал это явление и дал ему название И.И. Мечников. Как и эмиграция, хемотаксис в значительной мере определяется наличием и градиентом концентрации хемоаттрактантов — молекул, которые связываются с соответствующими рецепторами на поверхности лейкоцитов, активируют их и обусловливают направленную миграцию. Сигнал от активированных рецепторов через систему вторичных мессенджеров, в том числе ионов кальция, служит причиной полимеризации актина на переднем конце лейкоцита и скопления миозиновых филаментов в задней части клетки, что подталкивает лейкоцит в направлении источника хемоаттрактантов. Кроме того, такую же функцию выполняет взаимодействие β1-интегринов с межклеточным матриксом.

Если воспаление является следствием инфицирования тканей, то основными хемоаттракгантами выступают компоненты микроорганизмов, продукты их жизнедеятельности или опсонины, покрывающие их поверхность, а также перечисленные выше хемокины. Эти цитокины продуцируются макрофагами, эндотелиоцитами, фибробластами и тучными клетками, главным образом при их активации микробными продуктами. Разные виды микроорганизмов и продукты их жизнедеятельности стимулируют биосинтез определенных комбинаций хемокинов.

Молекулярные структуры, присущие только различным патогенным микроорганизмам и отсутствующие у человека, получили название патоген-ассоциированные молекулярные образы (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs).

Соответственно, на поверхности лейкоцитов расположены специальные рецепторы, которые реагируют на наличие определенных PAMPs у микроорганизмов и включают механизмы врожденного иммунитета против этих патогенных микроорганизмов, в первую очередь — приближение микро- и макрофагов к объектам фагоцитоза. Такие мембранные или цитоплазматические рецепторы имеют название рецепторы распознавания образов (pattern recognition receptors, PRRs).

Сейчас известны около 20 лейкоцитарных мембранных гликопротеиновых PRRs, сходных с toll-семейством белков дрозофилы (toll-like receptors, TLRs), которые у млекопитающих выборочно связываются и активируются определенными RAMPs бактерий, вирусами, грибами, простейшими. Так, ЛПС грамотрицательных бактерий активируют TLR4, липопротеиды грамположительных бактерий являются лигандами для TLR1, TLR2, TLR5, одно- и двуцепочечная РНК вирусов связываются с TLR3, TLR4, TLR7, TLR8, грибы — с TLR6. Распознавание не профильными и моноцитарно-макрофагальными TLR инфекционных факторов приводит к активации транскрипционного фактора NF-kB, который вследствие активации соответствующих генов стимулирует продукцию провоспалительных цитокинов (ФНО-α, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-12, ИЛ-18, α-ИФ, β-ИФ); в дальнейшем они влияют на эндотелий, фибробласты и другие клетки, в том числе лейкоциты. Активация TLRs, расположенных на мембране дендритных клеток, включает приобретенный иммунитет.

G-протеинассоциированныерецепторы лейкоцитов могут акгивироваться N-формилметионином — аминокислотой, которая имеется в белках бакгерий и отсутствует у человека.

Лейкоцитарные рецепторы к опсонинам, т. е. белкам, покрывающим микроорганизмы для облегчения их фагоцитоза, экспрессируются при наличии определенных опсонинов. Так, иммуноглобулины G распознаются и связываются Fcγ-peцепторами фагоцитов. Кроме того, лейкопептидаза фагоцитов высвобождает из γ-глобулинов тетрапептид тафтсин, который обладает выраженным хемотаксическим и опсонизирующим действием, активирует лейкоциты и ускоряет фагоцитоз. Фрагмент комплемента С3b после фиксации на микроорганизмах экспрессирует на фагоцитах рецептор комплемента 1-го типа (CR1). В гликолипидах и гликопротеинах клеток бактерий, в отличие от животных и человека, много таких углеводов, как манноза и фукоза. Маннозосвязывающий лектин плазмы крови способен распознавать бактерии по большому содержанию в углеводном компоненте их клеточной стенки маннозы или фукозы, фиксироваться на ней, активировать комплемент классическим путем и выполнять функцию опсонина для макрофагального маннозного рецептора. СРП, связывающийся с фосфатидилхолином клеточной стенки некоторых микробов, также может активировать их атаку фагоцитами и комплементом.

Остальные хемоатграктанты являются продуктами повреждения собственных тканей как биологическими, так и физико-химическими факторами. При повреждении или раздражении лаброцитов, макрофагов, эндотелиоцитов, лимфоцитов и других клеток образуются либо акгивируются и выделяются простагландины, лейкотриены (особенно B4), тромбоксан A2, фрагменты комплемента (особенно С5а), ФАТ, ФХЭ, HSP, некоторые факторы роста, цитокины (ФНО-α, ИЛ-1, γ-ИФ), хемокины (НАБ-2, МХБ-1, МВБ-1α, МВБ-1β, ИЛ-8) и др.

Ha лейкоцитах под влиянием хемоаттрактантов экспрессируются комплементарные для каждого из них рецепторы. При повреждении клеток в межклеточное пространство попадают ДНК и АТФ и продукты их расщепления, которые влияют на пуриновые рецепторы лейкоцитов. Разрушение межклеточного матрикса приводит к образованию тромбина и продуктов деградации коллагена, фибрина, фибронектина и т. п. Они могут активировать на лейкоцитах как “мусорные” рецепторы, так и TLRs.

Если задача нейтрофилов как одного из основных факторов гуморального иммунитета состоит в обезвреживании патологического инфекционного фактора, в первую очередь грамотрицательных бактерий, то неудивительно, что их хемотаксис активируется эндотоксинами бактерий (ЛПС), N-формилметионином, иммунными комплексами, ИЛ-8 или НАБ-1, НАБ-2, тромбоцитарным фактором-4 (ТФ-4; platelet factor-4, PF-4), фрагментами комплемента, лейкотриеном B4, ПГЕ2, гистамином, калликреином, продуктами распада коллагена и фибрина, ионами водорода.

Роль макрофагов заключается главным образом в обезвреживании клеток, в которых паразитируют вирусы, некоторые бактерии и грибы, а также в очищении очага воспаления от погибших клеток, в том числе нейтрофилов, и образовании противовоспалительных медиаторов, разрушающих (арилсульфатаза, гистаминаза, кининаза и т. п.) или нейтрализующих (гепарин, хондроитинсульфат, ингибиторы протеиназ, антифосфолипазы, антиоксиданты, полиамины, липоксины, ИЛ-10, гистамин посредством Н2-рецепторов) медиаторы воспаления. Хемотаксис моноцитов и T-лимфоцитов как основных эффекторов клеточного иммунитета и регуляторов завершающей стадии воспаления активируется вирусными РНК, экзотоксинами грамположительных бактерий, продуктами распада нейтрофилов, лимфо- и монохемокинами: МХБ-1, МХБ-2, МХБ-3, МВБ-lα, МВБ-1β, регулятором активации, экспрессии и секреции нормальных Т-клеток (regulated on activation normal T-cell expressed and secreted, RANTES), но блокируется H+.