Физиология и патология системы крови

61

кровяного сгустка. Кроме того, моноциты и макрофаги являются важнейшими регуляторами течения физиологических функций организма, ибо способны синтезировать и секретировать чрезвычайно активные биологические соединения – монокины, являющиеся составной частью цитокинов.

Лимфоциты, как и другие виды лейкоцитов, образуются в костном мозге, а затем поступают в циркуляцию. Здесь одна популяция предшественников лимфоцитов направляется в вилочковую железу, где в результате контакта со стромальными элементами и гуморальными факторами преимущественно полипептидной природы превращаются в так называемые Т-лимфоциты (от слова thymus). Другая популяция лимфоцитов у птиц попадает в сумку Фабрициуса – железу внутренней секреции, расположенную возле клоаки, и под влиянием ее гуморальных факторов образует B- лимфоциты (от слова bursa). У человека и млекопитающих окончательное формирование B-лимфоцитов происходит в костном мозге.

Популяция Т-лимфоцитов гетерогенна и представлена следующими классами клеток: Т-киллеры, или убийцы, осуществляющие лизис клеток-мишеней (киллинг – убийство), к которым можно отнести возбудителей инфекционных болезней, грибки, микобактерии, опухолевые клетки и другие, и Т-хелперы, или помощники иммунитета. Предположение о том, что среди Т-лимфоцитов имеется популяция супрессоров, не нашло экспериментального подтверждения.

Не менее сложна популяция В-лимфоцитов. Большинство из них в ответ на действие чужеродных антигенов продуцирует антитела или иммуноглобулины, т.е. является антителопродуцентами. Однако среди В-лимфоцитов также различают В- киллеры и В-хелперы.

В-киллеры выполняют те же функции, что и Т-киллеры. Что касается В- хелперов, то они способны представлять Аг и участвовать в реакциях гуморального иммунитета.

Существует группа клеток, получивших наименование ни Т-, ни В-лимфоциты. К ним относятся так называемые 0-лимфоциты, являющиеся, в основном, предшественниками Т- и В-клеток и составляющие их резерв. К 0-лимфоцитам также отно-

сят особые клетки, именуемые натуральные (природные) киллеры или NK-

лимфоциты. Как и другие цитотоксические лимфоциты (CTL) NK-лимфоциты секретируют белки, способные пробуравливать отверстия (поры) в мембране чужеродных клеток и потому названные перфоринами. Кроме того, CTL содержат протеолитические ферменты (цитолизины), которые проникают в чужеродную клетку через образующиеся поры и разрушают ее.

Двойные клетки – несут на своей поверхности маркеры и Т-лимфоцитов (CD4+, CD8+), и В-лимфоцитов (CD20+, CD22+, CD72+ и др) и способны заменять как те, так и другие.

Более подробно о функции моноцитов и лимфоцитов будет сообщено в разделе «иммунитет».

3.9.9.4. Физиология лейкопоэза

Лейкоциты являются наиболее "подвижной" частью крови, быстро реагирующей на различные изменения в окружающей среде и организме развитием лейкоцитоза, что обеспечивается существованием клеточного резерва. Как уже отмечалось, существуют 2 типа гранулоцитарных резервов – сосудистый и костномозговой. Сосудистый гранулоцитарный резерв представляет собой большое количество гранулоцитов, расположенных вдоль стенок сосудистого русла, откуда они мобилизуются при повышении тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Количество клеток костномозгового резерва в 30-50 раз превышает их число в кровотоке. Мобилизация костномозгового резерва происходит при инфекционных

61

62

заболеваниях, сопровождается сдвигом влево и связана, в основном, с воздействием эндотоксинов. При многих заболеваниях продукция лейкоцитов увеличивается в 5 и более раз и в течение длительного времени поддерживается на этом уровне. При лейкозах образование клеток мутантов может возрастать в 100 раз. Истощить способность костного мозга продуцировать лейкоциты почти невозможно, для этого необходимо уничтожить саму кроветворную ткань.

Мы уже говорили, что все лейкоциты образуются в красном костном мозге из единой примитивной стволовой кроветворной клетки (пСКК). Эта клетка в процессе развития, деления и дифференцировки, переходя через ряд стадий, приводит к по-

явлению так называемой колониеобразующей единицы смешанной КОЕс или

ГЭММ, которая дает начало полипотентным КОЕ. Из последних могут образовываться КОЕ всех лейкоцитов (за исключением лимфоцитов, которые появляются в результате дифференцировки одной из представительниц отдела стволовых мультипотентных клеток), а также эритроцитов и тромбоцитов.

ГЭММ-КОЕ в процессе деления и дифференцировки приводит к образованию клетки предшественницы миелопоэза, которая является родоначальницей нейтрофильных гранулоцитов и моноцитов (КОЕ-гм).

Следует заметить, что в процессе дифференцировки КОЕ-ГЭММ появляется ряд колониеобразующих единиц с перекрестными функциями. Так, колониеобразующая единица нейтрофилов и эозинофилов (КОЕ-нэоз) и колониеобразующая единица эритроцитов и эозинофилов (КОЕ-ээоз), способны превращаться в колонии клеток, дающих начало эозинофилам (КОЕ-эоз), тогда как колониеобразующая единица гранулоцитов и эритроцитов (КОЕ-гэ), колониеобразующая единица эритроцитов и мегакариоцитов (КОЕ-эмгкц) наряду с колониями гранулоцитов или мегакариоцитов продуцируют клоны клеток родоначальников эритроцитов.

КОЕ-гм в свою очередь, благодаря делению и дифференцировке, превращается в колониеобразующие единицы нейтрофильных гранулоцитов (КОЕ-Г) и колониеобразующие единицы моноцитов/макрофагов (КОЕ-М).

КОЕ-М через стадии монобласта и промоноцита переходит в конечном итоге в моноцит, а КОЕ-Г через миелобласты, промиелоциты, миелоциты, метамиэлоциты (юные) – в сегментоядерный нейтрофил.

Приблизительно такой же путь проделывают КОЕ-эоз и КОЕ-баз. КОЕ-эоз через стадии эозинофильных бласта, промиелоцита, миелоцита и метамиелоцита дает начало зрелым эозинофилам, а КОЭ-баз через те же стадии – базофилам.

Пре-Т-лимфоцит в своем развитии проходит стадии Т-лимфобласта и Т- пролимфоцита, из которого формируется зрелый Т-лимфоцит, способный под воздействием Аг переходить в иммунобласт, а затем в активный Т-лимфоцит, принимающий участие в иммунном ответе. Более сложно происходит формирование В- лимфоцитов. Родоначальная клетка пре-В-лимфоцит в процессе деления и дифференцировки превращается в В-лимфобласт, затем в В-пролимфоцит, который, созревая, становится зрелым В-лимфоцитом. При действии антигена В-лимфоцит активируется и через стадии В-иммунобласта, плазмобласта и проплазмоцита переходит в плазмоцит (плазматическую клетку), способный синтезировать строго специфические антитела или иммуноглобулины (рис. 4).

В процессе развития все клетки белого ряда приобретают целый комплекс рецепторов, с помощью которых осуществляются их специфические и неспецифические функции.

3.9.9.5. Факторы, обеспечивающие лейкопоэз

Все стадии лейкопоэза регулируются гуморальными факторами, относящими-

ся к цитокинам. Главными из них являются колониестимулирующие (CSF) и гемо-

62

63

поэтические факторы. CSF по своей природе являются гликопротеидами. Все они поддерживают созревание и дифференцировку различных кроветворных колоний, начиная с полипотентной или кроветворной стволовой клетки. Это так называемый

стволово-клеточный фактор или белковый фактор стила (SCF или SF), грану- лоцитарно-макрофагальный (GM-CSF), гранулоцитарный (G-CSF) и макрофагальный (М-CSF) колониестимулирующий фактор, эритропоэтин, тромбопо-

этин и другие. Все колониестимулирующие факторы (CSF) образуются стромальными элементами костного мозга, фибробластами, эндотелиоцитами, макрофагами, а также некоторыми видами Т-лимфоцитов. Предполагается, что физиологический уровень этих соединений в костном мозге достигается в результате действия слабых активирующих импульсов, появляющихся в результате контактного взаимодействия стромальных клеток. Однако усиленное образование CSF может происходить и в процессе иммунного ответа, возникающего под воздействием различных антигенов. Ниже приводится их краткое описание.

SCF – гемопоэтический и тканевой ростовой фактор или фактор стила (SF), служащий лигандом для С-Kit-oнкогена и продуцируемый самыми различными клетками – стромой костного мозга, фибробластами, эпителиальными клетками и эндотелием сосудов. Существует растворимый и мембрансвязанный SCF. Действие фактора стила чрезвычайно разнообразно. Это соединение способствует пролиферации и дифференцировке пСКК, а также клеток-предшественников различных ростков кроветворения. Выявлен синергизм в действии SCF и IL-11 на стволовые клетки, а также с IL-2 на лимфоциты, получившие наименование натуральные киллеры, или NK-лимфоциты. Высказывается мнение, что SCF образуется локально в костном мозге и оказывает влияние как «якорный фактор», способствуя действию других цитокинов на кроветворные клетки.

GM-CSF – гликопротеин с молекулярной массой 21-25 кДа. Этот цитокин поддерживает пролиферацию общих гранулоцитарно-макрофагальных, юных эритроидных, эозинофильных и мегакариоцитарных предшественников. Слабее GM-CSF действует на формирование специализированных гранулоцитарных и моноцитарномакрофагальных колоний, а также на активность зрелых моноцитов и макрофагов, гранулоцитов и эозинофилов. Под влиянием GM-CSF повышается продукция IL-1 макрофагами и моноцитами.

G-CSF имеет молекулярную массу, равную 19-25 кДа. Этот фактор влияет на гранулоцитарный росток кроветворения, а также активирует зрелые нейтрофилы, усиливая их бактерицидную, фагоцитарную и цитотоксическую активность.

M-CSF обладает молекулярной массой 70-76 кДа. Этот цитокин воздействует на моноцитарно-макрофагальный росток кроветворения. Под его влиянием возрастает фагоцитарная активность и миграция в ткани моноцитов и нейтрофилов.

За последнее время установлено, что на созревание эозинофилов влияет

эозинофильный колониестимулирующий фактор (ЕО-CSF), а на базофилы – колониестимулирующий фактор тучных клеток. Однако их свойства пока еще мало изучены.

В лейкопоэзе принимают участие практически все интерлейкины. Основным из них является IL-3, представляющий собой гликопротеин с молекулярной массой от 15 до 30 кДа. IL-3 выделяется стимулированными Т-лимфоцитами-хелперами второго клона (Тх2), моноцитами, макрофагами, эпителиальными клетками тимуса, кератиноцитами, тучными и даже нервными клетками. Он стимулирует гемопоэтические клетки-предшественники, т.е. является полипоэтином. Через соответствующие клоны Т-лимфоцитов IL-3 обеспечивает рост и развитие гранулоцитарномакрофагальных колоний, эритроцитарного и мегакариоцитарных ростков, тучных клеток, локализующихся в слизистых оболочках, базофилов, эозинофилов, а также

63

64

предшественников Т- и В-лимфоцитов. Особенно выраженное действие IL-3 оказывает на эозинофилопоэз, благодаря чему его относят к эозинофилопоэтическим факторам. В то же время он является главным негативным регулятором NKлимфоцитов из костномозговых клеток предшественников. Под его влиянием может полностью блокироваться индукция NK в костном мозге.

При инъекции этого цитокина в периферической крови резко возрастает число лейкоцитов, ретикулоцитов и тромбоцитов, что сопровождается активацией системы гемостаза.

IL-5 синтезируется и выделяется стимулированными Тх2, базофилами и тучными клетками. Очищенный IL-5 является гликопротеидом и имеет молекулярную массу, равную 45 кДа. Однако после восстановления дисульфидных связей его молекулярная масса понижалась до 22,5 кДа, что свидетельствует о гомодимерной структуре этого цитокина.

Основная функция IL-5 сводится к пролиферации и дифференцировке В- лимфоцитов и эозинофилов. Он обладает селективной способностью стимулировать морфогенез и функциональную активность эозинофилов. IL-5 не оказывает влияния на недифференцированные стволовые клетки, но усиливает терминальную дифференцировку предшественников эозинофилов, а также сохраняет жизнеспособность зрелых клеток, ибо блокирует программу их запрограммированной гибели – апоптоза.

IL-11 продуцируется стромальными клетками костного мозга. Он представляет собой негликолизированный белок с молекулярной массой 23 кДа. По своей активности сходен с IL-6 и частично способен его заменить. Более того, он входит в семейство IL-6. Играет важную роль в гемопоэзе, особенно мегакариоцитопоэзе. IL-11 обуславливает пролиферацию ранних кроветворных предшественников, подготавливает стволовые клетки к восприятию действия IL-3, способствует миело- и эритропоэзу, вызывает дифференцировку нейтрофилов и приводит к образованию В-лимфоцитов.

IL-11 может оказывать влияние на все виды кроветворных клеток как самостоятельно, так и в комбинации с другими ростовыми факторами – белковым фактором стила (FS), лейкемическим ингибирующим фактором (LIF), IL-6, онкостатином М, цилиарным нейротропным фактором (CNTF) и др.

Проанализировав всю основную литературу, Р. Du et А. Williams пришли к выводу, что IL-11 свойственны следующие основные функции:

1.Увеличение количества тромбоцитов в крови, что обусловлено стимуляцией их предшественников;

2.Повышение числа лейкоцитов в крови (главным образом нейтрофилов) за счет возрастания в костном мозге числа клеток-предшественников миелоидного ряда;

3.Потенциальное стимулирование полипотентных стволовых кроветворных

клеток.

Многие интерлейкины (IL-2, IL-4, IL-6, IL-7, IL9, IL-12 и др.) являются факторами роста и дифференцировки Т- и В-лимфоцитов (см.3.11.7.3.).

Следует заметить, что большинство цитокинов оказывает влияние на процессы кроветворения лишь тогда, когда они действуют совместно в едином ансамбле. Более того, один и тот же цитокин способен влиять на разные клетки мишени. И, наконец, нередко эффект индивидуальных цитокинов существенно меняется не только количественно, но и качественно в присутствии других представителей этих важнейших регуляторов кроветворения.

Установлено, что так называемые Тd-лимфоциты (или дифференцировочные Т-лимфоциты) стимулируют дифференцировку клеток в гранулоцитарном направле-

64

65

нии. В регуляции размножения ранних полипотентных и унипотентных клеток имеет большое значение их взаимодействие с Т-лимфоцитами и макрофагами. Эти клетки оказывают влияние на клетки-предшественницы с помощью лимфокинов и монокинов, содержащихся в мембране и отделяющихся от нее в виде "пузырьков" при тесном контакте с клетками мишенями.

В настоящее время из костного мозга и отдельных видов лейкоцитов (гранулоцитов и агранулоцитов) выделен комплекс полипептидных факторов, выполняющих функции специфических лейкопоэтинов.

Особо следует подчеркнуть, что продукция КСФ регулируется потребностью в том или ином виде клеток белой крови. Так, в случае появления гельминтов или развития аллергических реакций усиливается образование EО-CSF. При микробной

ивирусной инфекции резко возрастает концентрация GМ-CSF, М-СSF и G-CSF. Вместе с тем, одновременно со специфическими регуляторами кроветворения выделяются интерлейкины, оказывающие влияние на различные стадии лейкопоэза.

Значение различных гемопоэтических факторов в лейкопоэзе отображено на схеме (рис. 4).

Своеобразные изменения претерпевает "белая кровь" в разные стадии адаптационного синдрома, что обусловлено действием гормонов гипофиза (АКТГ) и надпочечника (адреналина, кортизона, дезоксигидрокортизона). В первой стадии наблюдается лейкопения, обусловленная уменьшением числа лимфоцитов и эозинофилов при одновременном угнетении митотической активности костного мозга. В стадии резистентности число и состав лейкоцитов мало отличается от нормы. В стадию истощения развивается лейкоцитоз, сопровождающийся увеличением числа нейтрофилов и снижением количества лимфоцитов и эозинофилов.

Наряду с гуморальной, существует и нервная регуляция лейкопоэза. Предполагается, что нервные центры, регулирующие лейкопоэз, находятся в гипоталамусе

ипродолговатом мозге.

Длительное воздействие на симпатический отдел вегетативной нервной системы приводит сначала к лимфоцитозу, а затем к лейкоцитозу, сопровождающемуся увеличением числа нейтрофилов со сдвигом влево. При раздражении блуждающего нерва отмечается лейкопения и нейтропения. Различные воздействия на рефлексогенные зоны приводит к значительным сдвигам в составе белой крови.

По мнению Е.Д. Гольдберга, в организме существует единая сложно организованная система регуляции гемопоэза, включающая тесно взаимосвязанные между собой дистантные и локальные контролирующие структуры. При действии на организм различных экстремальных факторов происходит последовательная активация отдельных звеньев единого каскада механизма регуляции кроветворения. При этом пусковыми являются центральные нейроэндокринные механизмы, осуществляющие своё влияние через универсальные стрессреализующие и стресслимитирующие системы. В то же время основным звеном, оказывающим вегетативное влияние на гемопоэз, является симпатико-адреналовая система. Под её воздействием усиливаются процессы костномозгового кроветворения, и увеличивается «клеточность» крови.

3.9.9.6. Особенности белой крови у плода и ребенка

Уже на втором месяце гестации в крови у плода могут быть обнаружены отдельные гранулоциты, что свидетельствует о наличии лейкопоэза. Как уже отмечалось, эмбриональная печень является преимущественно эритропоэтическим органом, однако в ней обнаруживаются отдельные очаги гранулоцитарного и макрофагального клонов. У 6-ти-недельного эмбриона отношение эритроидных клеток к гранулоцитарным соответствует 5:1, тогда как у 24-х-недельного – 2:1. Полное зату-

65

66

хание печеночного кроветворения происходит перед рождением ребенка.

У 6-ти недельного эмбриона появляются лимфоциты не только в крови, но и в вилочковой железе, селезенке и лимфоузлах. Незрелые и зрелые клетки моноцитарного ряда обнаруживаются у эмбриона на 13-й неделе жизни. Однако лишь с развитием костномозгового кроветворения становится возможной дифференцировка гранулоцитов и макрофагов, что наблюдается у эмбриона в возрасте 12-13 недель. В составе костного мозга у плода отмечается постоянное преобладание миелоидных элементов над эритроидными, которое особенно резко выражено перед родами. По всей видимости, это явление обусловлено не только наличием гемопоэтинов, но и ростовых факторов, а также продукцией провоспалительных цитокинов, концентрация которых особенно резко возрастает перед родами.

Число лейкоцитов у плода постепенно увеличивается, достигая на 5 месяце гестации 1,5-2,0 109/литр. В это время в крови выявляются нейтрофилы всех стадий созревания и единичные лимфоциты. В последующем по мере развития плода количество лейкоцитов растет и к моменту родов колеблется в довольно широких пределах – от 6 до 13 109/литр. К этому же сроку в крови плода преобладают зрелые формы гранулоцитов, встречается сравнительно много лимфоцитов и моноциты.

Сразу после рождения ребенка число лейкоцитов очень велико и может достигать 20 109/литр и даже больше. Этот физиологический лейкоцитоз обусловлен тяжелейшим стрессом, который ощущает ребенок, переходя во время родов в новую среду обитания. На протяжении 1 дня число лейкоцитов может даже возрастать и достигать 30 109/литр, что связано со сгущением крови. Затем постепенно происходит уменьшение количества лейкоцитов (у части детей наблюдается их небольшой подъем между 4 и 9 днями). В грудном возрасте в разные месяцы уровень лейкоцитов колеблется в очень широких пределах – от 6 до 12 109/ литр. Нормы, характерные для взрослого человека, устанавливаются в возрасте 9-10 лет.

Лейкоцитарная формула новорожденного очень напоминает таковую у взрослых, хотя и отмечается явный сдвиг влево за счет преобладания, в основном, палочкоядерных нейтрофилов. Со 2-го дня число нейтрофилов начинает падать, а лимфоцитов возрастать. На 5-6 день число нейтрофилов и лимфоцитов сравнивается и равняется 42-45% для каждой популяции. Это так называемый первый перекрест относительного содержания нейтрофилов и лимфоцитов. В дальнейшем число нейтрофилов продолжает уменьшаться, а число лимфоцитов повышаться более медленными темпами и к третьему месяцу лейкоцитарная формула представляет собой зеркальное отражение для взрослого человека. При этом число нейтрофилов достигает 25-30%, а лимфоцитов – 65%. Такое соотношение нейтрофилов и лимфоцитов с небольшими колебаниями сохраняется до 9-10-ти месячного возраста, после чего начинается планомерный подъем числа нейтрофилов и падения количества лейкоцитов, что приводит к появлению второго перекреста в возрасте 5-6 лет. После этого число лимфоцитов постепенно снижается, а количество нейтрофилов нарастает и к моменту полового созревания становится таким же, как у взрослого человека (рис. 6).

Что касается других клеток белой крови (эозинофилов, базофилов и моноцитов), то их относительное количество претерпевает на всем протяжении развития ребенка лишь незначительные колебания и мало отличается от показателей лейкоцитарной формулы взрослого человека.

3.10. Неспецифическая резистентность

Основное назначение лейкоцитов – участие в защитных реакциях организма против чужеродных агентов, способных нанести ему непоправимый вред. Различают специфическую защиту, или иммунитет и неспецифическую резистентность орга-

66

67

низма. Последняя в отличие от иммунитета направлена на уничтожение любого чужеродного агента и "работает" не через антигенные детерминанты. К неспецифической резистентности относится фагоцитоз и пиноцитоз, система комплемента, естественная цитотоксичность, действие интерферонов, лизоцима, -лизинов и других гуморальных факторов защиты.

Важная роль в осуществлении неспецифической защиты и иммунитета принадлежит так называемым адгезивным молекулам, на функции которых мы считаем необходимым остановиться.

3.10.1. Адгезивные молекулы и их основные функции

Адгезия – жизненно необходимый процесс. Она не только создает контакт между клетками, но и обеспечивает целостность тканей, способствует миграции лейкоцитов и принимает участие в иммунном ответе. Между тем главной функцией адгезивных молекул является обеспечение контакта между клетками. В то же время эти молекулы при контакте клеток проводят дополнительный стимулирующий сигнал. Последний способен передаваться в 2-х направлениях: 1. Внутрь клетки через рецептор при его взаимодействии с лигандом, благодаря чему может наступать пролиферация клетки и секреция цитокинов; 2. Сигнал может передаваться изнутри клетки (например, при её активации фарболовыми эфирами) и, вызывая конформационные изменения самого адгезивного рецептора, повышать его сродство к лиганду. Более того, модулирующие сигналы при адгезии способны получать оба партнера: клетка, несущая рецептор, и клетка, несущая его лиганд.

Адгезивные молекулы делятся на 3 вида: интегрины, суперсемейство иммуноглобулинов и селектины.

Интегрины – это белки, находящиеся на мембране клеток и выполняющие роль клеточных рецепторов. Они тесно связаны с белками, составляющими скелет клетки, через которые проходит сигнал внутрь клеточной структуры. Интегрины состоят из двух субъединиц – и , причем на каждую субъединицу приходится несколько субъединиц . В настоящее время в семействе интегринов обнаружено более 20 молекул, имеющих непосредственное отношение к адгезии лейкоцитов к клеткам эндотелия. На лейкоцитах же экспрессированы адгезивные молекулы, лигандами для которых являются интегрины. Степень функциональной активности интегринов находится под постоянным контролем. В покое они не активны. Когда же под влиянием различных факторов (С5а, IL-8 и др.) осуществляется стимуляция лейкоцитов, происходит временное усиление их адгезии, в которой непосредственное участие принимают интегрины.

Суперсемейство иммуноглобулинов (таким названием оно удостоено пото-

му, что по своему строению сходно с антителами или иммуноглобулинами) включает 3 молекулы, получившие наименование ICAM 1, 2 и 3 (Intercellular Adhesion Molecules). Все они служат лигандами (связками), то есть связующими молекулами для интегринов. Эта реакция осуществляется при обязательном участии молекулы LFA- 1 (антиген, ассоциированный с функцией лейкоцита), в результате чего происходит адгезия нейтрофилов. Остальные типы клеток могут адгезироваться к цитокинактивированным эндотелиальным клеткам через интегрины VLA-4 (очень поздний антиген – Very Late antigen), представляющие собой рецепторы к ламинину, коллагену и другим белкам, находящимся на поверхности клетки, и к лигандам VCAM-1 (васку- лярно-клеточная адгезивная молекула – Vascular Cell Adhesion Molecules). Последняя экспрессируется преимущественно на активированных эндотелиальных клетках.

Молекулы ICAM-1, 2 и 3 выполняют различные функции. Так, при миграции иммунокомпетентных клеток молекула ICAM-3 играет важную роль в передаче сигнала (инициации иммунного ответа) от антигенпрезентирующей клетки (АПК) к лим-

67

68

фоцитам. В этой же ситуации ICAM-2 необходима для взаимодействия лейкоцита с невоспаленным, а ICAM-1 – с воспаленным эндотелием. Кроме того, ICAM-1 обеспечивает взаимодействие премированных (распознавших Аг) лимфоцитов.

Установлено, что экспрессия ICAM-1 важна для успешного цитолиза клетокмишеней, ибо они, прежде чем подвергнуться уничтожению, обязательно должны быть адгезированы.

Наличие ICAM-1 является неотъемлемой частью таких классических иммунных реакций, как презентация антигена для В- и Т-лимфоцитов, движение лейкоцитов, киллинг, опосредованный лимфоцитами, моноцитами, макрофагами и нейтрофилами.

Экспрессия ICAM-1 необходима для миграции лейкоцитов в область воспаления, а также для цитолиза клеток, измененных в процессе вирусного инфицирования или новообразования. В то же время умеренная по выраженности и продолжительности экспрессия ICAM-1 играет важную роль в ликвидации воспаления. Следовательно, индукция ICAM-1 способствует восстановлению иммунного надзора и считается необходимой при иммунотерапии опухолей. Между тем, повышение концентрации мембранной ICAM-1 усиливает разрушение тканей при аутоиммунных заболеваниях. И, наконец, эта молекула необходима для апоптоза самих лимфоцитов.

Молекулы ICAM-2 и ICAM-3 открыты сравнительно недавно, и пока еще мало что известно об их роли в течении патологических реакций. Предполагается, что они играют важную роль в костимуляции лимфоцитов.

Селектины включают в себя 3 гликопротеида, которые находятся на поверхности эндотелия (Е-селектин), тромбоцитов и эндотелия (Р-селектин) и лимфоцитов (L-cелектин). Все они обладают сходным строением – общим для всех них является наличие концевого лектина. Эти молекулы играют важную роль в доставке нейтрофила к очагу воспаления. Лигандами селектинов служат сиалилфукозилированные олигосахариды в составе многих гликопротеинов и гликолипидов мембран клеток, в том числе муциноподобные молекулы. К последним, в частности, относится мукоидный адрессин – клеточная адгезионная молекула (МаdСAM-1), которая за счет взаимодействия с L-селектином лимфоцитов обеспечивает возврат этих клеток в мукозноассоциированную лимфоидную ткань.

Е-селектин появляется на эндотелии лишь после того, как на него подейству-

ет IL-1 и TNF.

Р-селектин выявляется на поверхности тромбоцитов или эндотелия под воздействием гистамина и тромбина. Реакция эта кратковременная. В состоянии покоя он находится во внутриклеточных тельцах.

L-селектин постоянно находится на поверхности лимфоцитов, но он способен в течение короткого времени выделяться в окружающую среду и оказывать влияние на передвижение нейтрофилов.

Все селектины участвуют в прикреплении нейтрофилов к эндотелию посредством их адгезии к специфической связывающей молекуле (лиганду), которая располагается на поверхности нейтрофила. Если этот лиганд отсутствует, а подобные состояния встречаются в клинике, то такие люди часто подвержены инфекционным и воспалительным заболеваниям.

3.10.2. Фагоцитоз

Фагоцитоз – поглощение чужеродных частиц или клеток и их дальнейшее уничтожение. Явление фагоцитоза открыто И.И. Мечниковым, за что ему в начале нашего века была присуждена Нобелевская премия.

Фагоцитоз присущ нейтрофилам, эозинофилам, моноцитам и макрофагам, которые обладают чрезвычайно широким набором функций, направленных против

68

69

инфицирования организма, для поддержания высокого уровня иммунитета и удаления денатурированных белков, остатков погибших клеток, тканей и различных продуктов из очагов воспаления или инфицирования. Кроме того, все фагоциты в процессе активации продуцируют значительный набор биологически активных соединений, играющих важную роль в регуляции физиологических функций организма как в условиях нормы, так и патологии.

И.И. Мечников выделил следующие стадии фагоцитоза: 1) приближение фагоцита к фагоцитируемому объекту или лиганду; 2) контакт лиганда с мембраной фагоцита; 3) поглощение лиганда; 4) переваривание или уничтожение фагоцитируемого объекта.

Полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) и макрофаги могут находиться в двух состояниях: 1. Исходное, с низким уровнем обменных процессов, а, следовательно, проявлением слабой функциональной активности. 2. Активированное, связанное с обязательным действием на клетку каких-либо стимуляторов. Переход фагоцитов из состояния относительного покоя в активное получило наименование «прайминг».

3.10.2.1. Движение фагоцита к лиганду

Всем фагоцитам присуща амебовидная подвижность. Сцепление с субстратом, по которому движется лейкоцит, носит название адгезии. Только фиксированные или адгезированные лейкоциты способны к фагоцитозу.

Фагоцит может улавливать отдаленные сигналы (хемотаксис) и мигрировать в их направлении (хемокинез). Хотя сотни продуктов оказывают влияние на подвижность лейкоцитов, их действие проявляется лишь в присутствии особых соединений – хемоаттрактантов, или хемокинов, которых в сумме немногим больше шестидесяти. Наиболее активными стимуляторами фагоцитов являются опсонизированные микроорганизмы, отдельные компоненты комплемента, иммунные комплексы, N-формилметионильные пептиды, выделяемые некоторыми бактериями, биоактивные продукты липидного метаболизма, PAF, лейкотриены (LТB4), липополисахариды, бактериальные эндотоксины, фибрин, фактор Хагемана, плазмин, If , IL-8, IL16, TNF , GM-CSF, белки острой фазы и др.

Следует остановиться на еще одном механизме, способствующем привлечению фагоцитов в очаг повреждения. Известно, что в физиологических условиях во всех клетках и мембранных структурах протекают свободно-радикальные реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ), сдерживаемые жирорастворимыми антиоксидантами. Важная роль в ингибировании ПОЛ принадлежит структурной организации мембраны. В то же время любое повреждение структуры клетки приводит к усилению ПОЛ. Следовательно, активация ПОЛ является универсальной реакцией клеток и тканей на любое повреждение, что и служит пусковым механизмом фагоцитоза.

Первичными продуктами ПОЛ в мембранах являются гидроперекиси. Однако в дальнейшем в результате углубления процессов ПОЛ образуются биологически активные альдегиды – 2-алкеналь и 4-гидроксиалкеналь. Так, при окислении арахидоновой и линолевой кислот, которые входят в состав мембран всех без исключения клеток, образуется альдегид 4-гидроксиноненаль, который обладает чрезвычайно высокой хемотаксической активностью в отношении гранулоцитов. В то же время при очень большой концентрации данного альдегида практически полностью блокируется передвижение нейтрофилов в сторону очага повреждения, что крайне неблагоприятно для развития защитных фагоцитарных реакций.

Благодаря хемотаксису, фагоцит целенаправленно движется в сторону повреждающего агента. Чем выше концентрация хемоаттрактанта, тем большее число фагоцитов устремляется в зону повреждения, и тем с большей скоростью они дви-

69

70

жутся. К хемоаттрактантам имеются специфические гликопротеиновые образования

– рецепторы; число их на одном нейтрофиле колеблется от 2 103 до 2 105. Движение осуществляется при взаимодействии актина и миозина. При этом выдвигается псевдоподия, которая служит точкой опоры при передвижении фагоцита. Сцепляясь с субстратом, псевдоподия перетягивает фагоцит на новое место. Важную роль в движении фагоцита играют микротрубочки. Они не только обеспечивают жесткость структуры, но и позволяют фагоциту ориентироваться в направлении движения. Функционировать трубочки начинают лишь после того, как получают информацию через специфические клеточные медиаторы, к которым относятся циклические нуклеотиды – аденозинмонофосфат (цАМФ) и гуанозинмонофосфат (цГМФ). Увеличение концентрации цАМФ приводит к уменьшению функциональной активности фагоцита, увеличение уровня цГМФ – к ее усилению. По всей видимости, в состав рецепторов фагоцита входят аденилатциклаза и гуанилатциклаза – ферменты, ответственные за синтез циклических нуклеотидов.

Лейкоцит, двигаясь, способен преодолевать преграды и, в частности, проходить через эндотелий капилляра. Прилипая к сосудистой стенке с помощью адгезивных молекул, он выпускает псевдоподию, которая пронизывает стенку сосуда. В этот выступ постепенно переливается тело лейкоцита. Далее лейкоцит отделяется от стенки сосуда и может передвигаться в тканях.

Размещение нейтрофилов в инфицированных тканях – это сложный многоэтапный процесс. Прежде всего, должна наступить реакция между нейтрофилом и клетками эндотелия, что осуществляется посредством адгезивных молекул. Нейтрофилы, двигающиеся с током крови, должны остановиться, пройти между эндотелиальными клетками сосудов, после чего они способны перемещаться в участок повреждения (воспаления). Процесс перемещения лимфоцитов мало отличается от передвижения нейтрофилов, но он всегда специфичен и направлен на целевые органы.

Адгезия нейтрофилов к эндотелию протекает в 4 этапа (рис. 7).

Первичная связь нейтрофила легка и вызывает его скольжение или вращение (роллинг) на поверхности эндотелиальной клетки. Этот этап длится короткий промежуток времени и осуществляется посредством селектина. Его задача – замедлить движение нейтрофила в циркуляции и вызвать экспрессию (появление) рецепторов к хемокинам на поврежденном участке. При этом на эндотелии появляются селектины Е и Р, которые с помощью селектина L связываются с лигандом (молекулами ICAM) на поверхности нейтрофила. Процесс вращения возможен лишь потому, что селектин L быстро исчезает и, следовательно, нарушается связь лейкоцита с эндотелием. Между тем, в процессе этой фазы происходит активация нейтрофилов или других лейкоцитов.

На втором этапе наступает экспрессия интегринов. В предыдущую фазу на поверхности эндотелия действовал селектин Е, а на нейтрофиле – лиганд, с которым связывался Е-селектин. Эта реакция способствовала активации интегринов на поверхности нейтрофилов и усиленной связи с молекулами IKAM. В качестве сигналов активации могли выступать различные цитокины, относящиеся к хемокинам: макрофагальный воспалительный протеин (МIР-1 ), макрофагальный хемоаттрактантный протеин (МСР-1), IL-8, фактор, ингибирующий миграцию (MIF), и фактор активации тромбоцитов (PAF), С5а-фрагмент комплемента, – которые способны связаться с поверхностью (глюкозамингликанами) эндотелия и действовать на скользящие лейкоциты.

Третий этап – перемещение (стикинг) – осуществляется в результате взаимодействия интегринов и ICAM.

На четвертом этапе происходит переход нейтрофила в ткани через щели

70