Факторы хемотаксиса при воспалении
Небольшое перемещение лейкоцитов из кровеносных сосудов в ткани – диапедез или так называемая эмиграция лейкоцитов – нормальное явление. Однако при воспалительных условиях этот процесс идет интенсивно и активно – лейкоциты используют в процессе эмиграции АТФ. И этот процесс уже выходит за пределы нормы.
Почему происходит эмиграция лейкоцитов
Основной фактор, вызывающий эмиграцию лейкоцитов, – положительная гемотаксия в очаге воспаления. Эмиграции способствует повышенная проницаемость сосудистой стенки, замедление кровообращения и экссудации.
Эмиграция лейкоцитов следует за экссудацией, она начинается при артериальной гиперемии, но достигает пика при венозной гиперемии и застое. Экссудация происходит в основном из капилляров и вен, тогда как эмиграция лейкоцитов происходит из капилляров, вен и мелких вен.
Венозный застой
Эндотелиальные клетки сосудов прикрепляются к непрерывной базальной мембране, состоящей из коллагеновых волокон и гомогенного вещества, богатого комплексами белковых полисахаридов. В нормальных условиях эндотелиальная поверхность покрыта тонким слоем фибринового вещества, примыкающего к фиксированному слою плазмы крови, который, в свою очередь, граничит с движущейся частью плазмы.
Как протекает эмиграция лейкоцитов в очаг воспаления
Эмиграцию лейкоцитов в очаг воспаления можно разделить на три периода:
- Адгезия лейкоцитов. Так называемое крайнее положение. Которая длится от нескольких минут до одного часа,
- Прохождение лейкоцитов через эндотелий сосудов – длится несколько минут.
- Лейкоциты перемещаются к очагу воспаления и в тканях очага воспаления – длится много часов и даже дней.
Миграция лейкоцитов к месту повреждения
С адгезией лейкоцитов меняется расположение этих элементов на поверхности венозного эндотелия. В нормальных условиях лейкоциты не касаются слоя фибрина, но в случае воспаления структура фибринового цемента изменяется, и внутренняя поверхность сосуда выстлана чешуйчатым материалом, содержащим кислые мукополисахариды, мукопротеины и соляную кислоту. Нити фибрилл могут пересекать просвет даже мелких кровеносных сосудов.
Когда скорость кровообращения снижается, эти нити захватывают белые кровяные тельца, и они контактируют с измененным слоем фибринового цемента. Прежде чем прикрепиться к эндотелию сосудов, лейкоциты часто совершают очень сложные траектории движения – даже против кровотока.
Считается, что адгезия лейкоцитов к эндотелию определяется электрохимическими силами – потерей отрицательного заряда лейкоцитов и специфических химических связей между мембранами контактирующих клеток.
После адгезии к эндотелию сосудов нейтрофил развивает цитоплазматическое расширение, которое проникает между эндотелиальными клетками и образует отверстие в базальной мембране. Важную роль в изменении молекулярной структуры базальной мембраны и повышении ее проницаемости играют ферменты лейкоцитарных гранул (эластаза, коллагеназа).
Гранулы лейкоцитов также содержат катионные белки, которые также действуют на стенку кровеносных сосудов и способствуют эмиграции.
Первоначально в изгнании эмигрирующей клетки органелл нет. Затем за удлинением следует остальная масса гранулоцитов с ядром и гранулами. Эти клетки перемещаются к месту воспаления со скоростью от 6 до 12 микрон в минуту.
Разновидности гранулоцитов
На эмиграцию гранулоцитов влияет тип воспаления. Например, в случае бактериального воспаления эмигрируют в основном нейтрофилы, но в экссудате аллергического воспаления много лимфоцитов и эозинофилов. Гранулы этих лейкоцитов содержат вещества, инактивирующие гистамин, серотонин и, возможно, хинины, которых много в тканях в условиях гиперчувствительности.
Эмиграция моноцитов и лимфоцитов немного отличается от эмиграции нейтрофилов. Нейтрофилы мигрируют через эндотелиальную щель, а моноциты и лимфоциты мигрируют через эндотелий. После попадания в эндотелиальную клетку вокруг них образуется большая вакуоль. Попадая в него, моноцит и гимфоцит проходят через эндотелиальную клетку.
Эмиграция лимфоцитов и моноцитов – более медленный процесс, эти клетки позже появляются в воспаленных тканях и образуют второй слой или лейкоциты.
Хемотаксис
Хемотаксис – это активное движение лейкоцитов либо в направлении определенных химических раздражителей, либо от них.
В первом случае речь идет о положительной хемотаксии, а во втором – об отрицательной. Положительный хемотаксис играет роль на всех стадиях эмиграции лейкоцитов, особенно когда эти клетки уже покинули кровеносный сосуд и мигрируют во внесосудистое пространство.
И. Мечников первым наблюдал активное движение лейкоцитов к очагу воспаления и описал так называемый закон эмиграции лейкоцитов. Согласно ему, гранулоциты очень чувствительны к раздражителям хемотаксиса – так называемым гемоаттрактантам, поэтому они первыми эмигрируют к очагу воспаления. Хемотаксис моноцитов и лимфоцитов против этих раздражителей ниже. За гранулоцитами следуют моноциты и, наконец, лимфоциты.
Химические раздражители, вызывающие положительный гемотаксис, изучены достаточно подробно. Они делятся на две группы – хемотаксины и хемотаксигены.
- Хемотаксины – это вещества, которые могут привлекать лейкоциты.
- Хемотаксигены сами по себе не вызывают хемотаксии, но способствуют образованию хемотаксинов.
Примерами нейтрофильных хемотаксинов являются денатурированные белки, калихреин, компоненты комплемента (C3, C5), бактериальные токсины и гемотаксигены – трипсин, плазмин, коллагеназа, крахмал, гликоген, комплексы антиген-антитело. Хемотаксис подавляется гидрокортизоном. простагландины Ei и E2, цАМФ, колхицин.
Хемотаксины макрофагов представляют собой бактериальные культуры (Streptococcus pneumoniae, Corynebacteria) фильтрат белковых фракций, компонента С5а комплемента и др., кроме хемотаксигенов – липополисахаридов кишечных микробов, микобактерий, фракций лизосом лейкоцитов, протеиназ макрофагов.
Лейкоциты эозинофилов являются факторами хемотаксиса эозинофилов (высвобождаемых аллергеном и IgE из легких и гладких мышц), лимфокинов и других, но хемотаксигены представляют собой различные иммунные комплексы, а также продукты агрегации IgG и IgM.
Хемотаксис и активация лейкоцитов
В настоящее время считается, что реципиенты различных хемоаттрактантов присутствуют на поверхности эмигрирующих клеток (макрофагов). Например, были изучены рецепторы на поверхности макрофагов на Fc-фрагменте иммуноглобулинов, компоненте C3 комплемента и лимфокинах. Контакт клеточной мембраны с хемоаттрактантом изменяет мембранный потенциал, увеличивает проницаемость мембраны, увеличивает транспорт ионов Ca и Mg в клетке. Эти ионы контролируют функцию сокращения актомиозина. Активация микрофибрилл и внутриклеточной канальцевой системы способствует гематокриту и эмиграции лейкоцитов.
Отток экссудата способствует прохождению лейкоцитов через эндотелиальную щель. Кроме того, движение лейкоцитов также связано с некоторыми физико-химическими факторами. Воспалительные сурфактанты (аминокислоты, полипептиды) уменьшают поверхностное натяжение поверхности лейкоцитов и образование цитоплазматического объема на их поверхности, но положительно заряженные тканевые макромолекулы снижают отрицательный заряд лейкоцитов, нарушая электростатическую стабильность лейкоцитарной мембраны. Однако основную роль играют активные движения лейкоцитов, использующие энергию мацергических соединений.
Эмигрантские лейкоциты играют важную роль в дальнейшем развитии воспаления. Эти клетки являются источником биологически активных веществ. Однако главная из них – фагоцитарная функция лейкоцитов.
Продолжение статьи
- Часть 1. Этиология и патогенез воспаления. Классификация.
- Часть 2. Особенности обмена веществ при воспалении.
- Часть 3. Физико – химические изменения. Роль нервной и эндокринной систем в развитии воспаления.
- Часть 4. Изменения в периферическом кровообращении при воспалении.
- Часть 5. Экссудация. Экссудат и транссудат.
- Часть 6. Эмиграция лейкоцитов. Хемотаксис.
- Часть 7. Фагоцитоз. Асептическое и острое воспаление.
- Часть 8. Распространение. Последствия. Принципы лечения воспаления.
Поделиться ссылкой:
Источник
Эмиграция лейкоцитов (лейкодиапедез) – выход лейкоцитов из просвета сосудов ч/з сосудистую стенку в окружающую ткань. Этот процесс совершается и в норме, но при В. приобретает гораздо большие масштабы. Смысл эмиграции состоит в том, чтобы в очаге В. скопилось достаточное число клеток, играющих роль в развитии В. (фагоцитоз и т.д.).
Эмиграция лейкоцитов в очаг В. начинается с их краевого (пристеночного) стояния, которое может продолжаться несколько десятков минут. Затем гранулоциты и агранулоциты проходят через сосудистую стенку и продвагиются к объекту фагоцитирования. Лейкоциты выходят за пределы сосуда на стыке между эндотелиальными клетками. Это объясняется округлением эндотелиоцитов и увеличением интервалов между ними. После выхода лейкоцитов контакты восстанавливаются. Направленное движение лейоцитов объясняется накоплением в очаге В. экзо- и эндогенных хемоаттрактантов – веществ индуцирующих хемотаксис, повышением температуры (термотаксис), а также развитием условий для гальвано- и гидромаксиса.
Функцию эндогенных хемоаттрактантов выполняют фракции системы комплемента, в особенности компонент С5а. Свойствами хемоаттрактантов обладают кинины и активированный фактор – Хагемана. Экзогенными хемоаттрактантами являются пептиды бактериального происхождения, в особенности те, которые содержат N-фармиловые группы.В эмиграции лейкоцитов в очаг В. наблюдается определенная очередность: сначала эмигрируют нейтрофильные гранулоциты, моноциты, лимфоциты. Более позднее проникновение моноцитов объясняется их меньшей хемотаксической чувствительностью. После завершения воспалительного процесса в очаге наблюдается постепенное исчезновение клеток крови, начиная с тех лейкоцитов, которые появились раньше (нейтрофильные гранулоциты). Позже элиминируются лимфоциты и моноциты.
В очаге В. осуществляется активное движение лейкоцитов к химическим раздражителям – хемоаттрактантам в соответствии с градиентами их концентрации. Ориентированное движение клеток и организмов под влияеми химических раздражителей – хемоаттрактантов получило название – хемотаксис. В хемотаксисе лейкоцитов большое значение имеет система комплемента и прежде всего компоненты С3 и С5. Лейкотаксически активные компоненты системы комплемента С3 и С5 образуются в очаге В. под влиянием различных ферментов: трипсина, тромбина, плазмы, уровень которых в условиях альтерации возрастает.
После взаимодействия хемоаттрактантов со своими рецепторами на поверхности нейтрофилов и активированных моноцитов, хаотическое движение фагоцитов прекращается. Фагоциты начинают ориентировано перемещаться по направлению к объекту эндоцитоза в соответствии с градиентами концентрации хемоаттрактантов, то есть становятся ориентированными. Процесс эмиграции может не только стимулироваться, но и подавляться. Рост содержания в очаге В. кортизола тормозит ориентированный хемотаксис нейтрофилов. Гиперкортизолемия, тормозящая миграцию ориентированных полиморфонуклеаров, направлена на предотвращение трансформации В. из защитной в патологическую реакцию.
Реакция сосудов микроциркуляторного русла при воспалении. Динамика изменения кровотока, стадии и механизмы.
Динамика сосудистых реакций и изменения кровообращения при развитии В. стереотипа: вначале возникает кратковременный рефлекторный спазм ортериол и прекапилляров с замедлением кровотока, затем, сменяя друг друга, развивается артериальная и венозная гиперемия, престаз и стаз – остановка кровотока.
Артериальная гиперемия является результатом образования в очаге В. большого количества вазоактивных веществ – медиаторов В., которые подавляя автоматию гладкомышечных элементов стенки артериол и прекапилляров, вызывают их расслабление. Это приводит к увеличение притока артериальной крови, ускоряет ее движение, открывает ранее не функционировавшие капилляры, повышает в них давление. Кроме того, приводящие сосуды расширяются в результате “паралича” вазоконстрикторов и доминирования парасимпатических влияний на стенку сосудов, ацидоза, гиперкалийионии, снижения эластичности окружающей сосуды соединительной ткани.
Венозная гиперемия возникает вследствие действия ряда факторов, которые можно разделить на три группы: 1) факторы крови, 2) факторы сосудистой стенки, 3) факторы окружающих тканей. К факторам, связанным с кровью, относится краевое расположение лейкоцитов, набухание эритроцитов, выход жидкой части крови в воспаленную ткань и сгущение крови, образование микротромбов вследствие активации фактора Хагемана и уменьшении содержания гепарина.
Влияние факторов сосудистой стенки на венозную гиперемию проявляется набуханием эндотелия, в результате чего просвет мелких сосудов еще больше суживается. Измененные венулы теряют эластичность и становятся более податливыми сдавливающему действию инфильтрата. И, наконец, проявление тканевого факторов состоит в том, сто отечная ткань, сдавливая вены и лимфатические сосуды, способствует развитию венозной гиперемии.
С развитием престатического состояния наблюдается маятникообразное движение крови – во время систолы она движется от артерий к венам, во время дистолы – в противоположном направлении. Наконец, движение крови может полностью прекратиться и развивается стаз, следствием которого могут быть необратимые изменения клеток крови и тканей.
Компонент воспаления «сосудистые реакции и изменения крово- и лимфообращения» является результатом альтерации ткани. Понятие «сосудистые реакции» подразумевает изменения тонуса стенок сосудов, их просвета, крово- и лимфообращения в них, проницаемости сосудистых стенок для клеток и жидкой части крови
При воспалении на разных стадиях сосудистых реакций происходят следующие важные и последовательные процессы.
• Повышение тонуса стенок артериол и прекапилляров, сопровождающееся уменьшением их просвета и развитием ишемии.
• Снижение тонуса стенок артериол, сочетающееся с увеличением их просвета, развитием артериальной гиперемии, усилением лимфообразования и лимфооттока.
• Уменьшение просвета венул и лимфатических сосудов, нарушение оттока крови и лимфы по ним с развитием венозной гиперемии и застоя лимфы.
• Дискоординированное изменение тонуса стенок артериол, венул, пре- и посткапилляров, лимфатических сосудов, сочетающееся с увеличением адгезии, агрегации и агглютинации форменных элементов крови, её сгущением и развитием стаза.
Закономерный характер течения воспаления в значительной мере определяется именно стереотипной сменой тонуса стенок и просвета микрососудов, а также крово- и лимфотока в них. Сосудистые реакции подразделяют на последовательно развивающиеся в данном участке воспаления стадии ишемии, венозной гиперемии, артериальной гиперемии и стаза.
Источник
- Иммунология и аллергология
- Иммунология
- Иммунология
При развитии воспаления под влияние провоспалительных факторов быстро попадают клетки эндотелия мелких сосудов — капилляров и
посткапиллярных венул. В качестве факторов при этом выступают прежде всего цитокины, секретируемые макрофагами и другими вовлекаемыми в воспаление клетками, — IL-1P и TNFa (рис. 2.23). Эндотелиальные клетки конститутивно экспрессируют рецепторы для этих цитокинов. Под влиянием цитокинов происходит активация эндотелиальных клеток с трансформацией из плоских в высокие клетки и экспрессией ряда мембранных молекул, включая Р- и Е-селектины, рецепторы L-селектинов (адрессины) и интегринов (ICAM-1, VCAM-1), а также секрецией провоспалительных цитокинов и хемокинов.
На лейкоцитах крови конститутивно экспрессированы L-селектины, рецепторы для Р- и Е-селектинов (PSGL-1 и другие адрессины), а также интегрины LFA-1, Мас-1, p150,95 и aDP2, находящиеся в неактивной (свернутой) форме. Взаимодействие молекул адгезии лейкоцитов и активированных клеток эндотелия служит основой процесса эмиграции лейкоцитов из кровяного русла. Процесс осуществляется в 4 стадии (рис. 2.24).
• Стадия 1 (стадия качения). В описанной выше исходной ситуации имеются условия для взаимодействия L-селектинов лейкоцитов пристеночного слоя с адрессинами на эндотелиальных клетках, а также E- и P-селектинов эндотелиальных клеток с адрессинами лейкоцитов. Поскольку это взаимодействие слабое (из-за невысокого сродства и легкого смывания селектинов
с поверхности клеток), лейкоциты взаимодействуют с клетками сосудистой стенки непрочно и клетки перекатываются вдоль стенки капилляра или венулы по направлению тока крови. Эта фаза занимает 1—5 с.
- Стадия 2 (стадия активации). Хемокины, продуцируемые эндотелиальными клетками (IL-8 и др.), воздействуют на рецепторы лейкоцитов и вызывают их активацию с участием ГТФ-связывающих белков семейства Rho. Одновременно с этим происходит слабое взаимодействие неактивных молекул LFA-1 и других лейкоцитарных интегринов с их рецепторами, экспрессированными под влиянием цитокинов на поверхности эндотелиальных клеток. При этом генерируется сигнал типа «снаружи внутрь» (см. раздел 2.3.1.2) и происходит «активация интегринов» — развертывание молекулы и «открытие» ее головной части, что многократно повышает сродство интегринов к их рецепторам. Эта стадия занимает до 20 с.
- Стадия 3 (стадия прочной адгезии). В результате описанных выше изменений взаимодействие лейкоцитарных интегринов с рецепторами эндотелиальных клеток становится прочным, и клетки останавливаются. Во взаимодействии со стороны лейкоцитов участвуют преимущественно молекулы LFA-1, а со стороны эндотелия — ICAM-1. Эта стадия длится несколько минут.
- Стадия 4 (стадия экстравазации). После остановки лейкоцит становится доступным для хемотаксических сигналов, поставляемых хемокинами и другими хемотаксическими факторами (пептиды fMLP, С3а, С5а, лейкотри- ен D4 и др.). В продвижении между эндотелиальными клетками решающая роль принадлежит гомотипическим (подобное с подобным) взаимодействиям 2 типов, осуществляемых молекулами PeCAM (CD31) и CD99. PeCAM участвует в проникновении лимфоцита в межэндотелиальное пространство и выходе из него, а CD99 — в преодолении зоны контакта между эндотелиальными клетками. Экстравазация лейкоцита занимает до 10 мин.
Дальнейшее продвижение лейкоцитов осуществляется за счет адгезивных взаимодействий с межклеточным матриксом и хемотаксического вектора, задаваемого гуморальными факторами, исходящими из очага воспаления. В адгезивных взаимодействиях участвуют ргинтегрины лейкоцита (молекулы серии VLA) и белки матрикса — фибронектин, ламинин, коллаген. Наиболее важные хемотаксические агенты — факторы, вызывающие экстравазацию: бактериальные пептиды fMLP, а также группа эндогенных хемотаксичес- ких факторов, синтезируемых de novo в очаге воспаления (преимущественно макрофагами) или образующихся при расщеплении других факторов (компонентов комплемента). К эндогенным хемотаксическим факторам относят фрагменты компонентов комплемента С3а, С5а, липидные метаболиты (лейкоториен D4 и фактор агрегации тромбоцитов), а также хемокины. Как уже отмечалось, хемокины различаются по способности привлекать разные типы лейкоцитов. Особенно четко такие различия проявляются в отношении нейтрофилов и моноцитов. Хемотаксической активностью в отношении нейтрофилов обладают а-хемокины (IL-8, факторы группы GRO и т.д.), а в отношении моноцитов — в-хемокины (факторы групп MCP и MIP).
Обязательное условие направленного движения клеток — градиент хемо- таксических факторов. Показано, что перепад концентрации фактора должен составлять не менее 1% на дистанцию, равную диаметру клетки.
Однако наиболее важна для осуществления хемотаксиса активная направленная подвижность клеток. В основе движения лейкоцитов лежит реакция контрактильных белков цитоскелета, прежде всего актина. Мобилизация компонентов цитоскелета происходит при активации через родопсиноподобные рецепторы хемотаксических факторов (см. выше). Вследствие поляризации и происходящей при этом реорганизации цитоскелета клетка из округлой становится треугольной. В сторону объекта хемотаксиса выдвигается ламеллоподий — участок цитоплазмы, бедный органеллами, но содержащий сеть микрофиламентов, в частности нитчатый (filamentous) F-актин. Ориентацию клетки в процессе хемотаксиса определяет полимеризация микротрубочек, а процесс движения — сокращение микрофиламентов.
Некоторая часть мембранных гликопротеинов перемещается в сторону полюса поляризации, на котором значительно усиливается экспрессия в2-интегринов. Аппарат Гольджи переориентируется в направлении движения клетки. Происходит конформационная перестройка (ремоделирование) фосфолипидов мембраны. При этом клетка секретирует эластазу, коллаге- назу и катепсины, что способствует преодолению базальных мембран вокруг сосудов и под эпителиальными пластами, а также других «преград».
Как известно, раньше других клеток в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы, существенно позже туда попадают моноциты. Однако скорость хемотаксического перемещения нейтрофилов и моноцитов сопоставима (около 15 мкм/мин, т.е. почти 1 мм/ч). Различия во времени их проникновения в очаг воспаления связаны в значительной степени с разной исходной локализацией: нейтрофилы преобладают в пристеночном слое сосудистого русла и быстрее начинают движение к очагу воспаления.
Источник: Ярилин.А.А , «Иммунология » 2010
А так же в разделе «Эмиграция и хемотаксис лейкоцитов »
- Основные группы хемоаттрактантов
- Хемокины и их рецепторы
- Хемокины в очаге воспаления. Интерлейкин-8 и другие провоспалительные хемокины
- Фагоцитоз
- Адгезия фагоцитов к объектам фагоцитоза. Феномен опсонизации
- Рецепторы для распознавания опсонинов (Fc- и С3-рецепторы)
- Активация, обусловленная связыванием рецепторов фагоцитов. Формирование фагоцитарной чаши
- Формирование и созревание фагосомы
- Бактерицидная функция фагоцитов
- Кислородзависимые факторы бактерицидности
- Оксид азота и его производные
- Факторы бактерицидности, не зависящие от кислорода и оксида азота
Источник