<<
>>

Хемотаксис и хемотаксические факторы

Покинув кровеносные сосуды, лейкоциты мигрируют в центр повреждения. На основании исследований in vivo трудно предположить хемотаксическую природу миграции. В то же время при исследованиях in vitro получены веские доказательства способности лейкоцитов к точным и быстрым реакциям хемотаксиса; более детально они рассматриваются ниже.

Методы определения хемотаксиса

Существует ряд методов определения реакций лейкоцитов на факторы хемотаксиса. Наиболее широко используется определение с помощью микропоровых фильтров. Клетки при этом помещаются на верхнюю поверхность фильтра, а хемотаксический фактор-на нижнюю. Фактор диффундирует через фильтр, образуя градиент концентрации; в ответ лейкоциты начинают мигрировать через поры фильтра. В другом популярном определении используются ячейки, прорезанные в агарозе. Клетки на слайде помещают в ячейку; в отсутствие хемотаксического фактора они распределяются между агарозой и пластинкой, образуя правильное кольцо. Если рядом расположенная ячейка заполнена хемотаксическим фактором, клетки мигрируют в ее сторону дальше, чем клетки, находящиеся на противоположной стороне; поэтому в конце эксперимента клетки образуют кольцо яйцевидной формы.

Ни один из этих методов не позволяет четко дифференцировать хемокинез и хемотаксис, хотя для этих целей и предлагаются специальные приемы. Превосходство имеет визуальная оценка, которая позволяет определить ориентацию клеток и пройденный ими путь. С помощью киносъемки показано, что лейко-

циты мигрируют по почти прямым линиям градиента хемотаксического фактора. Однако подобная киносъемка требует использования точных и сложных приборов и методов анализа. Поэтому проще показать хемотаксис, измеряя ось морфологической ориентации лейкоцитов в градиенте в фиксированные периоды времени. Это может быть сделано в простейшей ориентационной камере. В градиенте фактора, например С5а или формилпептидов (см. рис. 78), около 90% нормальных человеческих или кроличьих нейтрофилов ориентированы по направлению к источнику градиента.

Крайне простым и многообещающим методом определения активности лигандов является оценка их влияния на клеточную поляризацию в суспензии. Как упоминалось выше, бережно полученные лейкоциты крови имеют сферическую форму, а при стимуляции хемо- таксическими пептидами они приобретают полярную форму. Определение может быть проведено менее чем за 30 мин и способно дать хорошие результаты по зависимости доза- эффект. При этом в связи с нахождением клеток в суспензии не проявляются вторичные эффекты лигандов, например адгезия.

Локомоция различных типов лейкоцитов

Локомоторные и хемотаксические реакции наиболее удобно наблюдать у нейтрофильных лейкоцитов, которые легче всего поддаются очистке. Именно эти клетки использовались в подавляющем большинстве исследований (табл. 22). Моноциты хорошо отвечают на многие хемотаксические факторы нейтрофилов (например, формилпептиды, С5а, ЛТВ4).

Воспалительные макрофаги (например, мышиные перитонеальные макрофаги, индуцированные тиогликолатом) реагируют на те же факторы, а резидентные макрофаги, некоторое время присутствующие в тканях, обычно обладают слабой локомоцией и низким хемотаксисом. Кроме того, хемотаксис выявлен у эозинофи-лов (см. главу 5). Популяции активированных лимфоцитов, эффекторных лимфоцитов и лимфобластов более подвижны, чем непримиро- ванные клетки, причем in vivo их движение направлено преимущественно в места воспаления.

Многие лимфоциты венозной крови неспособны к немедленному ответу на локомоторную стимуляцию, а при культивировании с митогеном большая часть популяции приобретает полярную морфологию и подвижность (в первые 24 ч). Подобным эффектом обладают ФГА, конканавалин А и, что наиболее интересно, моноклональные анти-СО-3-анти- тела. Поскольку рецептор CD-3 тесно связан с рецептором для антигена, это можно использовать в качестве модели индукции локомоции с помощью антигена. Возможно, локомоторная активность приобретается лимфоцитами при переходе из фазы G0 в фазу G, клеточного цикла. Об аттрактантах лимфоцитов, к сожалению, известно очень мало. Лимфоциты не отвечают на классические аттрактанты нейтрофилов (формилпептиды, С5а или ЛТВ4) и реагируют на неидентифицированные молекулы сыворотки и на частично охарактеризованные белки, которые выделяются в культуре лимфоцитами, стимулированными митогенами (предположительно лимфокины) (см. главу 14).

Хемотаксическое распознавание

Лейкоциты реагируют на множество несущих опасность стимулов, поэтому для нормального осуществления своих функций защиты от инфекции или очищения организма от поврежденных тканей они должны обладать большой функциональной гибкостью и способностью к распознаванию целого ряда хемотаксических факторов и частиц, подлежащих фагоцитозу. Часть распознавания осуществляется с помощью специфических рецепторов для хемотаксических факторов (таких как С5а или формиловые пептиды) или для частиц, опсонизи- рованных СЗЬ или антителами (см. главу 3). Другие формы распознавания носят относительно неспецифический характер. Например, лейкоциты поглощают латексные бусы, существование рецепторов для которых трудно даже предположить. Описано множество хемотаксических факторов; классификация некоторых из них приведена в табл. 22. Однако большинство из них слишком мало изучено и поэтому не может использоваться для исследования функции распознавания. Ниже описаны хемотаксические факторы, доступные в очищенной форме и используемые в биохимических исследованиях.

Хемотаксические факторы N-

формилметиониновые пептиды

При получении синтетических формилметио- ниновых пептидов, которые являются мощны-

Таблица 22. Некоторые хемотаксические факторы лейкоцитов


Комментарии


Кян 1'ННЫС

Формилмспюнилпсгп иды

І їси тентифж тированные бактериальные пептиды и лини ты >il пн еяные

Плюральные

С5а

Лруїие компоненты комплемента, например ('За или другие продукты расшептения С5

Произволныс других каскадов, например фибринонсп- талы

Клеточного происхождения Продукты иммунных реакций Лпмфотшны Іфакторьі лимфоцитарного происхождс- ння. 'КПП

Макрофагальные ФЛП Нсйтрофильныс ФЛП Эозинофильные ФЛП

а) занненмыс от иммунных комплексов

б) промоторы стимуляции зозннофилов Лимфоцитарные ФЛП

Антиген

Проятшмные арахи. юна і а: ЛТВ4. ФАТ Выделяемые продукты нейтрофилов

Выделяемые продукты других К. 1C гок. например опухолевых или тучных клеток Рнстовые факторы, например ФРГ

Продукты тканевого повреждения, шшрпмер лена гурнро- яавпые белки. (і_,М-проіса шые комплексы

Многие бактерии привлекают лейкотшты не прямым лей ствием. а посредством активации комплемента (как зт» наблюдается, например, у клеток, зараженных вирусами

С5а генерируется при акіиваїши комплемента, напряме; протеазами шдотоксина, иммунными комплексами и лр (см. главу 12); СЗа акіивен только в высоких концентри ниях

См. тлаву 14

Хорошо изучены Мало и «учены

Выделяются при контакте с зотинофилами

Клетки, несущие антитела, обладают умеренным локомо торным ответом на специфический антиген См. главу 10

Высвобождаются, например, под действием крислаллої уратов. при фат они юзе или контакте с поверхностями покрытыми lg

Продукты опухолевых клеток в основном привлекают макрофаги

«Нскротаксис» к поврежденным клеткам, например послі тепловой травмы


ми хемотаксическими факторами, исходили из следующих предпосылок: нейтрофилы способны распознавать продукты прокариотических клеток, которые не обнаруживаются в клетках эукариотов (см. главу 3). Так как прокариоты начинают синтез белка с N-формилметионина, а эукариотические клетки не используют этот путь, то формилметиониновые пептиды представляются подходящими кандидатами в лиганды для подобной распознающей системы. Синтетические формильные пептиды обладают биологической активностью. Активные

синтетические пептиды ничтожно малы (например, трипептиды типа ф.мет-лей-фен). Для них показано насыщаемое и высокоаффинное связывание K около 10-9 М) с рецепторами плазматических мембран нейтрофилов. Необходимым условием для активных пептидов является наличие белка аминогруппы N-конца (желательно с формильной группой), а также гидрофобность остатков С-конца. L-пептиды обладают большей активностью, чем D-пепти
ды. В первой позиции наличие метионина не является обязательным, его можно заменить норлейцином.

С5а

Это основной хемотаксический пептид, образующийся при активации комплемента (см. главу 12). Он представляет собой гликозилирован-ный 74-аминокислотный пептид, отщепляющийся триптическим гидролизом от а-цепи С5. С5а, вероятно, является наиболее важным хе- мотаксическим фактором, так как он может образовываться классическим или альтернативным путем активации на поверхности бактерий и других клеток, даже если они сами не выделяют хемотаксические факторы. С5а способствует хемотаксическому распознаванию частиц лейкоцитами, которые не могут распознавать на расстоянии чужеродные или поврежденные объекты иным (кроме указанного) способом.

Значимость С5а подчеркивается тем обстоятельством, что люди с дефицитом С5 болеют повторными тяжелыми бактериальными инфекциями. С5а высокоаффинно (K около 10-9 М) связывает рецепторы на поверхности нейтрофилов, причем они отличаются от рецепторов для формилпептидов (см. главу 3). При отщеплении С-концевого аргинина карбо- ксипептидазой (инактиватор анафилатоксина), присутствующей в нормальной человеческой сыворотке, образуется дез-арг С5а. Дез-арг С5а также обладает активностью фактора хемотаксиса нейтрофилов и моноцитов человека, но в концентрациях на порядок выше, чем у нативного С5а (максимальные эффективные концентрации- 10"' М и 10-8 М соответственно). Установлено, что активность дез-арг С5а усиливается в присутствии «фактора помощи» сыворотки. Как и С5а, интактная молекула С5 может приобрести хемотаксическую активность после обработки трипсином или тромбином.

Липиды

В настоящее время значительный интерес в качестве факторов хемотаксиса представляют производные арахидоната, активированные липоксигеназой. Вероятно, наиболее активным из них является ЛТВ4, который максимально эффективен в наномолярных количествах (см. главы 3 и 10). У ЛТВ4 выявлены тонкие структурные особенности, необходимые для проявления активности, и специфические рецепторы к нему на поверхности нейтрофилов. Целый ряд других липидов обладает аналогичной активностью, но менее выраженной, чем у ЛТВ4, в том числе фактор активации тромбоцитов и моно-ОЭТЭ (хотя в гораздо более высоких концентрациях, чем ЛТВ4).

Продукты повреждения тканей

Повреждение клеток тканей в культуре часто сопровождается быстрым хемотаксисом соседних лейкоцитов к поврежденным клеткам. Нам неизвестно, какие вещества распознают эти лейкоциты. Лейкоциты могут распознавать различные денатурированные белки и отвечать на них реакцией хемотаксиса, возможно, в связи с увеличением их гидрофобности, возникающей при нарушении третичной структуры, что приводит к повышению аффинитета таких белков к поверхности нейтрофилов. Для максимальной активности необходима достаточно

высокая концентрация денатурированных белков, и пока неясно, является ли этот процесс обычным рецепторным распознаванием. Интересным примером могут служить данные, полученные при исследовании аз-макроглобулина (а2М). Это крупный белок, действующий как ингибитор протеаз. Ингибирование достигается связыванием протеаз со специфическим центром а2М. После связывания протеаз происходит конформационное изменение молекулы а2М, в результате чего а2М, действуя, как мухоловка, обволакивает собой протеазу. Комплекс а2М-протеаза в отличие от нативного а2М распознается и поглощается фагоцитами. Таким образом, здесь действует двух-этапный восстановительный процесс, при котором а2М прежде всего удаляет воспалительные протезы; затем сам а2М-протеазный комплекс удаляется лейкоцитами. Вероятно, как и в случае с денатурированными белками, лейкоциты

распознают конформационные изменения а2М.

Другие хемотаксические факторы

Другие описанные хемотаксические факторы недостаточно изучены и поэтому не могут использоваться при фармакологическом анализе. К ним относятся хемотаксические лим- фокины, из которых наиболее хорошо охарактеризован макрофагальный аттрактант. Предполагается, что эти факторы имеют важное значение для привлечения клеток в места клеточно-опосредованных реакций, хотя весомых доказательств этого пока немного. В некоторых исследованиях показано, что факторы роста (такие как ростовой фактор из тромбоцитов и фактор роста нервов) являются локомоторными аттрактантами лейкоцитов. Предполагается, что РФТ обладает специфичностью к мо- нонуклеарным фагоцитам.

<< | >>
Источник: Коллектив авторов. Руководство по иммунофармакологии: Пер. с англ./Под ред. Р84 М.М. Дейла, Дж. К. Формена.-М.: Медицина,1998. 1998
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме Хемотаксис и хемотаксические факторы:

  1. Эозинофильные хемотаксические факторы при аллергии и астме. Эозинофильный хемотаксический фактор анафилаксии (ЭХФ-А)
  2. Нехемотаксические эффекты хемотаксических факторов и их значение при воспалении
  3. Эозинофильный хемотаксический фактор анафилаксии (ЭХФ-А)
  4. Факторы хемотаксиса нейтрофилов и эозинофилов при аллергии и астме А. Б. Кей (А. В. Кау)
  5. Факторы хемотаксиса нейтрофилов и эозинофилов при аллергии и астме
  6. Адгезия, хемокинез и хемотаксис
  7. Регуляция хемотаксических реакций
  8. ПРИОБРЕТЕННЫЕ ДЕФЕКТЫ ХЕМОТАКСИСА ФАГОЦИТОВ И ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ИХ РАЗВИТИЯ
  9. Глава 2. ФАКТОРЫ ПЕРИНАТАЛЬНОГО РИСКА СОЦИАЛЬНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
  10. Жіночі фактори безплідності
  11. 1 . Диетические факторы
  12. ФАКТОРЫ ЗАЩИТЫ ОРГАНИЗМА
  13. Причинные и предрасполагающие факторы
  14. Чоловічі фактори безплідності
  15. НЕЙРОЭНДОКРИННЫЕ ФАКТОРЫ
  16. Факторы риска и механизмы канцерогенеза.
  17. Естественные факторы природы
  18. ПРИЧИННЫЕ ФАКТОРЫ