Факторы хемотаксиса при воспалении

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

При воспалении в каком-либо участке тела скорость поступления лейкоцитов в поврежденную ткань значительно выше, чем в норме. Костный мозг начинает выбрасывать в кровь свои резервы. Это ведет к лейкоцитозу. При остром гнойном воспалении общее число лейкоцитов в крови обычно увеличивается за счет нейтрофилов и их менее зрелых форм (палочкоядерных, юных, миэлоцитов). В самом очаге воспаления срок жизни лейкоцитов, пришедших из крови, тоже сокращается. Если в норме, вышедшие в ткань лейкоциты движутся в разных направлениях, то при воспалении они активно перемещаются в строго определенном направлении — в сторону максимальной концентрации притягивающих их веществ — хематтрактантов (лат. аttractio — притяжение). Направленная миграция фагоцитов получила название хемотаксис (греч. taxis — порядок). Без хемотаксиса не было бы воспаления, так как лейкоциты — эффекторы не собирались бы в одном месте, а рассредоточивались бы по ткани. Благодаря тому, что миграция клеток в очаг повреждения сфокусирована в строго определенном направлении, возникает клеточный инфильтрат и серия последующих событий, связанных с его формированием. Активное перемещение фагоцитов в направлении градиента хематтрактантов происходит с помощью особых ультраструктур клеток — микронитей. Они состоят из актиноподобного сократительного белка и располагаются по периферии цитоплазмы фагоцита. При возбуждении клетки микронити собираются в агрегаты (пучки). В то же время другие функции фагоцитоза после воздействия хематтрактантов (способность распознавать объекты фагоцитоза, генерировать микробицидные факторы, секреция) не страдают.

Для возбуждения направленной миграции лейкоцитов достаточно, чтобы концентрация хематтрактантов у фронтального, полюса клетки обращенного в сторону вектора перемещения была хотя бы на 1% выше, чем у противоположного полюса.

Каким образом формируется градиент хематтрактантов, притягивающий лейкоциты и ведущий к развитию воспалительного инфильтрата?

Во-первых, многие компоненты плазмы, фильтрующиеся в ткань, обладают хемотактическими свойствами. К ним относятся вещества, которые образуются в процессе свертывания крови – калликреин, активатор плазминогена, фибринпептид В, Сза- и С5а-фракции комплемента. От иммуноглобулинов G отщепляются пептиды-лейкоагрессины с выраженными хемотактическими свойствами.

Во-вторых, хематтрактанты образуются при разрушении клеточных мембран. При окислении арахидоновой кислоты появляются лейкотриены В4, С4 и Д4, и другие производные, резко усиливающие хемотаксис лейкоцитов в очаг.

В третьих, появившись в очаге повреждения, сами лейкоциты выделяют вещества, которые поддерживают высокий градиент хематтрактантов. Так лизосомальные протеазы нейтрофилов прямым путем активируют комплемент, и в ходе этой активации образуются хематтрактанты – Сза, С5а и др. Такие нейтральные протеазы как коллагеназа и эластаза разрушают волокнистые структуры соединительной ткани — коллагеновые и эластиновые нити. Продукты частичной деструкции коллагена и эластина служат хематтрактантами не только для ПМЛ, но и для моноцитов.

— Аттракцию нейтрофилов вызывают и продукты других клеток из очага воспаления. Так, моноциты секретируют низкомолекулярный фактор с массой 400-600 дальтон. По своим свойствам он отличается от С5а.

— Лимфоциты после их стимуляции специфическим антигеном или неспецифическими митогенами (лектинами — фитогемагглютинином (ФГА), конкалавалином (Con А) и др.) секретируют белки, притягивающие ПМЛ в очаг.

Важно подчеркнуть, что хематтрактанты не просто привлекают ПМЛ в зону повреждения, но и активируют их. Последнее связано с тем, что на мембранах нейтрофилов имеются специальные рецепторы к хематтрктантам.Лучше всего из них изучены рецепторы к микробным хематтрактантам. Из них выделена активная фракция – формилметионилпептиды, которая вызывает мощный хемотаксис ПМЛ и моноцитов.

В очаге воспаления фагоциты в ответ на стимуляцию начинают выбрасывать в окружающую среду свои лизосомальные гранулы. Этот процесс получил название секреции. В лизосомах имеется целый набор медиаторов воспаления.

Дегрануляция связана с деятельностью микротрубочек. По ним, как по рельсам, лизосомы передвигаются от центра клетки, из околоядерной зоны, к наружной мембране. После слияния с мембраной гранулы опорожняются в среду. При другом варианте они могут выталкиваться из клетки целиком. Медиаторы воспаления могут выделяться из фагоцитов не только в ходе секреторной дегрануляции, но и при разрушении фагоцитов.

Оказавшись в очаге нейтрофилы работают не в одиночку, а в кооперации с другими типами клеток. Важную роль играют взаимодействия нейтрофилов с лимфоцитами, нейтрофилов с моноцитами-макрофагами. нейтрофилов с тучными клетками. Лимфоциты в очаге воспаления выделяют растворимые факторы, которые усиливают микробицидные функции нейтрофилов, делают их более «боеспособными» в борьбе с микробами (А.Н.Маянский). Наряду с этим В-лимфоциты и плазматические клетки выделяют специфические антитела. Образующиеся комплексы антиген-антитело раздражают нейтрофилы и усиливают их эффекторные функции в очаге воспаления. Это часто наблюдается при аллергическом воспалении.

В последнем случае в очаг может мигрировать много эозинофилов. При контакте клеток-мишеней, сенсибилизированных IgE-антителами со специфическим аллергеном выделяется особый эозинофильно-хемотаксический фактор, около 500 дальтон (ECF-A). Участие эозинофилов в патогенезе воспаления не вполне ясно. Основная их функция заключается в том, что они нейтрализуют гистамин и другие медиаторы воспаления, выделяемые различными типами клеток-эффекторов.

Источник

хемотаксис это механизм, посредством которого клетки двигаются в ответ на химический стимул. Стимулом может быть любое диффундирующее вещество, которое обнаруживается рецепторами на поверхности клетки. Существует два основных типа хемотаксиса: положительный и отрицательный..

Положительный хемотаксис — это то, где движение направлено к источнику стимула, где концентрация больше. С другой стороны, отрицательный хемотаксис — это то, где движение происходит в направлении, противоположном химическому раздражителю. У многоклеточных организмов хемотаксис жизненно важен для развития и нормального функционирования организма..

При хемотаксисе бактерии и другие одноклеточные или многоклеточные организмы направляют свои движения в ответ на определенные химические вещества в своей среде (стимулы).

Это важный механизм в иммунной системе для привлечения Т-лимфоцитов в места, где есть инфекция. Этот процесс может быть изменен во время метастазирования.

индекс

1 Бактериальный хемотаксис
2 Хемотаксис в нейтрофилах
- 2.1 Действие белков
3 Хемотаксис и воспаление
4 Хемотаксис и фагоцитоз
- 4.1 Факторы, которые мешают
5 Хемотаксис в иммунологии
6 Ссылки

Бактериальный хемотаксис

Бактерии могут перемещаться с помощью различных механизмов, наиболее распространенным из которых является движение их жгутиков. Это движение опосредовано хемотаксисом, который служит для того, чтобы приблизить их к благоприятным веществам (хемо-аттрактантам) и отодвинуть их от токсичных (химико-репелленты).

Бактерии, как Кишечная палочка, У них есть несколько жгутиков, которые могут вращаться двумя способами:

— Направо В этом случае каждый жгутик «гребет» в разные стороны, вызывая переворачивание бактерии..

— Налево В этом случае жгутики выровнены в одном направлении, в результате чего бактерии плавают по прямой линии..

Как правило, движение бактерии является результатом чередования этих двух фаз вращения. Хемотаксис направляет бактерии, регулируя частоту и продолжительность каждого.

Эта модуляция направления движения является результатом очень точных изменений направления вращения жгутиков. Поэтому механически суть бактериального хемотаксиса заключается в контроле направления вращения жгутика.

Хемотаксис в нейтрофилах

Нейтрофилы — это тип клеток иммунной системы, которые имеют фундаментальное значение для защиты от инфекций. Внутри тела нейтрофилы мигрируют в места, где есть инфекция или повреждение ткани.

Миграция этих клеток опосредуется хемотаксисом, который действует как сила притяжения для определения направления движения нейтрофилов. Этот процесс активируется высвобождением специализированных белков иммунной системы, называемых интерлейкинами, в местах повреждения тканей.

Из многих нейтрофилов, которые циркулируют вне костного мозга, половина находится в тканях, а другая половина в кровеносных сосудах. Из тех, что обнаружены в кровеносных сосудах, половина находится в основном потоке крови, быстро циркулирующей по всему телу..

Остальные нейтрофилы крови движутся медленно, с их характерным амебоидным движением, вдоль внутренних стенок кровеносных сосудов. Получив хемотаксический сигнал, нейтрофилы быстро проникают в ткани для выполнения своей защитной функции..

Действие белков

Хемотаксис в нейтрофилах опосредуется белками, вставленными в плазматическую мембрану, которые функционируют как рецепторы определенных молекул иммунной системы. Связывание рецепторов с их молекулами-мишенями заставляет нейтрофилы мигрировать в места инфекции.

Во время хемотаксиса клетки двигаются в ответ на химические сигналы. Действие нейтрофилов является лишь одним примером того, как организм использует хемотаксис для ответа на инфекцию..

Хемотаксис и воспаление

Во время воспаления лейкоциты (лейкоциты) прилипают к клеткам внутри кровеносных сосудов, откуда они мигрируют через слой эндотелиальных клеток и перемещаются между тканями к источнику воспаления, где они будут выполнять свою функцию защита хозяина.

Хемотаксис лейкоцитов считается необходимым для миграции из крови в ткани, где есть воспаление. Этот воспалительный ответ вызван инфекционным агентом или веществом, вызывающим аллергию.

Воспаление увеличивает кровоток и проницаемость кровеносных сосудов, что заставляет клетки и белки выходить из крови в ткани. Из-за этого ответа нейтрофилы первыми реагируют на воспаление (в дополнение к клеткам, которые уже находятся в тканях, таких как макрофаги и тучные клетки).

Хемотаксис и фагоцитоз

Во время инфекции химические сигналы привлекают фагоциты в места, где патоген проник в организм. Эти химические вещества могут поступать от бактерий или других фагоцитов, которые уже присутствуют. Фагоциты стимулируются этими молекулами химико-аттрактанта и двигаются хемотаксисом.

Фагоциты представляют собой класс клеток, который включает макрофаги, нейтрофилы и эозинофилы, которые способны поглощать (глотать) и уничтожать микроорганизмы, ответственные за индукцию воспалительного ответа..

Первыми, которые накапливаются вокруг вторгающихся агентов и инициируют процесс фагоцитоза, являются нейтрофилы. Затем местные макрофаги — также называемые профессиональными фагоцитами — мигрируют, а остальные фагоциты из крови в ткани и инициируют фагоцитоз.

Факторы, которые мешают

Важно отметить, что некоторые виды бактерий и их продукты могут вмешиваться в процесс хемотаксиса, подавляя способность фагоцитов перемещаться в место заражения..

Например, стрептококковый стрептококк подавляет хемотаксис нейтрофилов даже в очень низких концентрациях. Также известно, что клетки Микобактерии туберкулеза ингибировать миграцию лейкоцитов.

Хемотаксис в иммунологии

Хемотаксис является фундаментальным процессом для иммунной системы, потому что он координирует направление движения важных клеток в защите организма. Благодаря этому механизму нейтрофилы могут попадать в места, где есть инфекция или травма.

Наряду с воспалительным ответом хемотаксис необходим для миграции других фагоцитов, которые необходимы для устранения токсинов, патогенов и клеточного дебриса. Вышеуказанное является частью врожденной иммунной защиты.

ссылки

Адлер Дж. (1975). Хемотаксис в бактериях. Ежегодный обзор биохимии, 44(1), 341-356.
Беккер Э. (1983). Хемотаксические факторы воспаления, (май), 223-225.
Delves, P.; Martin, S.; Бертон, Д.; Ройт И. (2006). Иммунология Ройта(11-е изд.). Малден, Массачусетс: Blackwell Publishing.
Генрих В. и Ли, C.-Y. (2011). Размытая грань между хемотаксической погоней и фагоцитом: иммунофизическая одноклеточная перспектива. Журнал клеточных наук, 124(18), 3041-3051.
Мерфи, К. (2011). Иммунобиология Janeway (8-е изд.). Гирлянда Наука.
Nuzzi, P.A., Lokuta, M.A., & Huttenlocher, A. (2007). Анализ нейтрофильного хемотаксиса. Методы в молекулярной биологии, 370, 23-36.
Рот А. (1992). Роль хемотаксиса лейкоцитов в воспалении. Биохимия воспаления, 271-304.
Ян К., Ву Дж., Чжу Л., Лю Ю., Чжан М. и Лин, Ф. (2017). Метод «все на кристалле» для быстрого анализа хемотаксиса нейтрофилов непосредственно из капли крови. Канадский институт исследований здоровья.

Источник