Хемотаксис лейкоцитов 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

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).

Хемотаксис лейкоцитов при воспалении
• 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

Хемотаксис лейкоцитов при воспалении
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 , &laquoИммунология » 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

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