Тучные клетки и воспаление

Тучные клетки (син.: гепариноциты, лаброциты, мастоциты, тканевые базофилы) — одна из основных клеточных форм соединительной ткани; характеризуются наличием в цитоплазме обильной метахроматической зернистости и способностью вырабатывать, хранить и выделять биологически активные вещества (гепарин, гистамин и др.).

Тучные клетки и их гранулы впервые описаны в 1877 г. П. Эрлихом; в 1902 — 1906 гг. А. А. Максимов подробно исследовал Тучные клетки у различных животных. В наст. время Тучные клетки выявлены у многих позвоночных животных, в т. ч. у всех млекопитающих. Тучные клетки описаны в большинстве органов, однако наиболее часто они локализуются в рыхлой волокнистой соединительной ткани около мелких сосудов, под эпителием и вблизи желез кожи, слизистых и серозных оболочек, в капсуле и трабекулах паренхиматозных органов, в лимфоидных органах, перитонеальной жидкости.

Количество, распределение и структура Тучных клеток имеют видовые, индивидуальные и возрастные особенности. Размеры Т. к. у человека варьируют от 3,5 до 14 мкм, они бывают веретенообразной или округлой формы (рис. 1). Цитоплазматическая мембрана (плазмолемма) образует складки и микроворсинки. Ядро обычно округлое или овальное. В цитоплазме (см.) расположены мембранные и немембранные органеллы. К мембранным органе л лам относятся эндоплазматическая сеть (см. Эндоплазматический ретикулум), комплекс Гольджи (см. Гольджи комплекс), митохондрии и лизосомы; к немембранным — рибосомы, центриоли, макротрубочки и микрофиламенты. Большая часть цитоплазмы занята гранулами, количество, размеры, структура, хим. состав и тинкториальные свойства к-рых имеют видовые особенности и зависят от степени их зрелости и функционального состояния клетки. Диаметр гранул варьирует от 0,3 до 2 мкм. Основу их составляет комплекс гепарина (см.) и основных белков, к к-рому присоединен гистамин (см.), а у ряда животных серотонин (см.) и дофамин (см. Катехоламины). В Т. к. при участии ферментов арилсульфатазы, сульфат-аденилил-трансферазы синтезируется гепарин — сульфатированный гликозаминогликан. Слабо сульфатированный гепарин локализуется в молодых клетках и обусловливает ортохроматическую окраску гранул; сильно сульфатированный гепарин находят в зрелых клетках, он обусловливает их мета хроматическую окраску (см. Метахромазия). В гранулах могут содержаться и другие гликозаминогликаны — хондроитинсульфаты (см. Хондроитинсерные кислоты), гиалуроновые кислоты (см.), а также гликопротеиды (см.). Кроме основных белков, в Т. к. представлены протеолитические ферменты (химаза и триптаза), а также оксид азы (см.), декарбоксилазы (см.), фосфатазы (см.) и другие. Т. к. могут синтезировать гистамин при участии фермента гистидиндекарбоксилазы, а также поглощают его извне. Гранулы могут иметь фибриллярную, пластинчатую, сетчато-зернистую и кристаллоидную структуру. В формировании гранул Т. к., в частности синтезе белков, участвует эндоплазматическая сеть, а также комплекс Гольджи (см. Гольджи комплекс), где образуются гликозаминогликаны и их комплексы с белками. Вначале в области комплекса Гольджи появляются небольшие (около 70 нм), окруженные мембраной плотные програнулы, к-рые объединяются в вакуоли с общей мембраной. Затем расположенные внутри мембраны програнулы сливаются, образуя рыхлую структуру. В процессе созревания гранулы происходит уплотнение ее содержимого, что определяет полиморфизм структуры гранул в зависимости от степени их зрелости. Зрелые гранулы отличаются от незрелых большей электронной плотностью и гомогенностью (рис. 2).

Одним из способов секреции (выделения) биологически активных веществ Т. к. является дегрануляция (рис. 3), к-рая происходит путем экзоцитоза, являющегося переходной формой к апокриновому типу секреции (см. Железы). Секреция может быть также мерокриновой, т. е. вещества могут выделяться без дегрануляции, и реже голокриновой, сопровождающейся разрушением Т. к. Усиленная дегрануляция является показателем повышенной функциональной активности Т. к. и наблюдается при действии многих физических, химических и биологических факторов. Обычно дегрануляция сопровождается процессом восстановления гранул.

Происхождение Тучных клеток окончательно не установлено. Предполагают, что они развиваются из лимфоцитоподобного костномозгового предшественника. Популяция Т. к. обновляется медленно. Т. к. имеют низкую пролиферативную активность. В полностью гранулированных Т. к. митозы (см. Митоз) встречаются редко, чаще — в менее гранулированных клетках. Способность Т. к. к пролиферации связана с их секреторной активностью. Существует обратная зависимость между количеством Т. к. и базофилов в крови: так, у крыс, мышей при высоком содержании Т. к. базофилы в крови отсутствуют, у морских свинок, кроликов, птиц при малом содержании Т. к. в крови отмечается большое количество базофилов. Т. к. отличаются от базофилов крови происхождением, строением и функцией. Количество, структура и функциональная активность Т. к. зависят от возраста и нейрогормонального статуса организма. Отмечено влияние на Т. к. гормонов гипофиза (соматотропного, тиреотропного и адренокортикотропного), щитовидной железы (тироксина), поджелудочной железы (инсулина), половых гормонов (эстрогенов, прогестерона, тестостерона).

Функции Т. к. многообразны. Они участвуют в развитии воспаления, регуляции свертывания крови, жировом обмене, обеспечивают постоянство состава соединительной ткани, влияя на микроциркуляторное русло (см. Микроциркуляция), образование и проницаемость основного вещества, на размножение, миграцию и функцию фибробластов (см. Соединительная ткань), макрофагов (см.), эндотелиоцитов (см. Эндотелий), лейкоцитов (см.), а также на иммунные реакции.

Роль тучных клеток в аллергии

Тучные клетки, так же как и базофилы, являются основными клетками-мишенями аллергической реакции. Они вовлекаются в аллергическую реакцию посредством соединения фиксированных на клеточной мембране аллергических антител (реагинов), преимущественно принадлежащих к IgE (см. Иммуноглобулины), с аллергеном. Это приводит, по мнению И. С. Гущина, Б. Увнеса, Джонсона (A. R. Johnson) и Морана (N. С. Moran), к активации Т. к. и высвобождению из них разнообразных биологически активных веществ, к-рые, действуя на другие клетки и ткани, вызывают внешние проявления реакции гиперчувствительности немедленного типа, или химергической аллергической реакции (см. Медиаторы аллергических реакций). Таким образом, реакция Т. к. является обязательным и важнейшим звеном аллергических реакций, лежащих в основе анафилаксии (см.), неинфекционно-аллергической бронхиальной астмы (см.), аллергических ринитов (см. Ринит), конъюнктивитов (см.), отека Квинке (см. Квинке отек), крапивницы (см.) и других проявлений атопии (см.).

Имеются сведения, что Т. к. могут принимать участие и в реакциях гиперчувствительности замедленного типа, благодаря способности антигенспецифических Т-лимфоцитов при взаимодействии с антигеном выделять лимфокины (см. Медиаторы клеточного иммунитета), вызывающие в свою очередь активацию Т. к. и высвобождение из них медиаторов и других биологически активных веществ.

Избирательная фиксация IgE-антител на Тучных клетках объясняется присутствием в их цитоплазматической мембране специфических для IgE рецепторов (ок. 300 000 рецепторов на одну Т. к.). За связывание IgE с рецепторами ответственны участки в области С84-домена молекулы IgE. Рецептором для IgE является гликопротеид с мол. весом (массой) порядка 50 000. Для активации Т. к. необходимо соединение между собой соседних, расположенных на мембране Т. к., молекул IgE-антител молекулой антигена, к-рая должна иметь для этого не менее двух валентностей. Моновалентные антигены не активируют Т. к., но тормозят активацию, вызванную мульти-валентными антигенами. Связывание антигенными мостиками IgE-антител приводит к сближению последних на клеточной мембране и, соответственно, к сближению мембранных рецепторов IgE-антител, что является толчком к активации Т. к. Не исключено, что активация Т. к. осуществляется путем взаимодействия участков С83-домена, открывающихся в структурно измененной молекуле IgE-антитела, с участками клеточной мембраны, отличными от рецепторов для IgE.

По данным, полученным с помощью фазово-контрастной микроскопии, реакция сенсибилизированных Т. к. на антиген морфологически проявляется в увеличении их размера, «вскипании» клетки, к-рое сопровождается утратой цитоплазматических гранул в результате дегрануляции или гранулолизиса, потерей четкости очертаний клетки, что может быть принято за ее разрушение. Об отсутствии разрушения Т. к. при аллергической реакции свидетельствует то, что при дегрануляции из них не высвобождаются АТФ, лактат-дегидрогеназа и предварительно введенные в клетки радиоактивные калий (42K) или хром (51Cr), как это происходит при заведомо цитотоксических воздействиях.

Начальный этап аллергической реакции Т. к. состоит в активации фосфодиэстеразы при участии ионов Ca2+, поступающих в клетку из внеклеточной среды или находящихся внутри клетки и высвобождающихся из связанного состояния, далее происходит аутокаталитическая активация эстеразы, по-видимому, за счет разрушения этим ферментом ингибирующего белка. После активации наступает энергозависимая стадия реакции. Ионы Ca2+ активируют сократительные белки, что приводит к сближению и слиянию перигранулярных и цитоплазматической мембран, перемещению гранул и выходу их за пределы клетки (экзоцитозу). Сначала увеличиваются пространства между гранулами и пернгранулярными мембранами, затем перигранулярные мембраны сливаются друг с другом и с общей цитоплазматической мембраной. образуя вакуоли. Зоны слияния мембран в этих участках истончаются, в результате чего образуются участки повышенной проницаемости мембраны, или расплавляются, формируя видимые пути сообщения (поры), через к-рые гранулы выходят во внеклеточное пространство. Под воздействием низкой температуры. ингибиторов клеточного дыхания (см. Окисление биологическое) и гликолиза (см.), а также при отсутствии ионов Ca2+, высвобождение медиаторов блокируется. В последнее время сделана попытка терапевтического применения циннаризина (см.), оказывающего избирательное действие на трансмембранный перенос ионов Ca2+ в тучных клетках.

За счет образования видимых сообщений и зон повышенной проницаемости цитоплазматической мембраны содержащиеся во внеклеточной среде ионы Na+ усиленно поступают в вакуоли и вытесняют биогенные амины (см. Медиаторы аллергических реакций), соединенные ионной связью с белками гранулярного матрикса.

Наряду с высвобождением из Т. к. гистамина, серотонина, эозинофильного хемотаксического фактора — ECF-A (англ. eosinophilic chemotactic factor of anaphylaxis), нейтрофильного хемотаксического фактора — NCF (англ. neutrophil chemotactic factor), содержащихся в гранулах Т. к. в предсуществующей (предобразованной) форме, происходит активация ферментов и образуются такие медиаторы, как медленно реагирующая субстанция анафилаксии SRS-A (англ. slow-reacting substance of anaphylaxis), фактор, активирующий тромбоциты — PAP (англ. platelet activating’ factor), и липидные хемотаксичоские факторы.

Из фосфолипидов клеточной мембраны активированных Тучных клеток высвобождается арахидоновая кислота (см.). В результате окислительного превращения арахидоновой к-ты, катализируемого циклооксигеназой (циклооксигеназный путь), образуются простагландины и тромбоксаны (см. Простагландины). Окислительное превращение арахидоновой к-ты, катализируемое липокспгеназой (липоксигеназныи путь), приводит к образованию гидроксиэйкозатетраеновых к-т, обладающих гуморальной и клеточной активностью: они оказывают хемотаксическое действие на эозииофилы, усиливают сродство клеточных мембранных рецепторов к СЗЬ компоненту комплемента (см.), стимулируют активность аденилат- и гуанилатциклаз. Кроме того, в результате окислительного превращения арахидоновой к-ты по липоксигеназному пути образуются лейкотриены. Полагают, что лейкотриены С4 (ЛТС4), Дд (ЛТДл) и Е4 (JITEj) представляют собой SRS-A, поэтому ингибиторы лииоксигеиазы тормозят высвобождение SRS-A из тучных клеток и оказывают тем самым противоаллергическое действие.

Дегрануляция Т. к. и высвобождение из них медиаторов находятся под частичными контролем системы циклических нуклеотидов: циклического 3′,5′-АМФ (цАМФ) и циклического 3′,5′-гуанозинмоно-фосфата (цГМФ). Увеличение внутриклеточного содержания цАМФ ослабляет, а увеличение содержания цГМФ усиливает секрецию медиаторов. Однако в регуляции аллергической реакции Т. к. система аденилатциклаза — цАМФ имеет относительное значение. Аденилатциклаза Т. к. может быть стимулирована простагландинами Е (ПГЕ), гистамином и в значительно меньшей степени, чем в других клетках, стимуляторами Р-адренергических рецепторов. Противоаллергическое действие ингибиторов фосфодиэстеразы можно частично объяснить торможением выброса медиаторов из Т. к. за счет повышения содержания в клетках цАМФ.

Доказательство нецитотоксической природы дегрануляции Т. к. обосновало новый принцип подхода к контролю за аллергическими реакциями, состоящий в стабилизации этих клеток и торможении их функции. Противоаллергический препарат интал обладает стабилизирующим действием на Т. к. и тормозит высвобождение из них медиаторов в ответ на аллерген.

См. также Аллергия, Воспаление.

Библиогр.: Адо А. Д. Общая аллергология, М., 1978;

Виноградов В.В., Воробьева Н. Ф. Тучные клетки (Генез, структура, функции), Новосибирск, 1973;

Гущин И. С. Немедленная аллергия клетки, М., 1976; Елисеев В. Г. Соединительная ткань, с. 115, М., 1961; Серов В. В. и Шехтер А. Б. Соединительная ткань, с. 62, М., 1981; Хрущов Н. Г. Функциональная цитохимия рыхлой соединительной ткани, М., 1969; Юрина Н. А. и Радостина А. И. Тучные клетки и их роль в организме, М., 1977; Asboe-Hansen О. The mast cell, Int. Rev. Cytol., v. 3, p. 399, 1954; Boot J. R. a. o. The anti-allergic activity of Benoxaprofen [2-(4-Chloropheny])-a-Methyl-5-Benzoxazole acetic acidj-a lipoxygenase inhibitor, Int. Arch. Allergy, v. 67, p. 340, 1982; Fernex M. The mast-cell system, its relationship to atherosclerosis, fibrosis and eosinophils, Baltimore, 1968; Goetzl E. J. Mediators of immediate hypersensitivity derived from arachidonic acid, New Engl. J. Med., v. 303, p. 822, 1980; Ishizaka T. Membrane events in triggering mast cells for IgE-mediated histamine release, в кн.: Advanc. allerg. clin. immunol., ed. by A. Oehling a. о., p. 157, Oxford a. o., 1979; Laglinoff D. a. Chi E. Y. Cell biology of mast cells and basophils, в кн.: Cell biology of inflammation, ed. by G. Weiss manii, p. 217, Amsterdam — N. Y., 1980; Maximоw A. A. Bindegewebe und blutbildende Gewebe, Handb. d. mikr. Anat. d. Menschen, hrsg. v. W. Mollendorff, Bd 2, T. 1, S. 232, B., 1927; Rileу J. F. The mast cells, Edinburgh — L., 1959; Schauer A. Die Mastzelle, Stuttgart, 1964; Sedwick J. D., Holt P. G. a. Turner K. J. Production of a histamine-releasing lymphokine by antigen-or mitogen-stirnulated human peripheral T cells, Clin. exp. Immunol., v. 45, p. 409, 1981; Selye H. The mast cells, Washington, 1965; Velican C. a- Velican D. Histogenesis of mast cells, Folia histochem. cytochem., v. 1, p. 433, 1963; WassermanS. I. The lung mast cell, its physiology and potential relevance to defense of the lung, Environ. Hltii Perspect., v. 35, p. 153, 1980.

H. А. Юрина; И. С. Гущин (алл.).