содержание .. 1 2 3 4 ..

Руководство по иммунофармакологии - часть 3

Глава 2

Рис. 10. Инактивация тучных клеток.

Клетки, стимулированные в нулевое время

комплексом антиген-антитело, не способны

выделять гистамин даже в присутствии

внеклеточного кальция. Выделение гистамина

уменьшается при увеличении интервала

времени между стимуляцией и добавлением

кальция. Вероятно, эта инактивация связана с

закрытием кальциевых каналов.

Время (в минутах) между стимуляцией и добавлением Са2*

тельной к эффектам связывания остальных ре-

даны лишь частично или не даны совсем.

цепторов. Смысл неспецифической инактивации

В этой связи следует также отметить су-

неясен, но предполагается, что количество

ществование клеточных механизмов, предназ-

мембранных кальциевых каналов, доступных

наченных не только для прерывания каль-

для управления рецепторами, ограничено, при-

циевого сигнала, но и для ограничения секреции

чем число рецепторов превышает количество

гистамина. Это предположение основывается на

каналов. Таким образом, при поперечном

следующем наблюдении: кальциевый сигнал

сшивании большой фракции рецепторов, когда

пропорционален количеству поперечно сшитых

открыты и инактивированы все кальциевые

IgE-рецепторов, а секреторный ответ достигает

каналы, агрегация оставшихся рецепторов не-

своего максимума

(обычно меньше объема

способна вызвать ответ из-за отсутствия до-

полной секреции), когда перекрестно связана

ступных каналов. Прямых доказательств этой

относительно небольшая часть рецепторов.

гипотезы пока нет, и основанием для нее служит

неконкретизированное

предположение

Метаболизм фосфолипидов

необратимости инактивации кальциевых кана-

лов или крайне низкой скорости восстановления

Обмен фосфатидилинозитола

инактивированных каналов.

В том же контексте следует рассмотреть и

В последние годы повышенное внимание уде-

другое положение относительно кальция и

ляется мембранным фосфолипидам тучных

клеточного ответа. Выше уже упоминалось о

клеток, а также возможной роли их изменений

существовании определенной популяции лиц с

при сопряжении Fc-e-рецепторов с секрецией

базофилами, не выделяющими гистамин. Такие

гистамина. В настоящее время получены четкие

базофилы имеют обычный набор IgE-pe-

доказательства того, что различные фос-

цепторов, но даже полное сшивание этих ре-

фолипидные метаболиты инозитола являются

цепторов не приводит к секреции. Получены

вторичными мессенджерами в процессе пере-

косвенные доказательства несопряженности

дачи сигнала. В первых исследованиях на туч-

IgE-рецепторов и кальциевых каналов. Таким

ных клетках, где проводилось измерение

образом, хотя увеличение концентрации сво-

включений 32Р- или [3Н]-инозитола в фосфати-

бодных ионов кальция в тучных клетках и

дилинозитол, фосфатидилхолин и др., было

базофилах, видимо, вызывает секрецию, ответы

установлено, что стимуляция тучных клеток

на многие вопросы, касающиеся взаимосвязи

поперечным сшиванием Fc-e-рецепторов при-

Fc-e-рецепторов и кальциевых каналов.

Тучные клетки и базофилъные лейкоциты

водит к распаду фосфатидилинозитола. Кривые

диацилглицерол активирует фермент протеин-

доза-эффект, а также временные харак-

киназу С. Таким образом, инициированный

теристики процессов обмена фосфатидилино-

стимуляцией рецепторов обмен фосфоинози-

зитола и стимулированной секреции гистамина

тида приводит к повышению уровня внутри-

тесно коррелируют.

клеточного кальция и активации протеинки-

Благодаря этим исследованиям наши знания

назы С. В ряде клеток наблюдается синергизм

о метаболизме фосфоинозитида в клетках

кальциевого сигнала и активности протеинки-

значительно расширились; схема метаболизма

назы С при осуществлении специфического от-

представлена на рис. 11. Фосфатидилинозитол

вета клетки.

является мембранным фосфолипидом, который

Что же служит доказательством участия этих

под действием АТФ-зависимой специфической

механизмов в передаче сигнала от поперечно

киназы превращается в 4-монофосфат и 4,5-

сшитых Fc-e-рецепторов к механизмам

дифосфат

(ФИФ2). Стимуляция мембранного

секреции гистамина? Недавние исследования,

рецептора активирует фосфолипазу С,

выполненные на клеточной линии крысиного

вероятно, через ГТФ-связывающий регулятор-

базофильного лейкоза

(RBL), подтвердили

ный белок. Фосфолипаза С превращает ФИФ2 в

ранее полученные данные о стимуляции обмена

инозитол-1,4,5-трифосфат

(ИФ3) и диацил-

фосфатидилинозитола

при

поперечном

глицерол. ИФ3 быстро распадается, превра-

сшивании Fc-e-рецепторов, а также о пропор-

щаясь в инозитол-1,4-дифосфат

(ИФ2). Как

циональности скорости гидролиза инозитоло-

показывают недавно полученные данные, в

вого фосфолипида количеству образовавшихся

некоторых системах ИФ2 вызывает высвобож-

поперечных сшивок. Однако, помимо увели-

дение кальция из внутриклеточных депо, а

чения продукции ИФ2 и ИФ3, отмечается по-

Рис. 11. Метаболизм фосфоинозитида в клетках.

И-инозитол; ФА - фосфатидиловая кислота; ДАГ-диацилглицерол; ЦДФ-ДАГ-

цитидиндифосфодиацилглицерол; ФЛС-фосфолипаза С; ФИФ2 - фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат;

ФИФ- фосфатидилинозитол-4-фосфат; ФИ - фосфатидилинозитол; ИФ3- инозитол-1,4,5-трифосфат;

ИФ2-инозитол-1,4-дифосфат; ИФ-инозитол-4-фосфат и инозитол-1-фосфат; ИФ4- инозитол-1,3,4,5-

тетрафосфат.

Глава 2

вышенное образование других полифосфатов

стимулов и достаточно выраженной секреции

инозитола, включая ИФ4, и пока неясно, какие

гистамина. Синергизм наблюдается также

из них участвуют

(если это имеет место) в

между ТФА (активация киназы С) и попереч-

передаче сигнала. Другой проблемой является

ным сшиванием Fc-e-рецепторов, однако он

кальциевая зависимость фосфоинозитидного

имеет более сложный характер, поскольку он

обмена. Как указывалось в ранних исследо-

отмечается лишь при кратковременной экспо-

ваниях, обмен фосфатидилинозитола в тучных

зиции клеток с низкой концентрацией ТФА (3

клетках, стимулированных поперечным сши-

нм). При более длительной экспозиции клеток с

ванием Fc-e-рецепторов, не зависит от вне-

30 нм ТФА сигнал, вызванный поперечным

клеточного кальция. Этот момент весьма важен,

сшиванием рецепторов, подавляется. Это

ибо если фосфат инозитола предположительно

свидетельствует о том, что в подобных условиях

генерирует кальциевый сигнал (высвобождение

ТФА подавляет кальциевый и, возможно,

кальция ИФ3 из внутриклеточных депо), то

инозитолфосфатный

сигналы.

Возможна

образование фосфата инозитола само по себе не

неоднозначная интерпретация результатов этих

должно зависеть от кальция. Однако недавние

экспериментов:

1) протеинкиназа С способна

исследования на клетках RBL показали, что

как подавлять, так и стимулировать кальциевый

гидролиз фосфолипидов инозитола после

сигнал; 2) ТФА может действовать посредством

стимуляции клеток в значительной степени

механизмов, отличных от активации киназы С.

зависит от кальция и лишь в определенных

условиях

является

кальцийнезависи-мым

Метилирование фосфолипидов

процессом. Стало быть, теперь не вполне ясно,

участвуют ли фосфаты инозитола в фор-

Помимо изменения обмена мембранного фос-

мировании кальциевого сигнала в тучных

фатидилинозитола при стимуляции в результате

клетках и базофилах. Неясно также, какая форма

поперечного

сшивания

Fc-e-рецепторов

фосфата

инозитола

является

активной

возможна инициация метилирования некоторых

молекулой, если данный механизм действи-

мембранных фосфатидов. Показано, что после

тельно работает. Требует своего объяснения и

образования поперечных сшивок между Fc-e-

другой фактор-высокая степень зависимости

рецепторами мембранный фосфатидилсе-рин

секреции гистамина от внеклеточного кальция.

декарбоксилируется, превращаясь в фос-

Если, как отмечалось выше, источником

фатидилэтаноламин. Мембраны содержат два

увеличения

[Са2+];, активирующего клетки,

метилтрансферазных фермента, для которых

служит внеклеточный кальций, то непонятно,

кофактором является

8-аденозил-Ь-метионин.

каким образом фосфаты инозитола индуцируют

Одна из метилтрансфераз локализуется на

вход внеклеточного кальция в клетку. В

внутренней поверхности мембранного бислоя, а

настоящее время единственно определенным

вторая

- на наружной. Первый фермент ме-

действием ИФ3, как сейчас полагают, является

тилирует фосфатидилэтаноламин до фосфати-

высвобождение внутриклеточного кальция.

дил-1Ч-монометилэтаноламина, являющегося

Не более ясна и роль протеинкиназы С,

субстратом для второй метилтрансферазы, ко-

фермента, активируемого диацилглицеролом-

торая во внешнем слое мембраны превращает

продуктом распада ФИФ2. Диацилглицерол в

его в фосфатидилхолин (рис. 12). Фосфатидил-

качестве активатора протеинкиназы С может

холин может служить субстратом для фосфо-

быть заменен форболовым эфиром

12-0-тет-

липазы А2, которая превращает его в лизо-

радеканоилфорбол-13-ацетатом (ТФА). Сам по

фосфатидилхолин и арахидоновую кислоту.

себе ТФА вызывает очень медленное выделение

Реакции метилирования предшествуют секреции

гистамина из тучных клеток и практически не

гистамина и по времени совпадают с входом

влияет на гистаминовую секрецию RBL.

кальция в тучные клетки. Кроме того,

Следовательно,

только

одна активация

ингибиторы метилтрансфераз предупреждают

протеинкиназы С не является достаточным

секрецию гистамина и вход кальция в клетки,

условием для запуска процесса секреции гис-

хотя кривые

«доза-эффект» для этих инги-

тамина. Однако введение в клетку очень не-

биторов не исключают возможности отсутствия

большого количества кальция

(с ионофором

связи между угнетением метилтрансфераз-ной

А23187, не приводящим к секреции гистамина)

активности, с одной стороны, и подавлением

совместно с активацией протеинкиназы С, ин-

секреции гистамина и движения кальция-с

дуцированной ТФА, приводит к синергизму

другой. Основная трудность здесь за-

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

Рис. 12. Образование фосфатидилхолина.

ФЛА2-фосфолипаза А2; ФЛС-фосфолипаза С; ФС-фосфатидилсерин; ФЭ-фосфатидилэтаноламин; ФХ-

фосфатидилхолин; МТП-метилтрансфераза II; ДАГЛ - диацилглицерол-липаза; ФСД-фосфатидил

серии декарбоксилаза, — — торможение, +

— активация. Для наглядности показана раздельная

активация перекрестным связыванием Fc-рецептора протеина G, имеющего отношение как к ФЛС, так

и к аденилатциклазе. Это разные белки, но, вероятно, они активируются одним и тем же перекрестным

связыванием.

ключается в понимании того, каким образом

с (3-адренорецептором. Показано, что коклюш-

данная система генерирует сигнал для клетки,

ный токсин, который тормозит активацию

поскольку все, казалось бы, свидетельствует в

ферментов через ГТФ-связывающий белок,

пользу образования фосфатидилхолина во

подавляет выделение гистамина из тучных

внешней части мембраны и в то же время сам

клеток.

Негидролизуемый аналог ГТФ,

фосфолипид составляет значительную часть

Gpp(NH)p, стимулирует выделение гистамина

мембраны. Имеются указания на возможность

при его введении в проницаемые тучные клетки

увеличения подвижности мембраны, однако

в присутствии кальция. Хотя ГТФ-регулятор-

это не дает решения вопроса относительно

ный белок, участвующий в секреции гистамина,

механизма передачи сигнала.

не был выделен, в пользу его существования

свидетельствуют данные эксперимента на

крысиных базофильных лейкоцитах. Свойства

ГТФ-связывающие белки

этого белка отличаются от свойств Ni и Ns ГТФ-

регуляторных протеинов, участвующих в

Как отмечалось выше, для превращения ФИФ2

сопряжении тормозящих и стимулирующих

в ИФ3 необходима активация фосфолипазы С,

рецепторов с аденилатциклазой в других сис-

которая возможна при поперечном сшивании

темах. Недавно было показано, что белок G

Fc-e-рецепторов через ГТФ-связывающий бе-

тучных клеток, участвующих в процессе экзо-

лок по механизму, аналогичному активации

цитоза

(см. ниже), отличается от белка G,

аденилатциклазы при связывании Р-агониста

активирующего фосфолипазу С.

Глава 2

Активация протеаз

ПГЕ2; взаимодействие последнего с этими ре-

цепторами приводит к подавлению выделения

Помимо кальциевого и фосфолипидного мета-

гистамина, стимулированного комплексом ан-

болизма, рассматриваемого в контексте пере-

тиген- IgE. Подавление секреции гистамина

дачи сигнала с рецептора на секреторный про-

ПГЕ2 обсуждается ниже.

цесс, для полноты изложения необходимо ска-

зать и об активации протеаз. Уже давно из-

Циклические нуклеотиды

вестно, что протеазы активируются при сти-

муляции тучных клеток. Кроме того, протеазы

Первоначальные наблюдения подавления ад-

вызывают секрецию гистамина. Ингибиторы

реналином антигенстимулированной секреции в

протеаз подавляют секрецию гистамина, но

легких были затем подтверждены на ба-зальных

только в случае их присутствия во время по-

лейкоцитах человека. В последующие годы идеи

перечного сшивания Fc-e-рецепторов. Таким

относительно роли циклических нуклеотидов в

образом, протеазы предположительно являются

секреции гистамина развивались в разных

необходимым компонентом в процессе

направлениях. Подавление секреции гистамина

секреции гистамина и активируются при по-

в легких человека и морских свинок при

перечном сшивании Fc-e-рецепторов. Более то-

активации

р-адренорецепторов

оказалось

го, протеазы могут участвовать в активации

недостоверным. Для подавления секреции в

секреции гистамина (см. выше). Однако, как и в

базофилах требуются достаточно высокие

случае с фосфолипидным метилированием,

концентрации изопреналина, а количественные

непонятно, каким образом протеазы активируют

характеристики, например рА2, свидетельствуют

секреторный процесс.

об отсутствии на них Р-адренорецепторов. С

другой

стороны,

хотя

аго-нисты

р-

адренорецепторов не влияют на секрецию

Продукты липоксигеназы

гистамина тучными клетками

(у крыс),

Кроме гистамина, тучные клетки, стимулиро-

применение

[3Н]-дигидроалпренолола в ра-

ванные комплексом антиген-IgE, продуцируют

диолигандном связывании показало наличие на

другие активные вещества, в том числе

клетках р-адренорецепторов.

медленно действующее вещество анафилаксии

Кроме агонистов р-адренорецепторов, дру-

(МДВ-А) и простагландины, особенно ПГD2. В

гие вещества, повышающие уровень цикличе-

настоящее время МДВ-А идентифицировано как

ского аденозин-3',5'-монофосфата, подавляют

смесь двух или более метаболитов арахи-

секрецию гистамина, вызванную поперечным

доновой кислоты по липоксигеназному пути-

сшиванием Fc-e-рецепторов. Отмечена актив-

лейкотриенов D4 и С4 (см. главу

10). Таким

ность холерного эндотоксина, теофиллина, ди-

образом, при активации мембранной фосфо-

бутирила цАМФ и аденозинфосфоротиоат.

липазы А2 поперечным сшиванием Fc-e-рецеп-

Теофиллин в высоких концентрациях (1 мМ)

торов может образовываться арахидоновая

является ингибитором фосфодиэстеразы и, по-

кислота, которая превращается в nrD2 и лей-

давляя ферментативное разрушение цАМФ,

котриены. Эти метаболиты, как и гистамин,

вызывает повышение уровня внутриклеточного

опосредуют некоторые эффекты воспаления, но

цАМФ. При более низких концентрациях (10

в отличие от гистамина они не хранятся в клетке

мкМ) теофиллин выступает как конкурентный

в готовом виде. Арахидоновая кислота может

антагонист аденозина и подавляет секрецию

также

образовываться

при

действии

гистамина. В тучных клетках крыс и морских

диацилглицероллипазы на диацилглицерол,

свинок

аденозин

потенцирует

анти-

продукт распада фосфатидилинозитола (см. рис.

генстимулированное выделение гистамина.

12). Препараты, подавляющие липоксиге-назу,

Механизм этого усиления неизвестен, однако

такие как

5,8,11,14-эйкозатетраеновая кислота

следует отметить существенную разницу между

(ЭТЕК), угнетают и секрецию гистамина,

тучными клетками и базофилами, поскольку в

поэтому, как полагают, продукты ли-

базофилах аденозин, напротив, подавляет

поксигеназы могут не только выделяться

(в

секрецию гистамина. Было постулировано, что

качестве фармакологически активных веществ),

аденозин участвует в патогенезе аллергических

но и участвовать в процессах, ведущих к секре-

реакций, потенцируя секрецию гистамина; од-

ции гистамина. Ингибиторы циклооксигеназы

нако в пользу этого положения представлены

не влияют на секрецию гистамина, но тучные

достаточно скудные доказательства.

клетки и базофилы имеют рецепторы для

При прямых измерениях уровня цАМФ в

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

условиях поперечного сшивания Fc-e-рецепто-

венные данные о холино- и а-адренорецепто-рах

ров тучных клеток отмечается его быстрый

на тучных клетках. В этом контексте следует

подъем, предшествующий процессу выделения

также отметить сообщения об изменениях

гистамина. По окончании секреции гистамина

уровня цГМФ в тучных клетках при поперечном

уровень цАМФ возвращается к исходным зна-

сшивании Fc-8-рецепторов, хотя такие из-

чениям. Интерпретация этих эффектов неопре-

менения не имеют сколь-нибудь существенного

деленна, однако некоторые новые наблюдения

значения для контроля секреции гистамина.

позволяют сделать ряд однозначных выводов.

Показано, что повышение уровня внутрикле-

АТФ и фосфорилирование белков

точного цАМФ может сопровождаться не

только подавлением секреции гистамина, но и

Выше были представлены ранние, связанные с

ее увеличением в зависимости от типа сти-

мембраной этапы процесса секреции гистамина

мулируемых клеток. Поперечное сшивание Fc-

и обмена арахидоновой кислоты. О более

6-рецепторов приводит к такой секреции

поздних этапах известно относительно мало.

гистамина, при которой цАМФ повышает ско-

Для секреции гистамина необходимо накоп-

рость секреции, но подавляет максимальную

ление внутриклеточного АТФ. При стимуляции

степень секреции. С другой стороны, при спон-

тучных клеток поперечной сшивкой Fc-e-

танной и вызванной А23187 секреции гиста-

рецепторов в присутствии глюкозы не проис-

мина цАМФ, по-видимому, лишь увеличивает

ходит увеличения потребления кислорода и

скорость секреции. Кроме этих наблюдений,

аноксия не полностью подавляет вызванную

следует отметить выявление в тучных клетках

таким образом секрецию гистамина. Ингиби-

крыс протеинкиназы, чувствительной к цАМФ,

торы окислительного фосфорилирования, такие

активация которой происходит при поперечном

как цианид и антимицин А, лишь частично

сшивании Fc-8-рецепторов.

тормозят антигениндуцированную секрецию

Таким образом, поперечное сшивание Fc-e-

гистамина. Тучные клетки относительно бедны

рецепторов приводит к раннему повышению

митохондриями, и окислительное фосфорили-

уровня цАМФ, который активирует протеин-

рование, по-видимому, не является абсолютным

киназу, участвующую в инициации секреции

условием секреции гистамина.

гистамина. Искусственный подъем уровня

Однако гликолиз в тучных клетках протекает

цАМФ также увеличивает скорость секреции.

активно, и удаление глюкозы вызывает

Кроме того, цАМФ обладает тормозящим эф-

частичное торможение секреции, опосредован-

фектом по отношению к секреции (гистамина),

ной Fc-e-рецепторами. Сочетание подавления

вызванной поперечной сшивкой Fc-e-рецепто-

окислительного фосфорилирования и удаления

ров, что ограничивает максимальную степень

глюкозы полностью отменяет секрецию гис-

секреции. Ингибиторное действие цАМФ мо-

тамина, а восстановление гликолиза либо

жет быть связано с ограничением подъема [Ca2 +

окислительного метаболизма частично восста-

]j, вызванного стимуляцией, так как увеличение

навливает секрецию. Эти данные интерпрети-

внутриклеточного цАМФ в тучных клетках

руются как зависимость Fc-e-опосредованной

может снизить повышенную проницаемость

секреции от АТФ, который может поставляться

мембран для кальция или вход кальция

как в результате гликолиза, так и при

вследствие поперечного сшивания Fc-e-pe-

окислительном фосфорилировании. Показано,

цепторов. Предполагается, что уровни цАМФ в

что клетки, лишенные АТФ, неспособны секре-

разных частях клетки могут реагировать на

тировать гистамин, а стимуляция Fc-e-рецеп-

предъявление стимула по-разному, т.е. изме-

торов приводит к потреблению внутриклеточ-

няться в противоположных направлениях и с

ного АТФ. Уровень АТФ тучных клеток сни-

разной скоростью.

жается при стимуляции секреции гистамина.

В экспериментах было также исследовано

Конечно, АТФ необходим для обеспечения

действие агонистов а-адренорецепторов и хо-

многих клеточных процессов, а не только для

линорецепторов. В тучных клетках легких сти-

секреции. Как уже отмечалось, имеются данные

муляция а-адренорецепторов и холинорецеп-

о вовлечении в секрецию гистамина ряда киназ,

торов

(мускариновых) усиливает секрецию

использующих АТФ (цАМФ-зависимая киназа,

гистамина, опосредованную Fc-рецепторами.

киназа С, фосфоинозитидкиназы), и вполне

Эти данные не были подтверждены при ис-

вероятно также, что АТФазы участвуют в

пользовании крысиных тучных клеток и базо-

механизмах транспорта кальция в клетку.

филов человека. Также отсутствуют количест-

Фосфорилирование белков, таким образом,

Глава 2

представляется необходимой частью секретор-

вызванной ионофором А23187, процесс инак-

ных механизмов.

тивации не наблюдается. Эти факты свиде-

При стимуляции крысиных перитонеальных

тельствуют в пользу участия белка с моле-

тучных клеток анти-IgE или кальциевым

кулярной массой

78000 в инактивационном

ионофором А23187 фосфорилируются некото-

процессе. Подобные предположения интересны

рые мембранные белки. Более постоянно фос-

также в свете данных, показывающих, что

форилируются белки с молекулярной массой 78

хромогликат вызывает фосфорилирование белка

000, 68 000, 59000 и 42000 дальтон. Известно,

с молекулярной массой

000 дальтон

(см.

что фосфорилирование играет главную роль в

главу 23).

регуляции клеточных функций, поэтому

возникает следующий вопрос: какие процессы

Экзоцитоз

фосфорилирования белков участвуют в сти-

муляции или down-регуляции секреции гиста-

Независимо от промежуточных реакций между

мина.

мембранным сигналом и выбросом из гранул

После стимуляции крысиных перитонеаль-

гистамина конечной стадией секреции гиста-

ных тучных клеток анти-IgE дегрануляция кле-

мина является слияние мембран, окружающих

ток наблюдается через

1 мин, а фосфорили-

гранулы, с мембранами клеток. Такое слияние

рование белков с молекулярной массой 68 000,

предупреждает выделение содержимого цито-

59000 и 49 000 дальтон завершается в течение

плазмы, сохраняет целостность клетки и спо-

30-45 с. Белок с молекулярной массой 78 000

собствует повторной дегрануляции. Этот про-

дальтон фосфорилируется отсроченно: процесс

цесс известен под названием экзоцитоз. После

начинается через 10 с после стимуляции и за-

первоначального слияния мембран гранул с

вершается через

1 мин. Некоторое дефосфо-

клеточной мембраной происходит слияние

рилирование белков с молекулярной массой 68

гранул между собой с образованием вакуолей,

000, 59 000 и 42 000 дальтон отмечается после

всегда имеющих сообщение с внешней средой.

пика фосфорилирования. Белок с молекулярной

В точке слияния гранулярной и клеточной

массой

42000

дефосфорилируется почти

мембран белки оттеснены к противоположной

полностью.

части мембраны. Значение данного факта

Белки с молекулярной массой 68 000, 59 000

непонятно; возможно, целью этого процесса

и 42000 фосфорилируются также при стиму-

является сохранение мембранных белков.

ляции тучных клеток ионофором А23187. В

Совершенно очевидно, что по мере слияния

данном случае как секреция гистамина, так и

гранул происходит увеличение поверхности

фосфорилирование белков частично зависят от

клеточной мембраны. Показано, что тучные

внеклеточного кальция. Белок с молекулярной

клетки регенерируют и заполняют новые гра-

массой

78000 не фосфорилируется при

нулы, но возможно и слущивание избыточной

стимуляции клеток ионофором А23187, а его

мембраны в виде пузырей-полых структур,

дефосфорилирование происходит независимо от

которые отпочковываются от клеточной по-

наличия кальция во внеклеточной среде.

верхности.

Приведенные данные свидетельствуют в

пользу предположения об участии фосфори-

лирования белков с молекулярной массой

Гранулы

68000,

59000 и

42000 в процессе активации

тучных клеток. Это следует из временных па-

Контакт гранул с внеклеточной жидкостью

раметров процессов и кальциевой зависимости.

приводит к высвобождению гистамина и других

Напротив, белок с молекулярной массой 78 000,

активных веществ. Гранулы состоят главным

вероятно, участвует в down-регуляции секреции,

образом из белкового матрикса, соединенного

поскольку

пик его

фосфорилирования

ионными связями

гистамином

приходится на окончание секреции, фосфо-

протеогликаном. Ионы натрия внеклеточной

рилирование осуществляется независимо от

жидкости вытесняют гистамин из матрикса.

кальция и не наблюдается при стимуляции

Протеогликаны варьируют в зависимости от

тучных клеток ионофором А23187. Кроме того,

вида и места локализации тучных клеток (см.

следует отметить, что после активации попе-

выше); они определяют метахроматическое

речным сшиванием Fc-e-рецепторов клетки

окрашивание тучных клеток толуидиновым

становятся рефрактерными к стимулам

(см.

синим. Белки матрикса обладают различными

выше), однако при гистаминовой секреции,

формами ферментативной активности, вклю-

Тучные клетки и базофильные лейкоциты

чая

(3-гексозаминидазную и Р-глюкуронидаз-

активации травмирующими стимулами выде-

ную, и вместе с протеазами представляют

ляют вещество Р

(основной ундекапептид),

типичные лизосомные ферменты

(см. выше).

который в свою очередь способствует высво-

Тучные клетки, по-видимому, проявляют оп-

бождению гистамина. Выделившийся гиста-мин

ределенную фагоцитарную способность in vitro

вызывает расширение сосудов и другие

и in vivo, захватывая коллоидное золото, вирусы

признаки воспаления.

и ядра сперматозоидов. Таким образом, помимо

Вещество 48/80, простой полиамин, в те-

секреции гистамина тучные клетки с помощью

чение длительного времени использовался в

гранул могут переваривать фагоцитируемый

качестве агента, вызывающего выделение гис-

материал.

тамина из тучных клеток. Значение его влияния

на тучные клетки неясно; однако, по некоторым

данным, 48/80 вызывает выделение гистамина,

Тучные клетки и нейрогенное

действуя на рецептор вещества Р тучных клеток.

воспаление

Было бы интересно выяснить, какие еще

основные

пептиды,

подобные

ана-

Большинство исследований тучных клеток и

филатоксинам, могут взаимодействовать с этим

базофилов было посвящено изучению их ак-

рецептором.

тивации иммунными стимулами и их участия в

аллергических реакциях. Но тучные клетки и

базофилы реагируют и на ряд неиммунных

Список литературы

стимулов, в том числе на основные пептиды и

белки, нейтрофильный основной белок ана-

Beaven M.A., Маеуата К., WbldeMussie Е., АН Н. & Cunha-MeloJ.R.

(1987) Mechanism of signal transduction in mast cells and

филатоксин (см. главу 12) и вещество Р. Так,

basophils: studies with RBL-2H3 cells. Agents Actions 20, 137-

медиаторы, связанные с нейтрофилами или с

145.

активацией системы комплемента, в свою

Healicon R.M. & Foreman J. С (1984) Receptors for immunoglobulin

очередь могут стимулировать выделение гис-

E (IgE). In: Conn P. M. (ed) The Receptors, vol. 1, pp. 83- 140.

Academic Press Inc, Orlando, USA.

тамина и других активных веществ из тучных

Metzger H., Alcarez G., Hohman R., Konet J.-P., Pribluda V. &

клеток и базофилов. Выделение гистамина под

Quarto R.

(1986) The receptor with high affinity for

действием нейропептидов (например, вещества

immunoglobulin E. Ann. Rev. Immuno. 4, 419-470.

Р) вызывает особый интерес, поскольку такие

Nakano Т., Kanakura Y., Nakahata Т.. Matsuda H. & Kita-mura Y

(1987) Genetically mast cell-deficient W/Wv mice as a tool for

события служат основой для возникновения и

studies of differentiation and function of mast cells. Fed». Proc.

распространения воспаления нервными ме-

46, 1920-1923.

ханизмами. Например, расширение сосудов,

Stevens R.L., Rothenberg M.E., Levi-Schqffer F. & Austen K.F. (1987)

которое наблюдается вокруг места травмы

Ontogeny of in u/Vro-differentiated mouse mast cells. Fedn.

Proc. 46, 1915-1919.

кожи, возможно, имеет нейрональную основу. В

Yee-Pang Yung & Moore M.A.S. (1985) Mast cell growth factor: its

настоящее время показано, что чувствительные

role in mast-cell differentiation, proliferation, and maturation.

волокна, содержащие вещество Р, при

Contemp. Top. Mol. Immunol. 10, 147- 179.

Нейтрофильные лейкоциты

М.М. Дейл (М.М. Dale)

Нейтрофил является доминирующим типом

белка. Клетка содержит большое количество

белых клеток крови человека. Ядро такой

гликогена, являющегося главным источником

клетки состоит из нескольких долей, а цито-

энергии. Углеводный обмен в покоящейся

плазма содержит гранулы. Нейтрофилы очень

клетке направлен по гликолитическому пути; в

подвижны и первыми среди других клеток

клетке, участвующей в активном фагоцитозе, во

появляются в месте острого воспаления, пред-

время

«дыхательного взрыва» гексозомо-

ставляя собой первую линию клеточной защиты

нофосфатный шунт потребляет до

30% ме-

от многих бактерий, которые они поглощают

таболизируемой глюкозы. Микротрубочки в

(фагоцитируют) и переваривают. Считается, что

клетке образуют каркас, распространяющийся и

это их главная функция в организме; однако

на клеточную мембрану, что имеет важное

нейтрофилы обладают рядом других свойств in

значение для осуществления ряда функций,

vivo и in vitro. Они являются секретирующими

таких как фагоцитоз, направленное движение и

клетками, которые выделяют содержимое своих

др.

гранул в ответ на различные стимулы; они

На периферии клетки обнаруживается сеть

могут

генерировать

метаболиты

02,

тонких нитей актина, которые соединяются

повреждающие ткани. Они способны вызывать

«актинсвязывающим белком». Эти нити вместе

внеклеточную гибель больших многоклеточных

с миозином, АТФ, магнием и белком гель-

патогенов и клеток других тканей, покрытых

золином составляют элементы системы дви-

специфическими антителами. При активации

жения. Миозин является АТФазой, активиро-

нейтрофилы могут участвовать в повышении

ванной актином; в подвижных клетках (как и в

проницаемости сосудов и увеличении отека;

гладких мышцах) он должен фосфори-

кроме того, они являются значительным

лироваться для взаимодействия с актином.

источником

хемотак-синов,

таких

как

Фосфорилирование осуществляется киназой

лейкотриен В4 и ФАТ.

легкой цепи миозина, которая регулируется Са2+

и кальмодулином. Направление движения

зависит от соотношения золея и геля на том или

Структура

ином конкретном участке и контролируется

локальным уровнем ионизированного кальция.

В окрашенном гистологическом препарате при

Эти процессы важны для локо-моции,

световой микроскопии зрелый нейтрофил вы-

фагоцитоза и секреции (подробное описание см.

глядит как клетка диаметром 12-15 мкм с ядром,

в главе 18).

состоящим из 2-5 долей, соединенных гонкими

Самым обычным компонентом цитоплазмы

нитями ядерного материала. В них нет ядрышек

являются гранулы. Существуют видовые

и, следовательно, отсутствует синтез новых

различия в их числе и составе. У человека

рибосом. Хроматин комковатый, а включения

выделяют два основных типа гранул: азуро-

меченого тимидина в ДНК очень малы, что

фильные и специфические. Однако есть данные

указывает на отсутствие репликации и

о существовании третьего типа гранул, назы-

невысокий уровень

(или даже полное от-

ваемых секреторными пузырьками.

сутствие) репарации/синтеза ДНК.

Азурофильные гранулы диаметром 0,5 мкм

Цитоплазма содержит множество гранул (по

составляют примерно 30% общего количества

крайней мере, двух разных типов) и очень мало

гранул; их часто описывают как

«типичные

органелл, характерных для других типов клеток.

лизосомы». Состав гранул (табл. 2) представлен

Эндоплазматический

ретикулум

скуден,

кислыми гидролазами, активными при низких

количество полирибосом невелико. Могут

значениях рН, которые определяются в

определяться небольшие включения меченого

лизосомах. В количественном отношении

уридина в РНК и низкий уровень синтеза

кислые гидролазы являются незначительным

Нейтрофильные лейкоциты

Таблица 2. Состав гранул нейтрофилов человека

ные гранулы также содержат коллагеназу и

катепсин G. Катепсин G, будучи протеазой

Азурофильные

Специфические

серина, обладает высокой основностью и про-

гранулы

филем активности, сходным с эластазой. В

М икробицидные

М иелопероксидаза

Лизоцим

нормальных условиях нейтральные протеазы,

выделившиеся из клетки, подавляются сц-

элементы

Лизоцим

антитрипсином и сц-протеиназным ингибито-

Нейтральные про-

Эластаза

Коллагеназа

теазы

Катепсин G

ром.

Другие компо-

Кислые гидролазы

Лактоферрин

К микробицидным субстанциям азуро-

ненты

Белки, связы-

фильных гранул относятся лизоцим и миело-

вающие вита-

пероксидаза. Миелопероксидаза проявляет

мин В12

бактерицидную активность в присутствии пе-

рекиси водорода и хлорида. Лизоцим разрушает

связи между мурамовои кислотой и N-

компонентом содержимого гранул. К главным

ацетилгликозамином,

которые

являются

компонентам относятся нейтральные протеазы

ключевыми молекулами полисахаридного кар-

и некоторые другие вещества с микробицидной

каса клеточной стенки бактерий. (У некоторых

активностью.

бактерий лизоцим неспособен проникать через

Важнейшей нейтральной протеазой является

липопротеиновыи слой на внешней стороне

основной белок эластаза. В экспериментах in

клеточной стенки и поэтому не достигает своей

vitro показано, что этот фермент разрушает

мишени.)

коллаген, эластин

(протеогликан хрящей),

По своим размерам специфические гранулы

фиброноген, фибрин и базальную мембрану.

(диаметр 0,2 мкм) меньше азурофильных, но по

Эластаза действует на компоненты компле-

количеству превосходят их в 2- 3 раза. Они

мента, превращая С5 в С5а, и может функцио-

содержат лизоцим, коллагеназу, лактоферрин

нировать, как СЗ-конвертаза, выделяя СЗЬ из

(белок, связывающий железо) и белок, свя-

СЗ (см. главы 1 и 12). Показано, что данный

зывающий витамин В12. Лактоферрин участвует

фермент способен генерировать брадикинино-

в контроле гранулопоэза по принципу

подобный кинин, который увеличивает про-

отрицательной обратной связи. Специфические

ницаемость сосудов (см. главу 13). Азурофиль-

Рис. 13. Сканирующая электронная

микрофотография нейтрофила.

Глава 3

гранулы, как полагают, служат источником

Адгезия, хемокинез и хемотаксис

криптических рецепторов (см. ниже).

Гранулы третьего типа, или секреторные

Адгезия к эндотелию венул является, вероятно,

везикулы, содержат желатиназу и большое ко-

наиболее ранней реакцией нейтрофилов в зоне

личество цитохрома b- обязательного компо-

воспаления. Этот феномен вместе с хемотакси-

нента дыхательного взрыва (см. ниже).

сом и хемокинезом детально обсуждается в

При сканирующей электронной микроско-

главе 18.

пии нейтрофилы обнаруживают значительный

избыток плазматической мембраны, образу-

Фагоцитоз

ющей заметные складки на поверхности клеток

(рис. 13). Большая часть такой мембраны может

Фагоцитоз-это поглощение микроорганизмов,

перемещаться внутрь во время фагоцитоза.

иммунных комплексов или других частиц.

Существует удивительно активный обмен

Микроорганизмы опсонизируются

(делаются

мембран, обновление которых достигает 10% в

доступными для переваривания) посредством

час в покоящихся клетках и 30% - во время

двух механизмов: с помощью специфического

фагоцитоза. Фосфолипиды составляют 60-80%

антитела (IgG), распознающего и связывающего

мембранных липидов. Основным источником

организмы с Fab-фрагментом, и с помощью

нового материала фосфолипидов служат пре-

СЗЬ-компонента комплемента, который обла-

формированные моноацильные предшествен-

дает гидрофобным участком связывания. Ус-

ники, находящиеся в комплексе с альбумином

тановлено, что нейтрофилы располагают 120000

плазмы. Фактором, ограничивающим синтез

рецепторов для Fc-фрагмента IgG, a при

новой мембраны, является низкая способность

активации-38000

СЗЬ-рецепторов.

Fc-pe-

нейтрофилов к синтезу белка. Некоторые ком-

цепторы формируют кластеры. Некоторые

поненты мембраны, например рецепторы, под-

частицы, например бусы латекса, прикрепля-

вергаются рециклингу (см. ниже).

ются и фагоцитируются без участия рецепторов.

Зрелые нейтрофилы, как и многие клетки,

После прикрепления частиц происходит их

несут на своей поверхности отрицательный

поглощение, в котором участвуют псевдоподии,

заряд, главным образом за счет остатков сиа-

охватывающие частицу таким образом, что она

ловой кислоты. Уменьшение поверхностного

интернализируется в кармане, окруженном

заряда может иметь важное значение при

клеточной мембраной. Роль СЗЬ-рецепторов

адгезии нейтрофилов к другим поверхностям.

заключается прежде всего в прикреплении

На мембране нейтрофилов найдены рецеп-

микроорганизма или частицы к клеточной по-

торы для хемотаксинов C5a(Kd-

5*10-9 М),

верхности, а взаимодействие опсонизирующе-го

ЛТВ4(Кd = 4*10-10 М), ФАТ и формилпеп-тидов

IgG с Fc-рецептором служит основным сигналом

бактерий, таких как ф. мет-лей-фен

(Kd

—

к действительному поглощению. Однако в

1,3*10-9 М). Имеются также рецепторы для

клетках, активирующихся хемотакси-нами, СЗb

опсонинов-Fс-участок антител IgG(Kd — 5*10-7

может опосредовать как прикрепление, так и

М) и компонентов комплемента СЗb/СЗbi (Kd —

поглощение. Как показывают исследования с

3*10-7 М). При активации клеток хемо-

макрофагами, другими фагоцитирующими

таксинами происходит перераспределение ре-

клетками, для поглощения частиц большого

цепторов. Так, количество рецепторов к СЗb,

размера

(например, эритроцитов) опсонины

которых в покоящейся клетке насчитывается

должны покрывать всю поверхность частицы, а

5000, возрастает более чем в 7 раз.

не какую-либо ее часть. Для поглощения также

необходимо продолжительное последовательное

взаимодействие опсони-нов с рецепторами

Функциональные свойства нейтрофилов

клеточной поверхности. Процесс можно

сравнить с трехмерной застежкой-молнией,

Нейтрофилы способны обеспечить необычайно

причем каждый «зубец» не пассивно занимает

обширный спектр ответов. Прежде всего мы

свое место, а активирует силовые элементы

рассмотрим некоторые формы активности, ко-

клетки. После поглощения гранулы сливаются с

торые могут быть исследованы и определены

интернализированным

карманом,

или

количественно in vitro, а затем обсудим внут-

фагосомой, превращая ее в фаголизосому, в

риклеточные механизмы передачи, которые

которую выделяются ферменты. Тафтсин,

участвуют в реакциях клеток.

основной тетрапептид, происхо-

Нейтрофильные лейкоциты

дящий из плазменного белка, способствует

как С5а или формилпептиды (см. ниже), или же

усилению фагоцитоза, возможно, посредством

на частицы, стимулирующие фагоцитоз, вы-

уменьшения электростатического отталкивания

деляют наружу содержимое своих гранул. Ци-

между частицей и клеткой.

тохалазин В-это грибковый метаболит, который

в концентрациях 10-6 - 10-5 М взаимодействует с

двигательным аппаратом клетки, подавляя тем

Выделение содержимого гранул,

самым фагоцитоз и локомоцию. Подобно

или экзоцитоз

гельзолину, он растворяет гелевые комплексы

Экзоцитоз обычно определяют как «выделение

актин-АСБ1 за счет связывания с АСБ и

лизосомных ферментов», хотя, строго говоря,

усиливает актиновые нити

(см. главу

18).

гранулы не могут рассматриваться только как

Однако в отличие от гельзолина он оказывает

лизосомы.

общее действие на клетку, что приводит к

Содержимое гранул может пассивно вы-

дезорганизованным

сокращениям

вместо

деляться при повреждении клеток токсинами

контролируемых местных эффектов. Содер-

или при поглощении кристаллов. Активное

жимое гранул выбрасывается в местах инва-

гинации плазматической мембраны. Данный

выделение

(секреция) может наблюдаться в

ряде описанных ниже ситуаций.

феномен является по существу артефактом in

vitro, но он весьма полезен как средство изуче-

ния некоторых аспектов клеточной реакции на

Экзоцитоз при фагоцитозе

внешние стимулы. Так, обработка клеток

Известно, что различные ферменты, секвест-

цитохалазином В часто используется для изу-

рированные в покоящейся клетке, выделяются в

чения механизмов передачи сигналов при хе-

процессе переваривания частиц совместно.

мотаксисе. Однако следует учитывать, что по-

Предположительно это обусловлено выделе-

лучаемая при этом информация об экзоцитозе,

нием содержимого гранул в фагоцитарную

особенно с азурофильными гранулами, может

вакуоль прежде ее закрытия с внешней стороны

служить лишь общим ориентиром в отношении

передачи сигнала при хемотаксисе. В таких

(что сравнимо с рвотой во время еды).

Если поверхность хряща или какая-либо

экспериментах клетка статична и, скорее всего,

аналогичная поверхность покрыта иммунными

принимает округлую форму благодаря равно-

комплексами или другими реактантами, сти-

мерной концентрации хемотаксина. В организме

мулирующими фагоцитоз

(агрегированные

же клетка движется по градиенту хемотаксина, а

иммуноглобулины, производные комплемента

события,

вызванные

взаимодействием

и др.), то нейтрофилы могут к ней прикреп-

хемотаксин-рецептор, почти всегда происходят

ляться и выделять содержимое гранул; это

в головном конце клетки.

называют

«незавершенным фагоцитозом». В

этом процессе участвуют те же рецепторы, что

Экзоцитоз при использовании только

и при фагоцитозе,- Fc и СЗЬ.

растворимых стимуляторов

Регургитация, незавершенный фагоцитоз и

пассивное выделение содержимого гранул мо-

Некоторые вещества могут вызывать дегра-

гут лежать в основе определенных повреж-

нуляцию нейтрофилов и в отсутствие цито-

дений тканей при ревматоидном артрите,

халазина В. Среди них можно отметить ми-

бронхите, респираторном дистресс-синдроме

ристилацетат

(ФМА, коканцероген), конкана-

взрослых, некоторых типах васкулитов и неф-

валин А (растительный лектин), ионофор каль-

ритов. сц-Протеиназный ингибитор (а-пи), один

ция А23187 в низких концентрациях и интер-

из основных факторов, защищающих ткани

лейкин-1. Особенностью этих веществ является

организма от действия выделяющихся

способность вызывать относительно селектив-

нейтральных протеаз, чувствителен к окисли-

ное выделение содержимого специфических (но

тельной инактивации, а главным источником

не азурофильных!) гранул. Селективное выде-

окислителей являются нейтрофилы.

ление содержимого специфических гранул

происходит и при хемотаксисе нейтрофилов

через фильтр in vitro, и при их аккумуляции в

Экзоцитоз, вызванный обработкой

кожных камерах и волдырях in vivo (рис. 14);

цитохалазином В

Нейтрофилы, обработанные цитохалазином В,

1 АСБ-актинсвязывающий белок.

в ответ на растворимые хемотаксины, такие

Глава 3

Рис. 14. Выделение содержимого

специфических гранул при миграции

нейтрофилов во время воспалительной

реакции.

Показаны изменения белка, связывающего

витамин В12, и Р-глюкоронидазы в

экстрацеллюлярной жидкости кожной

камеры через 3, 6 и 9 ч после образования

волдыря. Единицы активности: для (3-

глюкуронидазы (заштрихованные столбики)

- выделение 1 мкг фенолфталеина за 4 ч;

для витамина В12 (незаштрихованные

столбики)- связывание 10 пкг/нгм [Wright,

Gullin.-J. Immunol., 1979, 123, 285].

при этом количество поверхностных рецепто-

нейтрофилами, неизвестен, хотя здесь предпо-

ров активированных нейтрофилов возрастает

лагается участие нейтральных протеаз и(или)

(см. ниже).

микробицидных механизмов.

Внеклеточная гибель

Дыхательный взрыв

Нейтрофилы способны вызывать гибель клеток,

Стимуляция нейтрофилов вызывает резкое

покрытых антителами. Посредством своих Fc-

(иногда более чем

50-кратное) увеличение

рецепторов они прикрепляются к выступающим

потребления кислорода. Механизм этого про-

участкам

Fc-антител.

При стимуляции

цесса не вполне ясен, однако известно, что в

нейтрофилов форболовыми эфирами, фито-

нем принимает участие образование высоко-

гемагглютинином или конканавалином А наб-

реактивного нестабильного промежуточного

людается гибель окружающих клеток, в том

продукта (супероксида), а также перекиси во-

числе и не покрытых антителами. При изучении

дорода. Ферментом, необходимым для ини-

этого процесса в качестве мишеней ис-

циации дыхательного взрыва, предположитель-

пользуются эритроциты цыплят или опухолевые

но является оксидаза плазматической мембра-

клетки, меченные

51Сг

(рис.

15), хотя в

ны, которая в качестве донора электронов

некоторых исследованиях описаны гибель

использует НАДФН по следующей схеме:

шистосомул и повреждение грибковых гифов in

vitro под действием нейтрофилов. Точный

механизм внеклеточной гибели, вызванной

Рис. 15. Выделение 51Сг из опухолевых

клеток печени морских свинок (кривая с

темными кружками) и мышей (кривая со

светлыми кружками) при мечении

специфическими антителами в присутствии

нейтрофилов в качестве эффекторных

клеток.

Отношение эффекторные клетки - клетки-

мишени составляет 50:1. Процент

специфического выделения Сг = =

(выделение 51Сг в присутствии нейтрофилов

и антисыворотки минус спонтанное

выделение) + (выделение 51Сг под

действием 5% Triton Х-100 минус

спонтанное выделение) [Hopkins, Dale-

Immunology, 1980, 40, 513].

Время инкубации, ч

содержание .. 1 2 3 4 ..