содержание .. 12 13 14 15 ..

Руководство по иммунофармакологии - часть 14

180

Глава 17

цаемости (см. ниже), простагландины обычно

Отек

индуцируют селективную вазодилатацию. Од-

нако у крыс и в коже некоторых людей в ответ

В норме кровеносные микрососуды обладают

на ПГЕ происходит выделение аминов тучных

низкой проницаемостью для макромолекул;

клеток. В этом случае повышается проницае-

белки плазмы медленно циркулируют в крови и

мость микрососудов.

тканях, возвращаясь из тканей в кровь через

Ранее было обнаружено, что некоторые тка-

лимфатические сосуды. Низкая проницаемость

невые экстракты при внутривенном введении

имеет важное значение для динамического рав-

животным проявляют сильное вазодепрессив-

новесия жидкости в тканях. Разница осмотиче-

ное действие. В настоящее время известно, что

ского давления по обе стороны кровеносного

часть этих эффектов определяется наличием в

сосуда обусловлена более высокой концентра-

экстрактах нейропептидов. Два из них интен-

цией белка в плазме по сравнению с тканевой

сивно изучены: 11-аминокислотное вещество Р

жидкостью. Эта разница несколько сглажива-

28-аминокислотный вазоактивный интести-

ется гидростатическим давлением, имеющим

нальный полипептид (ВИП). Оба пептида яв-

тенденцию удалять жидкость из сосуда. В фи-

ляются мощными вазодилататорами, а в неко-

зиологических условиях любой дисбаланс ком-

торых тканях они способствуют усиленному

пенсируется лимфатическим клиренсом. Си-

выделению аминов из тучных клеток. Совсем

туация драматически меняется при воспали-

недавно с помощью методов молекулярной

тельной реакции: устраняется барьер прони-

биологии удалось выявить еще один сосудо-

цаемости и жидкость, обогащенная белком,

расширяющий нейропептид. Обнаружено, что

вытекает из кровеносных микрососудов, пере-

ген, кодирующий кальцитонин в щитовидной

полняя лимфатические сосуды и вызывая отеч-

железе, кодирует и другие

«фланкирующие»

ность тканей.

пептиды. Один из них-37-аминокислотный

Воспалительный отек часто определяется

пептид, связанный с геном кальцитонина

как следствие повреждения клеток эндотелия,

(ПСГК), также является сильным вазодилата-

что действительно наблюдается в некоторых

тором.

условиях, например при повреждении химиче-

Вещество Р и ВИП вызывают местное по-

скими токсинами, высокой температурой или

краснение кожи, волдыри и окружающий крас-

облучением. В то же время специфические ме-

ный дермографизм у человека. Основной эф-

ханизмы активно участвуют в утечке белков

фект ПГСК-интенсивное и очень продолжи-

плазмы, что указывает на функциональное зна-

тельное местное покраснение, а волдыри и

чение отека. После краткого описания неко-

красный дермографизм возникают лишь при

торых методов, используемых для измерения

использовании высоких доз.

отека, эти механизмы и их возможная функция

В отличие от простагландинов, которые

будут обсуждены ниже.

прямо действуют на гладкомышечные клетки

сосудов, вызывая их расслабление, брадики-нин,

Методы измерения отека

вещество Р, ВИП и ПСГК опосредованно

влияют на некоторые сосуды. В этих сосудах

Отек является наиболее легко определяемым

рецепторы для пептидов (впервые показано с

количественным показателем воспаления, по-

ацетилхолином) находятся на эндотелиаль-ных

этому его измерение проводится повсеместно.

клетках. Стимуляция рецепторов in vitro

Для многих исследований вполне адекватны

вызывает выделение эндотелиальными клетками

очень простые методы. Утолщение кожи может

нестабильного

вещества

(релаксирующий

определяться при измерении складки кожи

фактор эндотелия, РФЭ), который стимулирует

кронциркулем, а увеличение объема стопы

гуанилатциклазу в прилегающих гладкомы-

крыс-при помещении стопы в ртуть до фик-

шечных клетках, вызывая их расслабление (см.

сированного положения и при измерении вы-

главу 8).

тесненного объема. Определяется изменение

Вещество Р, ВИП и ПГСК найдены в кож-

окружности сустава после внутрисуставного

ных нервах человека, поэтому один из них (или

введения вещества, вызывающего воспаление.

более) может быть эндогенным медиатором

При исследованиях на животных используются

аксон-рефлекса реакции красного дермогра-

различные красители. Красители Эванс голубой

физма. Эти пептиды могут вносить важные

и пентамин голубой после внутривенного

нейрогенные компоненты при различных типах

введения авидно связываются с альбумином. В

воспалительной реакции.

таком случае количество красителя, накоп-

Сосудистые изменения при воспалении

181

ленного в ткани, может быть использовано для

избирательно действуют на венулы, повышая их

измерения утечки белка. При кожных реакциях

проницаемость. Чтобы отличать эти медиаторы

измеряется диаметр голубого окрашивания или

от другого типа медиаторов, зависимых от

проводится оценка интенсивности окраши-

полиморфно-ядерных лейкоцитов (см. ниже), их

вания. Можно удалить кожу, экстрагировать

назвали

«прямо действующие медиаторы,

краску и ее количество определить спектро-

повышающие проницаемость». Кроме гис-

фотометрически. Применение радиоактивных

тамина и 5-ОТ, к ним относятся брадикинин,

изотопов представляет собой обычный метод

каллидин, лейкотриены С4 и D4, фактор акти-

измерения отека. Альбумин, меченный 1251 или

вации тромбоцитов. Простагландины и тром-

1311, вводят внутривенно после внутрикожной

боксаны, как правило, слабо повышают про-

инъекции агента, вызывающего воспаление.

ницаемость, за исключением некоторых эффек-

Через некоторое время животных забивают,

тов, опосредуемых тучными клетками кожи, о

удаляют образцы кожи, и их активность опре-

чем упоминалось выше.

деляется с помощью гамма-счетчика. Полу-

ченные значения позволяют точно оценивать

Взаимодействие медиаторов

накопление в ткани альбумина плазмы.

В 1971 г. John Vane и соавт. предположили, что

Медиаторы, повышающие проницаемость

ацетилсалициловая кислота и другие несте-

микрососудов и оказывающие прямое

роидные противовоспалительные препараты

действие на эндотелиальные клетки

(НСПВП) подавляют воспаление в результате

супрессии синтеза простагландинов (см. главы

В течение многих лет предполагалось, что

10 и 25). Так как некоторые простагландины

медиаторы, такие как гистамин, вызывают

являются сильными вазодилататорами, с по-

утечку белков плазмы, действуя на мельчай-

мощью этой теории нетрудно объяснить влия-

шие сосуды-капилляры. Классические иссле-

ние НСПВП на гиперемию. Действие НСПВП

дования, проведенные Majno и соавт. в начале

на отек объяснить труднее, поскольку, как

60-х годов, изменили данное представление.

отмечалось выше, простагландины слабо влия-

Эти исследователи вводили внутривенно кры-

ют на проницаемость микрососудов. Объясне-

сам суспензии частиц угля (индийские чернила)

ние было найдено, когда установили, что про-

или сульфид ртути, а затем инъецировали в

стагландины, обладающие мощным сосудо-

мышцу-кремастер гистамин или 5-окситрипта-

расширяющим действием, также сильно потен-

мин (5-ОТ). Через час, когда циркуляция очи-

цируют отек, вызванный медиаторами, повы-

щалась печенью от суспензии, кремастер иссле-

шающими проницаемость, например гистами-

довали с помощью световой или электронной

ном и брадикинином. Соответственно показано,

микроскопии. Микрососуды, в которых возни-

что эндогенные сосудорасширяющие про-

кала утечка, имели пятнистую окраску вслед-

стагландины и медиаторы, повышающие про-

ствие задержки частиц. Под действием аминов

ницаемость, действуют синергично, вызывая

в эндотелии образовывались промежутки, в ко-

отек в некоторых экспериментальных моделях.

торые проходили белки вместе с частицами.

Предполагается, что простагландины, расширяя

Однако белки впоследствии могли распростра-

артериолы,

повышают гидростатическое

няться по тканям, а частицы задерживались

давление в просвете венул, вследствие чего

периваскулярной базальной мембраной. Эти

увеличивается утечка белков, вызванная другим

эксперименты наглядно показали, что «проте-

медиатором. Данная гипотеза была под-

кающими» сосудами в действительности явля-

тверждена недавними наблюдениями потенци-

ются небольшие посткапилляриые венулы.

рования образования отека сильными сосудо-

Гистаминовые рецепторы предположитель-

расширяющими пептидами ВИП и ПСГК.

но находятся на посткапиллярных венулах.

Гистамин вызывает сокращение эндотелия и

Повышение проницаемости микрососудов

временное открытие межэндотелиальных кле-

хемоаттрактантами полиморфно-ядерных

точных соединений (см. главу 8). 5-ОТ вызыва-

лейкоцитов

ет аналогичный эффект у грызунов (5-ОТ вме-

сте с гистамином содержится в тучных клетках

При исследовании отечных реакций на внутри-

грызунов).

кожное введение кроликам микробных стиму-

После проведения этих экспериментов были

лов (Bordetella pertussis или прогретые дрож-

описаны некоторые другие медиаторы; все они

жевые клетки- зимозан) было обнаружено, что

182

Глава 17

внутрикожное введение плазмы может имити-

роскопии такое прикрепление выявляется из-

ровать эти реакции. Для этого плазму необхо-

бирательно в венулах. Причины подобной из-

димо было сначала проинкубировать с микро-

бирательности могут быть реологическими, а

организмами, а затем смешать с вазодилата-

именно: силы потока, стремящиеся отделить

торным простагландином. Активным началом

прикрепившиеся клетки, в данной области вы-

плазмы является 74-аминокислотный компонент

ражены слабее. Альтернативный вариант: в

системы комплемента С5а-С5а человека и

этой области находятся специализированные

кроликов и их физиологически более ста-

эндотелиальные клетки. Неясно, какие клетки-

бильная форма дез-арг С5а активны на кожной

ПМЯЛ или эндотелиальные клетки венул-

модели кроликов. Дез-арг С5а образуется при

первично отвечают на внесосудистые хемоат-

отщеплении С-концевого аргинина карбокси-

трактанты. In vitro ПМЯЛ в ответ на С5а, ЛТВ4

пептидазой N

(тем же ферментом, который

и ФМЛФ агрегируют и обнаруживают

действует на брадикинин). Это контрастирует с

повышенную прикрепляемость к поверхностям.

in vitro активностью С5а человека, при которой

Показано, что эти вещества увеличивают экс-

высвобождается гистамин и которая полностью

прессию некоторых поверхностных гликопро-

отменяется при потере аргинина С-конца. Кроме

теинов ПМЯЛ, которые могут участвовать в

того, при реакции в коже кролика на плазму,

прикреплении. Рядом исследователей отмечена

активированную комплементом, очищенные

увеличенная экспрессия других гликопро-

С5а и дез-арг С5а не меняются под действием

теинов на поверхности эндотелиальных клеток

H1-антагонистов гистамина.

в ответ на интерлейкин-1 (см. главу 8). Таким

После внутрикожной инъекции С5а наблю-

образом, возможно, что некоторые хемоат-

дается короткий латентный период (примерно 6

трактанты диффундируют из внесосудистого

мин) перед заметным протеканием, тогда как

пространства в просвет макрососудов и ак-

при введении гистамина и брадикинина реакция

тивируют лейкоциты, а другие медиаторы ак-

возникает через 1,5 мин. В этом эксперименте

тивируют клетки эндотелия. Данная схема

все вещества смешивали с ПГЕ2, что

осложняется недавним сообщением о том, что

свидетельствует об участии разных механизмов.

участки кожи кроликов, в которые вводили

С5а представляет собой сильный фактор

С5а, вызывающий аккумуляцию ПМЯЛ, се-

хемотаксиса ПМЯЛ, поэтому реакции исследо-

лективно десенсибилизируются к дальнейшему

вались у кроликов с пониженным уровнем

введению того же вещества. Предполагается,

ПМЯЛ. У животных сохранялась нормальная

что первичным эффектом С5а является дейст-

реакция на внутрикожное введение брадикини-

вие на тканевые клетки, возможно, на венуляр-

на и гистамина, но отсутствовала реакция на

ные эндотелиальные или неидентифицирован-

С5а. Последующие эксперименты показали, что

ные близко расположенные клетки.

данные реакции можно восстановить пере-

Существуют две основные возможности

ливанием крови от нормальных кроликов. Затем

аккумуляции ПМЯЛ для повышения прони-

было обнаружено, что другие хемоаттрак-танты

цаемости. Первая заключается в том, что меж-

ПМЯЛ-лейкотриен В4 (ЛТВ4) и ф. мет-лей-фен

клеточные соединения эндотелиальных клеток

(ФМЛФ)-также вызывают отек при их

остаются открытыми во время миграции лей-

смешивании

сосудорасширяющими

коцитов. Вторая возможность предполагает,

простагландинами. Эти реакции отменяются

что лейкоциты, тесно соприкасаясь с сосуди-

при удалении ПМЯЛ.

стой стенкой, секретируют вторичный медиа-

В итоге было сделано заключение, что

тор, который участвует в сокращении эндоте-

местное внесосудистое образование хемоат-

лиальных клеток. Этот вопрос остается откры-

трактантов вызывает быструю адгезию и эмиг-

тым. Однако показано, что некоторые вещест-

рацию ПМЯЛ в венулах и что этот процесс

ва, избирательно подавляющие отек, зависи-

разными путями приводит к раннему увеличе-

мый от ПМЯЛ, не действуют на отек, индуци-

нию проницаемости венул.

руемый медиаторами прямого действия: на-

Механизмы, участвующие в повышении

пример, ПГІ2 • ПГІ2 увеличивает отек в ком-

проницаемости венул, которое индуцируется

бинации с С5а, при внутрикожном (т. е. внесо-

местным внесосудистым хемоаттрактантом,

судистом) введении. Напротив, внутривенное

вероятно, достаточно сложны. Первым крити-

введение ПГІ2 в дозах, не оказывающих сосу-

ческим этапом процесса является прикрепление

дорасширяющего действия, подавляет отек,

ПМЯЛ к эндотелиальным клеткам микрососу-

вызванный С5а, и не влияет на отек, индуциро-

дов. Гистологически и при прижизненной мик-

ванный брадикинином или гистамином. Дан-

Сосудистые изменения при воспалении

ный эффект, вероятно, опосредуется повыше-

ка) дез-арг С5а сохраняет способность к дегра-

нием цАМФ в ПМЯЛ. Из всего этого следует,

нуляции тучных клеток. Кроме того, для выде-

что ПМЯЛ могут служить мишенью при раз-

ления и действия аминов, вероятно, возникает

работке новых противовоспалительных препа-

тахифилаксия, что свидетельствует о большой

ратов.

значимости отека, зависимого от ПМЯЛ, для

пролонгированных реакций.

Оценка отека как функционального состояния

На рис. 74 показано, как наблюдения С5а мо-

Медиаторы, участвующие в различных

гут соотноситься с теорией, объясняющей об-

воспалительных реакциях

разование отека с точки зрения функциональ-

ного процесса, возникающего вследствие про-

Имеются ли основания для отнесения воспа-

никновения микробов в ткани. Присутствие

лительной реакции, показанной на рис. 74, к

микробов запускает внесосудистую активацию

другим типам воспаления? Описанная модель

комплемента в тканевой жидкости, которая

представляет неаллергическую реакцию с учас-

приводит к микробному лизису и опсонизации.

тием «альтернативного пути» активации ком-

В связи с ограниченностью внесосудистого

племента, который запускается продуктами

комплемента поставка компонентов компле-

стенки микробных клеток. Все наблюдаемые

мента из крови должна быть пропорциональ-

здесь события могут быть в равной мере отне-

ной величине стимула, т.е. количеству при-

сены и к

«классическому пути» активации,

сутствующих микробов. Вероятно, это регули-

более эффективно запускаемому комплексами

руется двойственным продуктом активации -

антиген - антитело, где повышенная проницае-

С5а. С5а и дез-арг С5а регулируют аккумуля-

мость сосудов необходима и важна для поставки

цию ПМЯЛ, а они в свою очередь контроли-

большего количества антител из крови наряду с

руют приток комплемента из крови посредст-

компонентами комплемента. Реакция Артюса

вом повышения проницаемости сосудов. В пос-

представляет

собой

пример

ответа,

ледующем лейкоциты мигрируют в ткани и

индуцированного иммунными комплексами и,

фагоцитируют лизированные и(или) опсонизи-

как известно, зависящего от синтеза проста-

рованные микробы. Начальная фаза выхода

гландинов, активации комплемента и участия

плазменного белка у некоторых видов может

ПМЯЛ. Интересно, что, хотя при реакции

ускоряться аминами тучных клеток, выделение

Артюса и определяется образование С5а, став-

которых индуцируется С5а и другим «анафила-

ший теперь доступным рецепторный антагонист

токсином»-СЗа. Этот процесс, вероятно, имеет

ФАТ подавляет отек. Таким образом, в данной

временный характер ввиду инактивации СЗа и

ситуации может существовать взаимодействие

С5а как факторов высвобождения аминов под

двух типов медиаторов. Наряду со стенкой

действием карбоксипептидазы N тканевой

микробных клеток и комплексами антиген

жидкости, хотя у некоторых видов (не у челове-

антитело многие вещества могут

Рис. 74. Микроциркуляторная реакция на

С5а; система контроля местного

накопления ПМЯ лейкоцитов и

плазменных белков в ответ на присутствие

микробов в ткани.

184

Глава 17

Рис. 75. Классификация предполагаемых

медиаторов воспаления по их месту и

механизму действия на микроциркуляцию.

Таблица составлена на основании данных,

полученных на разных видах, поэтому

следует учитывать существенные

межвидовые различия. Кроме того,

некоторые агенты (например, С5а,

вещество Р) могут вызывать выделение

гистамина (5-ОТ у грызунов) тучными

клетками.

Артерия

Артериолы

Капилляры

Венулы

Вена

активировать систему комплемента, например

могут играть лейкотриен В4 или другие фак-

ткани, поврежденные нагреванием или эндо-

торы хемотаксиса.

токсинами. Системное снижение комплемента

подавляет разные типы экспериментального

Заключение

воспаления.

Очевидно также, что механизмы, участвую-

щие во взаимодействии ПМЯЛ и эндотелиаль-

В основе многих воспалительных реакций мо-

ных клеток венул, могут и не иметь отношения

гут лежать определенные фундаментальные

к воспалительным реакциям, вовлекающим С5а.

механизмы, вовлекающие различные химиче-

Конечно, многие различные типы реакций

ские вещества в зависимости от типа реакции,

подавляются снижением уровня циркулирую-

ткани и вида животных. В данной главе описа-

щих ПМЯЛ и не нарушаются при уменьшении

ны механизмы, участвующие в формировании

комплемента. Важную роль в этих реакциях

воспалительного отека, причем особое внима-

Сосудистые изменения при воспалении

185

ние уделяется тем из них, посредством ко-

торых повышенная проницаемость венул вы-

зывается рядом медиаторов и модулируется

вазодилататорами, действующими на артерио-

лы. На рис. 75 показано, как некоторые пред-

полагаемые медиаторы классифицируются по

способу и месту их действия на микрососуди-

стое русло.

Со временем список таких медиаторов, без-

условно, возрастет, и мы надеемся, что это

будет происходить параллельно росту наших

знаний о механизмах действия медиаторов. В

заключение хотелось бы привести высказы-

вание Julius Cohnheim (1889): «Вы увидите, что

феномен, обозначаемый как четвертый в сосу-

дистой области ввиду наибольшей гетероген-

ности факторов, представляет собой совершен-

но регулярную, постоянно повторяющуюся се-

рию, и будете вполне вознаграждены за стра-

дания, связанные с тщательным анализом».

Накопление клеток и воспаление

П. К. Уилкинсон (Р. С. Wilkinson)

Большинство воспалительных реакций про-

ся током цитоплазмы в переднем направлении.

должительностью более нескольких часов ха-

Важный вопрос заключается в причине локо-

рактеризуется накоплением клеток в зоне вос-

моторных событий: вызываются ли они внеш-

паления. В тканях беспозвоночных зона вос-

ними лигандами или внутренними сигналами?

паления изолируется клеточными реакциями,

Ответ может быть получен при исследовании

чужеродный материал и паразиты инкапсули-

нестимулированных клеток в отношении локо-

руются и заключаются в цисты. Аналогом этого

моторной морфологии. Нейтрофилы, находя-

процесса являются реакции в ревматоидных

щиеся в потоке крови, имеют сферическую

узелках человека. Накопление клеток может

форму. При их тщательном и мягком выделе-

происходить в любом месте по разным

нии из крови без охлаждения или при их

причинам. Здесь, вероятно, прежде всего надо

помещении в капли сферическая форма сохра-

сказать о механизме хемотаксиса, который

няется; лишь менее 5% нейтрофилов приобре-

наиболее легко объясним с точки зрения моле-

тают полярную форму. При добавлении ф. мет-

кулярной фармакологии. В последние годы

лей-фен до соответствующей концентрации

картина молекулярной фармакологии хемо-

(10-8-10-9М) вся популяция в течение 5 мин

таксических реакций нейтрофильных лейкоци-

приобретает полярную морфологию. Это

тов несколько прояснилась. Получены весомые

наблюдение четко свидетельствует о том, что

доказательства важной роли хемотаксиса в

нейтрофилы остаются неподвижными лишь до

остром воспалительном процессе, при котором

получения сигнала извне.

связь между причинным фактором (мобилиза-

Накапливаются данные о том, что при

ция клеток) и эффектом (накопление клеток)

переходе клеток от сферической к полярной

достаточно проста. Что касается других форм

форме происходит быстрое перераспределение

воспаления, то доказательств участия в них

рецепторов клеточной мембраны. При стиму-

данного процесса пока мало. При хроническом

ляции ф. мет-лей-фен, кроме рецепторов к дан-

воспалении, вероятно, многие факторы участ-

ному лиганду, наблюдается движение к перед-

вуют в накоплении клеток, поэтому причинно-

ней части клеток и других рецепторов, таких

следственная связь менее выражена. Прежде

как Fc и С3b (рис. 76, Б). Перераспределение

чем приступить к обсуждению более специфи-

рецепторов к формилпептидам выявляется и

ческих фармакологических проблем, необходи-

при стимуляции лейкотриеном В4 (ЛТВ4). От-

мо рассмотреть изменения, вызываемые в по-

носительно механизмов перераспределения ре-

ведении лейкоцитов некоторыми лигандами, а

цепторов пока мало известно, однако для дви-

также механизмы, которые могут участвовать в

жущейся клетки представляется весьма важной

накоплении клеток.

локализация ее сенсорного аппарата на перед-

нем конце. Использование этого феномена для

определения градиента концентрации обсужда-

Локомоция, вызванная лигандами

ется ниже. Следует отметить, что полярность

формы и перераспределение рецепторов выяв-

Большинству биологов хорошо известна ха-

ляются в клетках, находящихся в суспензии с

рактерная форма движущихся клеток. В них

равномерной концентрацией лиганда, и не

появляется широкий гиалиновый лидирующий

зависят от наличия градиента. Если такие клет-

конец (ламеллоподиум); позади него распола-

ки оседают на соответствующем субстрате, то

гается тело клетки с ядром и цитоплазматиче-

начинается их движение. Внешние проявления

скими органеллами, которое заканчивается уз-

локомоторной реакции при этом зависят от

ким хвостом (рис. 76, А). Когда клетка про-

расположения стимула в среде. Так, при изо-

двигается вперед, волны сокращения перекаты-

тропном стимуле наблюдается случайная ло-

ваются в ней спереди назад, что сопровождает-

комоция, а при наличии градиента- направлен-

186

Накопление клеток и воспаление

187

ное движение к источнику. Вероятно, это не

означает отсутствия дискретных групп хемо-

кинетических, хемотаксических или других

факторов и скорее всего обусловлено тем, что

поведение клеток определяется разницей в рас-

положении молекул лиганда. Собственно дви-

жение, как правило, является сигнальным со-

бытием у нейтрофилов; характер их локомо-

торного поведения (см. ниже) зависит от окру-

жающей среды (градиент, равномерная кон-

центрация и др.), из которой клетка получает

сигнал.

Механизмы аккумуляции клеток

Локомоторные механизмы (рис. 77)

Хемотаксис

Хемотаксис-это реакция, посредством которой

химическое вещество определяет направление

движения клеток. Она обычно сопровождается

морфологической ориентацией клетки в

направлении к источнику градиента концент-

рации химического вещества (при позитивном

хемотаксисе) (рис. 78) или в противоположную

сторону

(при негативном хемотаксисе). При

оценке клеточной аккумуляции вполне доста-

точно учета только позитивного хемотаксиса,

поскольку клетки после достижения ими источ-

ника градиента вряд ли успеют продвинуться в

направлении падения градиента, прежде чем

произойдет их оседание.

Немало дискуссий посвящается выяснению

того, каким образом лейкоциты определяют

градиент- с помощью пространственного ме-

ханизма, т. е. выявляя разницу концентрации

лиганда вдоль собственной длины или времен-

ного механизма, при котором клетки, продви-

гаясь по градиенту, измеряют концентрацию в

различных точках в разное время. Для этого

необходима простая память. Первоначально

был популярным пространственный механизм,

поскольку не было сомнений в способности

нейтрофилов определять градиент вне движе-

ния, но для этого требуются сложные расчеты.

Предположение, что перемещение во времени

Рис. 76. А - морфология человеческого моноцита при

свойственно не только клеткам, но и рецепто-

локомоции (фазовый контраст). Следует отметить

рам, побудило к некоторой

«модификации»

гиалиновую гребнеподобную вуаль на переднем конце

временных механизмов; из них наибольшую

клетки, а также характерную форму клетки, суживающейся

популярность приобрел механизм, в котором

к хвостовому концу. Б-морфология движущегося

нейтрофила человека в присутствии ф.мет-лей-фен (оптика

движущиеся рецепторы связывают лиганд в

Normarski). Характер Fc-розеткообразования с

той или иной точке в разное время. Перерас-

эритроцитами, покрытыми антителами, поляризованной

пределение рецепторов при стимуляции на пе-

клетки свидетельствует о перераспределении рецепторов на

переднюю часть клетки.

188

Глава 18

Рис. 77. Некоторые различия в движении

клеток в зависимости от определенных

условий. Длина и направление стрелок

соответствуют

распределению

направленности движения клеток; другие

детали локомоции клеток не обозначены.

а-случайное движение; б-положительный

хемокинез расширяет поле смещения

клеток без изменения его направления;

виг- изменение движения в

хемотаксическом градиенте, создаваемом

точечным источником (в) и линейным

источником (г); д-ориентирование тоже

изменяет направление движения, но

несколько иначе, чем хемотаксис (см.

текст) [Wilkinson et al- In: Cell Analysis/Ed.

N. Catsimpoolas- New York: Plenum Press,

1981].

реднюю часть клетки вне зависимости от на-

и упорядоченно продвигаются в этом направ-

личия или отсутствия градиента предполагает

лении. Перераспределение рецепторов по на-

следующее: если концентрация лиганда слиш-

правлению к ведущему концу соответствует

ком низка и не позволяет отличить первый

предположению о движении клеток по гра-

сигнал от последующих (например, для ф. мет-

диенту. Таким образом, полярность и движение

лей-фен 10-9-10-8 М), нейтрофилы отвечают на

по градиенту могут быть обусловлены

«первый толчок» лиганда поляризацией в

двойственностью стимула и не требуют какого-

направлении данного всплеска. Если это так, то

либо сложного клеточного механизма

при изотропной концентрации лиганда

определения градиента. Следовательно, при

полярность разных клеток будет случайно на-

слишком высокой концентрации аттрактанта

правленной, как и последующее движение (хе-

клетки не способны различать «первый толчок»

мокинез).

и выбрасывают несколько псевдоподий в

В градиенте клетки скорее всего получают

разных направлениях. Именно это происходит с

«первый толчок» на той стороне, которая об-

нейтрофилами

при

супраоптимальных

ращена к наиболее высокой концентрации

концентрациях (10_6 М) ф. мет-лей-фен, поэтому

аттрактанта, и, следовательно, поляризуются

их миграция бывает слабой.

Рис. 78. Ориентация нейтрофилов в

градиенте С5а.

Источник градиента находится в правой

части поля, и большинство клеток

реагирует на него поляризацией (оптика

Nomarski).

Накопление клеток и воспаление

189

Хемокинез

торой движутся клетки. Контактное ориенти-

рование является реакцией, при которой дви-

Термин «хемокинез» охватывает целую группу

жение клеток в структурированных тканях оп-

явлений. По отношению к лейкоцитам хемоки-

ределяется осью ориентации. Обычно клетки

нез обозначает реакцию, с помощью которой

предпочитают двигаться по оси выемок и не

химические вещества определяют скорость

пересекать гребни между ними. Многие трех-

движения клеток. Более точным термином в

мерные матрицы, например фибриллы колла-

данном случае является «ортокинез». Увеличе-

гена и фибриновые свертки, обладают ориен-

ние только скорости движения клеток не при-

тацией. Известно, что фибробласты и лейко-

водит к накоплению клеток. В действительно-

циты ориентируются вдоль оси таких матриц.

сти клетки, в окружении которых изменяется

Следует отметить, что реакции ориенти-

концентрация ортокинетического вещества (ес-

рования приводят к двустороннему движению,

ли вещество повышает скорость клеток), дви-

т.е. вверх-вниз или вдоль одной из осей

гаются медленнее при низких концентрациях

фибрилл коллагена. Чаще движение осуществ-

агента и в среднем проводят больше времени в

ляется в двух направлениях, а не в одном, как

местах с низкой концентрацией, а не с высо-

при хемотаксисе. Контактное ориентирование

кой. Это может быть обусловлено неслучай-

как таковое не приводит к накоплению клеток.

ным распределением клеток, но тогда следует

Однако нейтрофилы отвечают менее эффектив-

оценить механизм накопления клеток как край-

но, если хемотаксические градиенты находятся

не неэффективный. Однако если под действием

под прямым углом к полю ориентирования,

ортокинетического агента клетки становятся

например в структурированной фиброзной

более липкими, то при превышении оптималь-

ткани (по сравнению с ситуацией, когда оси

ной концентрации адгезивный эффект должен

обоих полей совпадают).

доминировать над локомоторным и клетки

должны накапливаться в местах высокой кон-

Контактное торможение локомоции

центрации такого агента. Мы проверили эту

гипотезу, изучая движение нейтрофилов по

Когда подвижные фибробласты растут в тка-

двум сторонам мостика. На одну часть по-

невой культуре, у них отсутствует тенденция к

кровного стекла наносили бычий сывороточ-

наползанию друг на друга; напротив, при

ный альбумин (БСА), а на другую- БСА-анти-

соприкосновении их поверхностей движение

БСА иммунные комплексы. БСА обеспечивает

прекращается. Такое подавление движения по-

хорошую поверхность для движения клеток.

могает клеткам формировать монослой, а не

По иммунным комплексам клетки передви-

наползать друг на друга. Злокачественные

гаются плохо, поскольку их движение тормо-

клетки часто теряют способность к контактному

зится связыванием собственных Fc-рецепторов

торможению. Лейкоциты

клетки, про-

с IgG, прикрепленным к поверхности. Клетки

никающие повсюду, поэтому проявление кон-

переходят с БСА на комплексы гораздо легче,

тактного торможения при их встрече с клетками

чем в обратном направлении; наблюдается

других типов может привести к нарушению

постоянное накопление нейтрофилов на им-

функции. Действительно, контактное торможе-

мунных комплексах. Нетрудно представить

ние у лейкоцитов отсутствует, что позволяет им

себе подобную ситуацию в очаге воспаления.

благополучно проникать под клетки любого

Клинокинез, еще одна форма хемокинеза,

типа в культуре. Таким образом, хотя кон-

является реакцией, с помощью которой хими-

тактное торможение является важным меха-

ческие вещества изменяют частоту поворотов

низмом накопления клеток, на ранних стадиях

клетки. У лейкоцитов клинокинез не обнару-

развития клеточного воспаления оно, по-види-

жен, поэтому нет необходимости в его обсуж-

мому, играет несущественную роль. Оно может

дении.

иметь важное значение в более поздние стадии,

например при заживлении ран, когда

фибробластные и эпителиальные пласты пе-

Реакции ориентирования

редвигаются для восстановления целостности

Направление движения клеток может опреде-

тканей.

ляться не только химическими реакциями, но

Контактное торможение этих клеток при

и физическими характеристиками среды, в ко-

заживлении ран способствует формированию

аккуратного рубца.

190

Глава 18

Механизмы адгезии

для эффективного накопления клеток требуют-

ся дополнительные механизмы.

Задержка клеток при случайной миграции уже

сама по себе может привести к их накоплению.

Если центр воспалительного поражения явля-

Адгезия и локомоция

ется «липким пятном», то любая достигшая его

клетка задерживается в нем. Этот механизм,

При изучении локомоции клеток in vitro по-

вероятно, играет определенную роль в

верхность, по которой движутся клетки, обыч-

воспалении.

но называют субстратом. Адгезия является

Многие факторы хемотаксиса лейкоцитов

необходимым условием для движения на двух-

усиливают адгезию при их концентрации,

мерном (плоском) субстрате. Плохо прилипа-

превышающей хемотаксическую. Таким обра-

ющие клетки не обладают достаточными воз-

зом, можно предположить, что клетки, по-

можностями для передвижения по субстрату.

кидающие сосуд, первыми привлекаются гра-

Вероятно, вследствие этого лимфоциты плохо

диентом хемотаксического фактора. Когда они

передвигаются по двухмерным (2М) поверхно-

достигают источника, где концентрация фактора

стям. В то же время слишком сильно прили-

высока, локомоция уменьшается

(поскольку

пающие клетки становятся неподвижными. Та-

концентрация становится супраопти-мальной на

ким образом,

2М-субстрат не может быть

кривой доза- эффект), а их адгезия в то же время

адекватной моделью движения клеток in vivo,

возрастает.

где клетки часто передвигаются по трехмер-

ным матрицам. В таких матрицах адгезия

Подавление миграции

может иметь менее важное значение для локо-

моции; это подтверждается тем фактом, что

Лимфокины, подавляющие миграцию подвиж-

лимфоциты, плохо двигающиеся по 2М-суб-

ных клеток, могут способствовать накоплению

страту, легко проходят через коллагеновый

клеток при реакциях с участием клеточно-опо-

гель или под монослоями других типов клеток

средованного иммунитета. В главе 14 описаны

в тканевой культуре.

лимфокины, влияющие на макрофаги и поли-

Многие методы определения клеточной ад-

морфно-ядерные лейкоциты.

гезии основаны на прикреплении клеток к по-

верхности с их последующим механическим

удалением. В действительности это скорее ме-

Пролиферация клеток, поступающих в

тод измерения открепления, нежели определе-

область воспаления

ния адгезии. Данное различие вовсе не триви-

Клетки могут накапливаться в любом месте,

ально.

поскольку после достижения какого-либо конк-

Когда клетки прикрепляются к субстрату,

ретного места они стимулируются к делению.

они должны распластываться; такое поведение

Это может быть крайне важным механизмом

часто наблюдается, например, у активирован-

при образовании хронической гранулемы, на-

ных макрофагов. Распластанная клетка более

пример при иммунных реакциях, когда обра-

устойчива к откреплению не из-за мощности

зуются вещества, вызывающие бласттрансфор-

удерживающих ее сил, а просто благодаря

мацию лимфоцитов. Активированные лимфо-

увеличению ее площади. Поэтому в условиях,

циты в свою очередь выделяют вещества, уве-

где адгезия для двух клеток одинакова, рас-

личенние количества макрофагов (см. главу 14).

пластанную клетку сдвинуть труднее, чем ок-

Данный механизм не имеет отношения к

руглую. Удобными способами прямого изме-

острому воспалению, поскольку нейтрофилы,

рения клеточной адгезии являются пропуска-

характерные для такого воспаления, представ-

ние с контролируемой скоростью суспензии

ляют собой неделящиеся терминальные клетки.

клеток через поверхность и определение коли-

чества прикрепившихся к ней клеток. Столь же

простым методом измерения адгезии нейтро-

Сосудистые изменения

филов является определение их агрегации. При

Усиленный выход лейкоцитов из сосудов

активации, например, хемотаксическими фак-

вследствие повышения их проницаемости мо-

торами нейтрофилы становятся более липкими

жет увеличить прохождение клеток через лю-

и затем агрегируют, что легко измерить агре-

бую ткань. Усиление кровотока в ткани также

гометром или счетчиком клеток. Наличие агре-

может увеличить такое прохождение. Однако

гации типа нейтрофил- нейтрофил может быть

Накопление клеток и воспаление

191

достаточно искусственным показателем. Одна-

ными являются результаты связывания между

ко предположение, лежащее в основе этих ме-

молекулами на лейкоцитах

(LFA-1, CR3,

тодов, заключается в возможности существо-

р150.95) и на эндотелиальных клетках (ICAM-1)

вания параллелизма между адгезивностью, оп-

[Hynes,

1987]. Другое предположение заклю-

ределяемой in vitro, и адгезией между нейтро-

чается в том, что в воспаленном эндотелии

филом и эндотелием in vivo.

тормозится выделение фактора, который в

норме предупреждает адгезию лейкоцитов к

эндотелию

(как простациклин предупреждает

Маргинация и адгезия лейкоцитов

адгезию тромбоцитов). Аспекты взаимодействия

in vivo

лейкоцитов и эндотелиальных клеток об-

суждаются в главах 8 и 17.

В нормальных условиях существует равновесие

между циркулирующими нейтрофилами и клет-

Хемотаксис и хемотаксические

ками, маргинирующими на стенках сосудов,

примерно половина из которых находится в

факторы

каждом пуле в любой момент времени (см.

главу 20). Физическая нагрузка или адреналин

Покинув кровеносные сосуды, лейкоциты миг-

(inter alia) высвобождает маргинированные

рируют в центр повреждения. На основании

клетки в циркуляцию; напротив, циркулирую-

исследований in vivo трудно предположить

щий эндотоксин переводит циркулирующие

хемотаксическую природу миграции. В то же

клетки в маргинированные. Последний фено-

время при исследованиях in vitro получены

мен интересен в связи с возможностью увели-

веские доказательства способности лейкоцитов

чения адгезивности нейтрофилов кровеносного

к точным и быстрым реакциям хемотаксиса;

русла в результате внутрисосудистой актива-

более детально они рассматриваются ниже.

ции комплемента и выделения С5а (см. главу

12). Это имеет важное значение при эндотокси-

Методы определения хемотаксиса

ческом шоке, а также при почечном гемодиали-

зе и может являться генерализованным отра-

Существует ряд методов определения реакций

жением локальных событий при воспалении.

лейкоцитов на факторы хемотаксиса. Наиболее

Вещества, выделяемые местно в воспаленной

широко используется определение с помощью

области, могут значительно увеличивать адге-

микропоровых фильтров. Клетки при этом

зивность лейкоцитов к эндотелию, действуя на

помещаются на верхнюю поверхность фильтра,

оба типа клеток.

а хемотаксический фактор-на нижнюю. Фактор

Какие факторы заставляют лейкоциты в

диффундирует через фильтр, образуя градиент

больших количествах прилипать к сосудистому

концентрации; в ответ лейкоциты начинают

эндотелию воспаленной области? Предпо-

мигрировать через поры фильтра. В другом

лагается несколько вариантов.

популярном определении используются ячейки,

1. Простейшими могут быть физические

прорезанные в агарозе. Клетки на слайде

факторы, такие как замедление кровотока в зо-

помещают в ячейку;

отсутствие

не воспаления, что уменьшает силу потока,

хемотаксического фактора они распределяются

которая в норме предупреждают адгезию. Это

между агарозой и пластинкой, образуя

(вместе с открытием новых капилляров) благо-

правильное кольцо. Если рядом расположенная

приятствует повышенному поступлению лей-

ячейка заполнена хемотаксическим фактором,

коцитов в воспаленную область.

клетки мигрируют в ее сторону дальше, чем

2. Не решен вопрос о медиаторах, которые

клетки, находящиеся на противоположной

выделяются местно, но при попадании в цир-

стороне; поэтому в конце эксперимента клетки

куляцию могут изменять адгезивность всей

образуют кольцо яйцевидной формы.

популяции циркулирующих нейтрофилов тем

Ни один из этих методов не позволяет четко

же способом (хотя, возможно, и менее драма-

дифференцировать хемокинез и хемотаксис,

тично), каким действует циркулирующий эндо-

хотя для этих целей и предлагаются спе-

токсин.

циальные приемы. Превосходство имеет визу-

3. Однако наиболее реалистична гипотеза о

альная оценка, которая позволяет определить

местных изменениях либо эндотелия венул,

ориентацию клеток и пройденный ими путь. С

либо лейкоцитов, которые приводят к увеличе-

помощью киносъемки показано, что лейко-

нию их аффинности друг к другу. Очень важ-

192

Глава 18

циты мигрируют по почти прямым линиям

ретает полярную морфологию и подвижность

градиента хемотаксического фактора. Однако

(в первые 24 ч). Подобным эффектом обладают

подобная киносъемка требует использования

ФГА, конканавалин А и, что наиболее

точных и сложных приборов и методов анализа.

интересно, моноклональные анти-СО-3-анти-

Поэтому проще показать хемотаксис, измеряя

тела. Поскольку рецептор CD-3 тесно связан с

ось морфологической ориентации лейкоцитов в

рецептором для антигена, это можно исполь-

градиенте в фиксированные периоды времени.

зовать в качестве модели индукции локомоции

Это может быть сделано в простейшей

с помощью антигена. Возможно, локомоторная

ориентационной камере. В градиенте фактора,

активность приобретается лимфоцитами при

например С5а или формилпептидов (см. рис.

переходе из фазы G0 в фазу G, клеточного

78), около 90% нормальных человеческих или

цикла. Об аттрактантах лимфоцитов, к сожа-

кроличьих нейтрофилов ориентированы по

лению, известно очень мало. Лимфоциты не

направлению к источнику градиента.

отвечают на классические аттрактанты нейтро-

Крайне простым и многообещающим ме-

филов (формилпептиды, С5а или ЛТВ4) и реа-

тодом определения активности лигандов явля-

гируют на неидентифицированные молекулы

ется оценка их влияния на клеточную поляри-

сыворотки и на частично охарактеризованные

зацию в суспензии. Как упоминалось выше,

белки, которые выделяются в культуре лим-

бережно полученные лейкоциты крови имеют

фоцитами, стимулированными митогенами

сферическую форму, а при стимуляции хемо-

(предположительно лимфокины) (см. главу 14).

таксическими пептидами они приобретают по-

лярную форму. Определение может быть про-

Хемотаксическое распознавание

ведено менее чем за 30 мин и способно дать

хорошие результаты по зависимости доза-

Лейкоциты реагируют на множество несущих

эффект. При этом в связи с нахождением клеток

опасность стимулов, поэтому для нормального

в суспензии не проявляются вторичные эффекты

осуществления своих функций защиты от

лигандов, например адгезия.

инфекции или очищения организма от повреж-

денных тканей они должны обладать большой

Локомоция различных типов лейкоцитов

функциональной гибкостью и способностью к

распознаванию целого ряда хемотаксических

Локомоторные и хемотаксические реакции

факторов и частиц, подлежащих фагоцитозу.

наиболее удобно наблюдать у нейтрофильных

Часть распознавания осуществляется с по-

лейкоцитов, которые легче всего поддаются

мощью специфических рецепторов для хемо-

очистке. Именно эти клетки использовались в

таксических факторов (таких как С5а или фор-

подавляющем большинстве исследований (табл.

миловые пептиды) или для частиц, опсонизи-

22). Моноциты хорошо отвечают на многие

рованных СЗЬ или антителами (см. главу 3).

хемотаксические

факторы

нейтрофилов

Другие формы распознавания носят относи-

(например, формилпептиды, С5а, ЛТВ4). Вос-

тельно неспецифический характер. Например,

палительные макрофаги

(например, мышиные

лейкоциты поглощают латексные бусы, суще-

перитонеальные макрофаги, индуцированные

ствование рецепторов для которых трудно даже

тиогликолатом) реагируют на те же факторы, а

предположить. Описано множество хемо-

резидентные макрофаги, некоторое время

таксических факторов; классификация некото-

присутствующие в тканях, обычно обладают

рых из них приведена в табл. 22. Однако боль-

слабой локомоцией и низким хемотаксисом.

шинство из них слишком мало изучено и по-

Кроме того, хемотаксис выявлен у эозинофи-лов

этому не может использоваться для исследова-

(см. главу

5). Популяции активированных

ния функции распознавания. Ниже описаны

лимфоцитов, эффекторных лимфоцитов и лим-

хемотаксические факторы, доступные в очи-

фобластов более подвижны, чем непримиро-

щенной форме и используемые в биохимиче-

ванные клетки, причем in vivo их движение

ских исследованиях.

направлено преимущественно в места воспале-

ния.

Хемотаксические факторы N-

Многие лимфоциты венозной крови неспо-

собны к немедленному ответу на локомоторную

формилметиониновые пептиды

стимуляцию, а при культивировании с

митогеном большая часть популяции приоб-

При получении синтетических формилметио-

ниновых пептидов, которые являются мощны-

содержание .. 12 13 14 15 ..