Механизмы маргинации и диапедеза

Как происходит маргинация? Отрицательно заряженные лейкоциты притягиваются к сосудистой стенке и к центру очага благодаря накоплению в очаге катионов водорода и положительному сдвигу мембранного потенциала поврежденного эндотелия (катофорез).

Важнейшую роль в маргинации и эмиграции играют молекулы клеточной адгезии. Эта группа комплементарных регуляторов минимально представлена в покоящихся лейкоцитах или эндотелиоцитах или вообще не экспрессирована на них (как ELFV-1). Кроме того, до активации молекулы адгезии находятся во внутриклеточных гранулах и не функционируют.

При воспалении ряд медиаторов (фрагменты комплементы С_5а и В_b; лейкотриен В₄; ФАТ; трансферрин; цитокины: ИЛ-1, ИЛ-8, γ-интерферон, ФНОα и ФНОβ; пептидные хемотаксические факторы нейтрофилов, эозинофилов и базофилов; липополисахариды бактерий) вызывают освобождение молекул адгезии и их лигандов из гранул.

Молекулы клеточной адгезии подразделяются на несколько семейств:

1. Селектины – лектиновые молекулы клеточной адгезии (LECCAMs) – это трансмембранные белки, похожие по структуре на рецепторы комплемента и факторов роста. Лиганды селектинов – это олигосахаридсодержащие молекулы. Селектины опосредуют самую раннюю стадию маргинации лейкоцитов – обратимую адгезию. При взаимодействии с селектинами лейкоциты покидают осевой кровоток, претерпевают краевое движение и краевое стояние и задерживаются у эндотелиальных клеток.

Селектины экспрессируются рано: пик экспрессии Р-селектина приходится на 7-8 мин после стимуляции эндотелия кахексином. Первым экспрессиируется Е-селектин для нейтрофилов (поэтому, именно эти лейкоциты во многих случаях эмигрируют раньше других). Наиболее массированная экспрессия этого селектина наступает уже через 20 мин после стимуляции эндотелия кахексином. После активации цитокинами лейкоциты прячут L-селектин и экспрессируют интегрины.

2. Интегрины (β₁- β₂- и β₃-подвиды) – это димерные трансмембранные белки, экспрессируемые лейкоцитами и другими клетками крови, фибробластами и клетками ряда внутренних органов. Эндотелий экспрессирует лишь некоторые интегрины. β₁-группа интегринов опосредуют прикрепление клеток к межклеточному веществу и хоуминг лимфоцитов. β₂-интегрины ответственны за поздние стадии адгезии активированных лейкоцитов и тромбоцитов к эндотелию и частично за диапедез лейкоцитов через стенку сосуда, а β₃- в очаге воспаления.

При маргинации и диапедезе основными участниками являются β₂-интегрины LFA-1, p150 и CR3 (MAC-1) миелоидных и лимфоидных клеток. Они взаимодействуют с появляющимися под воздействием цитокинов на эндотелиоцитах молекулами ICAM из числа членов суперсемейства иммуноглобулинов. В то же время β₁-интегрин VLA-4 взаимодействует с белком VCAM (из того же суперсемейства) на эндотелиальных и некоторых и антигенпредставляющих клетках.

3. Белки суперсемейства иммуноглобулинов, участвующие в адгезии и экспрессиируемые преимущественно эндотелием, именуются ICAM. Это трансмембранные белки, их экспрессия усиливается ИЛ-, ФНО и γ-интерфероном. Часть из них появляется на эндотелиоцитах только после активации цитокинами. Степень экспрессии ICAM-2 определяет интенсивность физиологической миграции лейкоцитов в различных органах (высокая – в тимусе, низкая – в головном мозге). Молекула ICAM-3 присутствует на лейкоцитах до активации и позволяет им взаимодействовать. ICAM – молекулы, необходимые для надклеточных координированных защитных реакций.

VCAM – молекула, близкая к ICAM. Эти белки обеспечивают отсроченную фазу адгезии и прохождение лейкоцитов через сосудистую стенку, так как их экспрессия нарастает в течение первого часа после стимуляции эндотелия и остается максимальной в течение 1,5-3,5 часов.

В группу адгезивных молекул входят также CD₂ и CD₅₈ (LFA-3), прежде известные как лимфоцитарные рецепторы. Эти молекулы участвуют в межклеточной адгезии. Они экпрессируются на Т-лимфоцитах и А-клетках под влиянием интерлейкинов.

4. Адресины – белки клеток внутренней выстилки высокоэндотелиальных венул. Они служат окнами усиленной миграции лимфоцитов при аутоиммунных процессах, например, в суставы – при ревматоидном артрите. При остром воспалении адресины менее значимы.

5. Хрящевые соединительные белки необходимы для диапедеза лейкоцитов и их перемещения после выхода из сосуда. Белок CD₄₄ (ранее известный как Hermes) экспрессируется всеми лейкоцитами и макрофагами и распознает гиалуроновую кислоту. Это обеспечивает не только адгезию лейкоцитов, но и их диапедез и перемещение в основном веществе соединительной ткани.

В очаге острого воспаления эмиграция лейкоцитов характеризуется очередностью. Для форсирования стенки сосуда нейтрофилу достаточно 3-12 мин, максимальная скорость выхода нейтрофилов приходится на первые 2 часа, а максимальное накоплении этих клеток в очаге наступает к 4-6 часам. Моноциты начинают эмиграцию вместе с нейтрофилами, но наращивают ее до 16-24 ч и после этого срока преобладают в инфильтрате. Лимфоциты начинают эмигрировать позже других лейкоцитов.

Асинхронность эмиграции связана с неодновременным появлением молекул клеточной адгезии и хемотоаксических факторов, специфичных для разных лейкоцитов. Выходя из сосудов, лейкоциты проявляют положительный хемотаксис и приближаются к носителям хемоаттрактивных детерминант, что составляет уже первую стадию фагоцитоза.

Фагоцитоз

Фагоцитоз - одно из самых блестящих открытий патофизиологии Х1Х века. Он был описан в 1883 года И.И. Мечниковым. Под фагоцитозом понимают захват клеткой путем рецепторного эндоцитоза при участии микрофиламентов объектов с диаметром более 1 мкм. Фагоцитоз – частный случай рецепторного эндоцитоза. Участники фагоцитоза – фагоциты: макрофаги (моноциты и их потомки) и микрофаги (гранулоциты).

Нейтрофил – короткоживущая клетка. В крови она находится в среднем 12-14 ч, а в тканях – не более 2-4 суток. Фагоциты - клетки одноразового пользования, которые обязательного гибнут при фагоцитозе, высвобождая бактерицидные и цитотоксические факторы и медиаторы воспаления, в том числе нейтрофильный хемотаксический фактор, привлекающий макрофаги, гранулоцитарный колониестимулирующий фактор и нейтрофильный пироген.

Гибель нейтрофилов при воспалении связана не столько с «кознями микробов», сколько с тем, что они не выдерживают собственного мощного окислительного удара, наносимого по флогогенным агентам системой продукции активных кислородных радикалов. Не участвующие в воспалении нейтрофилы претерпевают апоптоз или экспрессируют антиген стареющих клеток. и фагоцитируются макрофагами.

Остатки нейтрофилов и макрофагов, а также поврежденные клетки и микроорганизмы формируют гной. При нейтрофильном экссудате гной особенно богат миелопероксидазой, придающей ему зеленоватый цвет. Макрофаги лишены миелопероксидазы и формируют гной иного оттенка.

Гной всегда проявляет гидролитическую активность и может участвовать в распространении воспаления и инфекции. Чем гуще консистенция гноя, тем более длительный срок воспаления и более выражена репарация. Нейтрофилы играют решающую роль в фагоцитозе «гноеродной флоры» (стрептококки, стафилококки, пневмококки, диплококки и т.д.).

Система мононуклеарных фагоцитов представлена как профессиональными фагоцитами, так и антиген-представляющими клетками различной локализации. Это монобласты и промоноциты,, моноциты и макрофаги костного мозга. Моноциты проводят в сосудистом русле 1-2 дня и покидают кровеносное русло через высокоэндотелиальные венулы и синусоиды.

В тканям при воспалении макрофаги представляют собой долгоживущие элементы и их участие в фагоцитозе и воспалении многократно. На протяжении воспаления макрофаг с помощью своих медиаторов активно влияет на процессы альтерации, экссудации, пролиферации и репарации.

Макрофаги синтезируют компоненты сторожевой полисистемы плазмы крови (включая факторы комплементы, факторы свертывания, предшественники кининов, плазминоген). В отличие от нейтрофилов, моноциты выделяют транспортные белки (трансферрин, транскобаламин, апопротеины липопротеидов) фибронектин, противовоспалительные антиоксиданты и ингибиторы протеаз (α₂-макроглобулин, С-реактивный белок, α₁-антитрипсин и др.). ИЛ-1, кахексин и α-интерферон также являются макрофагальными продуктами.

Макрофаги и А-клетки выделяют хемоаттрактанты и ингибиторы миграции для лимфоцитов и гранулоцитов, участвующие в поставке клеток в экссудат и гранулемы. Моноциты – мощный источник стимуляторов пролиферации и биосинтетической деятельности фибробластов (Фактор роста, фактор ангиогенеза).

При длительном существовании в очаге воспаления макрофаги, подвергаясь сигнальному действию γ-интерферона и кахексина, сливаются между собой и формируют гигантские многоядерные клетки, характерные для многих гранулем