Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №48 (август) 2017
Разделы: Биология, Медицина
Размещена 29.08.2017. Последняя правка: 29.08.2017.

Селектины как важнейший элемент цитофизиологии форменных элементов крови.

Юрьева Алина Сергеевна

студентка

Донецкий национальный медицинский университет имени Максима Горького

студентка

Реутова Наталья Олеговна, Юрьева Алина Сергеевна, Калиновская Яна Дмитриевна . Научный руководитель: ассистент кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии Донецкого национального медицинского университета имени Максима Горького - Балыкина Анастасия Олеговна.


Аннотация:
В статье обсуждается молекулярные особенности межклеточных взаимодействий с помощью селектинов. Рассматривается строение и классификация данных адгезивных молекул, кроме того, выделяется их специфичность. Детализируются этапы взаимодействия селектинов при адгезии лейкоцитов к эндотелию, а также при взаимодействии с тромбоцитами.


Abstract:
Molecular features of intercellular communications via selectins are discussed. Structure and classification of these adhesive molecules as well as specificity are viewed. The stages of selectin’s interaction during leukocyte-endothelial adhesion as well as cooperation with platelets are detailed.


Ключевые слова:
адгезивные молекулы; селектины; межклеточные взаимодействия; тромбоциты; лейкоциты; эндотелий.

Keywords:
adhesive molecules; selectins; intercellular communication;platelets; leukocytes;endothelium.


УДК 616. 153.96:539.612+576. 32. 36

Введение. В настоящее время все чаще предмет и объект исследования различных медицинских областей находится на стыке нескольких наук. Таким примером можно назвать исследование адгезивных белковых молекул и биохимии углеводов. В марте 1989 года впервые были опубликованы первичные выводы трех независимых исследований, в которых выявили поверхностные гликопротеины на эндотелиальных клетках, тромбоцитах и лейкоцитах. Эти молекулы были известны, как белки, участвующие в хоминге лимфоцитов в лимфоузлах, дегрануляции тромбоцитов и лейкоцитарно-эндотелиальной адгезии. Термин «селектин» был впервые предложен с целью подчеркнуть присутствие лектинового домена, а также избирательность - «селективность» экспрессии и функции данных молекул. [2, c. 379-387].

Актуальность. Молекулы адгезии участвуют в различных физиологических и патологических процессах, как рост и регенерация тканей, иммунологические реакции. Невозможно представить воспалительный процесс без активации форменных элементов, их миграции, эффекторного ответа иммунных клеток - именно эти процессы зависят от адгезивных молекул. Именно здесь связующим звеном являются селектины, которые опосредуют межклеточные и межтканевые взаимодействия.[5].

Целью данного обзора стало изучение строения, цитофизиологии и роли семейства селектинов форменных элементов крови в иммунологических процессах, а также механизмов взаимодействия лейкоцитов с эндотелием и тромбоцитами.

Новизна. В настоящее время изучение молекулярных механизмов межклеточных коопераций посредством селектинов стремительно развиваются, что становится все более перспективным в понимании динамики воспалительного ответа, его регуляции и коррекции. Продолжается изучение взаимодействия лейкоцитов и тромбоцитов при различных патологических процессах, как перспективная мишень в консервативной терапии при прогрессировании различных нозологий Освещение и детальное рассмотрение данной темы необходимо для дальнейшего углубленного понимания роли гематологических маркеров воспаления, а также коррекции течения иммунологических реакций.Изучение роли семейства селектинов в процессе связывания лейкоцитов с клетками эндотелия могло бы обеспечить более детальное понимание различных патологических вариантов течения таких состояний как аллергические реакции, васкулярная патология, ВИЧ, диабетические ангиопатии и др.

Результаты и обсуждение

Молекулярное строение и классификация семейства селектинов.

Селектины  представляют собой семейство молекул клеточной адгезии, которые являются трансмембранными гликопротеинами и выполняют главную функцию в межклеточных взаимодействиях.Наличие лектиноподобного домена позволяет селектинам "распознавать" нейраминидаза-чувствительные углеводы на поверхности других клеток и связываться с этими клетками углеводными лигандами. [4, c. 1-15].

Данная группа адгезивных молекул состоит из трех отдельных структурных элементов:

  1. N-концевой экстрацеллюлярный лектин-связывающий домен, являющийся кальций-зависимым;
  2. домен, гомологичный эпидермальному фактору роста;
  3. вариабельное число (от 2 до 9) повторов комплемент-регуляторных белков.

В настоящее время достаточно изученными являются L-селектин (CD62L), P-селектин (CD62P), E-селектин (CD62E), которые экспрессируются на лейкоцитах, тромбоцитах и активированном эндотелии соответственно.

 L-селектин, экспрессируемый на поверхности нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов, играет ведущую роль в начальном этапе миграции данных клеток. Данный адгезивный элемент участвует в перемещении лейкоцитов из крови в лимфоидную ткань, где они взаимодействуют с антигенами. Известно, что он состоит из нескольких доменов, которые способны связывать следующие лиганды:

  1. GlyCAM-1 – молекула клеточной адгезии, лоаклизована на специализированном эндотелии лимфатических узлов;
  2. CD34 – белковая молекула эндотелия;
  3. MadCAM-1 – белок эндотелия в лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником;

Р-селектин принимает участие в активации тромбоцитов и ранних этапах миграции лейкоцитов в очаг воспаления. Он содержится в α-гранулах тромбоцитов и тельцах Вейбеля-Палладе эндотелия (локально активированных воспалительной реакцией). Тромбин, гистамин и другие медиаторы индуцируют быстрое перераспределение P-селектина в плазматическую мембрану. В случае повреждения ткани и после стимуляции эндотелия тромбином, гистамином или реактивно окисленными веществами, такими как Н2О2, P-селектин способен быстро подвергаться экзоцитозу из клетки на поверхность. Данная адгезивная молекула действует совместно с Е-селектином.

Е-селектин (на активированной эндотелиальной клетке). Под влиянием активирующих воздействий (TNF-α, IL-1β, липополисахаридов) Е-селектин синтезируется на поверхности клеток эндотелия, обеспечивая на ранних этапах миграции лейкоцитов из сосудистого русла. Он вырабатывается клетками в случае воспалительного повреждения ткани, например, инфицировании; и способствует рекрутированию нейтрофилов из циркулирующей крови к месту повреждения. Он также служит клеточным рецептором к сиаловым углеводам на поверхности нейтрофилов, так называемым сиалил-льюис x (или CD15), особым тетрасахаридам, находящимся на гликозилированных белках лейкоцитов и многих других клеток.

Участие селектинов в адгезии лейкоцитов.

Непосредственное участие селектины принимают в миграции лейкоцитов к месту повреждения тканей или инфекции (к месту воспаления).

Данный механизм включает несколько этапов: адгезия, роллинг, трансэндотелиальная миграция и перемещение непосредственно к патологическому очагу.

Под адгезией подразумевается межклеточная кооперация лейкоцитов и эндотелиальных клеток, однако тромбоциты также участвуют в этом процессе – образуя своеобразную «триаду». Адгезия P-селектин тромбоцитов к PSGL-1 (P-селектин гликопротеин-лиганд-1) на нейтрофилах активирует последние.

Аффинность к  P-селектину различна для популяций лейкоцитов. Наибольшим сродством обладают моноциты, далее - гранулоциты и лимфоциты, среди которых наименьшей способностью к образованию коопераций с тромбоцитами обладают В-лимфоциты. [1, c. 128-135].

Для образования стабильных тромбоцитарно-лейкоцитарных агрегатов необходимо вовлечение дополнительных молекул адгезии, поскольку взаимодействие Р-селектина с PSGL-1 является кратковременным процессом. Устойчивая адгезия требует активации SFK (Src-семейство киназ).

Селектины опосредуют слабые адгезивные взаимодействия, поскольку их лектиновый домен имеет низкое сродство к своему олигосахаридному лиганду. Это приводит к тому, что лейкоциты связываются с эндотелием слабо и обратимо и могут катиться по поверхности кровяного сосуда, подталкиваемые движением крови. Такое движение продолжается до тех пор, пока лейкоцит не активирует свои интегрины. Эти трансмембранные молекулы могут переходить в «липкую» конформацию, позволяющую им прочно сцепляться с белками на поверхности клеток эндотелия. Как только такое сцепление произошло, лейкоцит переходит из кровяного русла в ткань, проталкиваясь между эндотелиоцитами.

Под действием Р- и Е-селектинов  осуществляется частичная задержка лейкоцитов с неполной остановкой на поверхности эндотелия - роллинг. Причем Р-селектин обеспечивает начальную стадию – быстрый роллинг лейкоцитов, скорость которого начинает замедляться при экспрессии Е-селектина.При этом также индуцируют сигналы, которые модулируют поведение лейкоцитов, например, путем включения зависимых от интегрина торможение скорости роллинга (медленный роллинг). Селектин-зависимый роллинг приводит лейкоциты к взаимодействию с хемокинами, которые активируют интегрины лейкоцитов.[3, c. 331–339].

Селектины также опосредуют адгезию лейкоцитов к активированным тромбоцитам и другим лейкоцитам крови. Таким образом, селектины инициируют межклеточные взаимодействия и сигнальные пути во время физиологического или патологического воспаления и гемостаза.

Далее тромбоциты выделяют хемокины, которые активируют интегрины и индуцируют синтез медиаторов в гранулоцитах. Нейтрофилы выделяют катепсин G, который в свою очередь воздействует на тромбоциты через рецептор, активированный протеазой. Таким образом, селектины запускают каскад сигнальных путей в тромбоцитах и лейкоцитах, обеспечивающих взаимную активацию данных форменных элементов. Однако остается трудным выделить роль селектин-опосредованной адгезии in vivo, где присутствует множество медиаторов, молекул адгезии.

В лимфоидном органе, таком как лимфоузел или миндалина, эндотелиоциты вырабатывают олигосахариды, распознаваемые L-селектином лимфоцитов, при этом лимфоциты замедляют движение и оказываются в «ловушке». Там, где развивается воспалительная реакция, роли меняются: эндотелиоциты запускают экспрессию селектинов, которые распознают олигосахариды на поверхности лейкоцитов и тромбоцитов, призывая их остановиться и помочь справиться с «аварийной ситуацией».

Как было упомянуто, селектины не действуют в одиночку; они кооперируются с интегринами, которые усиливают связь клеток крови с эндотелием. Межклеточные контакты, в которых участвуют как селектины, так и интегрины, являются гетерофильными — то есть связь осуществляется между молекулами разного типа: селектины связываются с определенными олигосахаридами гликопротеидов или гликолипидов, в то время как интегрины специфично связываются с другими белками. Селектины и интегрины действуют последовательно, позволяя лейкоцитам покидать кровоток и входить в ткань.

При инфицировании ткань начинает секретировать цитокины. Под влиянием таких цитокинов, как, например, фактор некроза опухолей-α (TNF-α) на поверхности клеток эндотелия венул появляются P-селектин и E-селектин. С этими выступающими молекулами связываются локальные лейкоциты, т.к. их гликокаликс содержит комплементарные структуры.

Присутствие Р- и Е-селектинов на эндотелии посткапиллярных венул характеризуется высокой динамикой. Поскольку в этих клетках имеется внутренний запас P-селектина, который они могут мобилизовать, т.е. вывести на свою поверхность в течение буквально нескольких минут после начала инфекции, P-селектин привлекает лейкоциты, действующие на самых ранних стадиях иммунной защиты.

Напротив, E-селектин синтезируется в эндотелиальных клетках лишь тогда, когда в нем возникает необходимость, так что на его появление требуется несколько больше времени. Появление нейтрофилов в очаге острого воспаления отчасти обусловлено индукцией цитокинами экспрессии E-селектина на поверхности эндотелия в этой области: стимуляция клеток эндотелия in vitro или интерлейкин-1 (IL-1) индуцирует экспрессию E-селектина через 2-4 часа, а через 24 часа она прекращается. Аналогичным образом E-селектин появляется в очаге воспаления in vivo.

После адгезии лейкоцитов к эндотелию капилляров вскоре начинается их миграция за пределы сосуда. Этап прохождения лейкоцита через эндотелий и базальную мембрану гемокапилляра является трансэндотелиальной миграцией.

Выводы. Таким образом, необходимо отметить, что селектины имеют схожее молекулярное строение, однако, их экспрессия происходит на различных по локализации клетках (тромбоцитах, лейкоцитах и эндотелии). Р-селектин принимает участие не только в процессах гемостаза, но также является важнейшим провоспалительным агентом. Е-селектин вырабатывается на активированном эндотелии и является «связующим звеном» в адгезии и миграции лейкоцитов. L-селектин синтезируется на поверхности лейкоцитов и принимает важнейшую роль в миграции и контакте данных клеток с антигеном.

Резюмируя изложенное, необходимо отметить, что селектины характеризуются:

а) участием в адгезии форменных элементов к сосудистой стенке;

б) различной аффинностью при взаимодействии тромбоцитов и лейкоцитов,

в) обеспечивают временную связь форменных элементов;

г) обеспечивают медленный роллинг лейкоцитов;

д) обеспечивают взаимную активацию тромбоцитов и лейкоцитов.

Библиографический список:

1. Пинегина Н.В. Лейкоцитарно-тромбоцитарные комплексы в патогенезе острого коронарного синдрома. Часть 1 // Креативная кардиология. – 2016. - Т.10, №2. – С.128-135.
2. Bevilacqua M.P. Selectins / M.P. Bevilacqua, R.M. Nelson // J. Clin. Invest. - 1993. -Vol. 91. - P.379-387.
3. McEver R.P. Selectins: initiators of leucocyte adhesion and signalling at the vascular wall // Cardiovasc. Res. – 2015. - Vol.107, №3. P.331–339.
4. Molecules, cells, and tissues of immunity // Immunology Guidebook. - 2004. - P. 1-15.
5. Klaus L. The role of selectins in inflammation and disease. // Trends in Molecular Medicine. – 2003. - Vol.9, №6.




Рецензии:

4.09.2017, 12:30 Жарков Александр Валерьевич
Рецензия: Не плохой обзор литературы, рекомендую к печати

7.09.2017, 12:43 Манин Константин Владимирович
Рецензия: Уважаемая Алина Сергеевна! Статья рекомендуется к публикации. С наилучшими пожеланиями Манин К.В.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх