Число известных молекул межклеточной адгезии, имеющих значение для лейкоцитарной миграции, ошеломляюще велико. Тем не менее, все их можно распределить по четырем семействам структурно родственных молекул. Миграция клеток - это сложный процесс, в котором на разных стадиях принимают участие несколько наборов молекул адгезии.
Некоторые эндотелиальные молекулы адгезии относятся к иммуноглобулиновому суперсемейству.
К суперсемейству иммуноглобулинов принадлежит ряд молекул адгезии эндотелиальных клеток, в том числе молекула межклеточной адгезии 1 типа и 2 типа, молекула адгезии сосудистого эндотелия I типа и молекула адгезии ВЭВ лимфоидных образований в слизистых оболочках, названная ранее адрессином I типа - MAdCAM-l. Экспрессия этих молекул на эндотелии сосудов может быть постоянной или индуцибельной. ICAM-1 имеет пять внеклеточных доменов, из которых два Н-концевых структурно гомологичны двум внеклеточным доменам ICAM-2. В составе VCAM-1 шесть внеклеточных доменов; эти же данные присутствуют в структуре MAdCAM-l.
В адгезии лейкоцитов к эндотелию и внеклеточному матриксу участвуют интегрины.
Интегрины - это обширная группа молекул межклеточной адгезии, которые присутствуют на поверхности различных клеток, в том числе лейкоцитов. Все белки, входящие в это крупное семейство, состоят из двух нековалентно связанных полипептидных цепей; обе цепи пронизывают клеточную мембрану. Семейство интегринов делят на три основные подсемейства по типу в-цепи. Тип б-цепи, соединенной с в-цепью, оказался не так важен для функциональной активности, как предполагали первоначально. В основном в-интегрины участвуют в связывании клеток со структурами внеклеточного матрикса, в2-33феГсМ33З - в адгезии лейкоцитов к эндотелию или другим клеткам иммунной системы, а в^-ЗЗфефсЗЗх - в слипании тромбоцитов с нейтрофилами в очагах воспаления или местах повреждения сосудов. Из этой простой схемы имеется, однако, несколько исключений и, кроме того, описаны дополнительные в-цепи. Каждая в-цепь может ассоциировать с одной из различных а-цепей, в результате чего образуются разнообразные молекулы адгезии. Способность интегринов связываться со своими лигандами зависит от двухвалентных катионов. Например, LFA-Iв норме экспрессирован на лейкоцитах в низкоаффинном состоянии, но при повышении концентрации Mg2+ становится высокоаффинным. При повышении концентрации Са2+ интегрины на поверхности клеток перераспределяются, формируя высокоавидные "пятна".
Селетины - группа лейкоцитарных и эндотелиальных молекул межклеточной адгезии, которые связываются с углеводами
Группа селектинов включает Е-селектин, Р-селектин и L-селектин, экспрессируемые на эндотелии, тромбоцитах и некоторых типах лейкоцитов соответственно. Молекулы селектинов пронизывают мембрану и имеют ряд внеклеточных доменов, гомологичных доменам регуляторных белков комплемента, например фактору Н.
Внеклеточная часть их молекул содержит также домен, близкий по структуре рецептору для фактора роста эпидермиса, и Н-концевой домен, обладающий лектиноподобными свойствами, т.е. связывающий углеводные остатки. Соответственно этому в состав лигандов, с которыми связываются селектины, входят углеводы.
Лиганды селектинов - это углеводные компоненты различных гликопротеинов лимфоцитарной и эндотелиальной поверхности
Углеводные лиганды для селектинов встречаются в структуре разнообразных белков. Так, многочисленные О-связанные углеводные остатки, которые служат лигандами для лимфоцитарного L-селектина, содержит гликопротеин Sgp-200, экспрессируемый на эндотелии ВЭВ. L-селектины могут также связываться с углеводами в составе MAdCAM-l, который экспрессирован на эдотелии ВЭВ лимфоидных образований в слизистых оболочках. Эти гликопротеины, названные в соответствии с их функцией сосудистыми адрессинами, присутствуют главным образом на клетках ВЭВ в лимфоидных тканях, но могут быть индуцированы при хроническом воспалении и в других участках организма.
Е - и Р-селектины, экспресспруемые на активированных эндотелиоцитах, связываются с сиалированной формой углеводной детерминанты Lex, ассоциированной с белком CD 15, который присутствует на лейкоцитах многих субпопуляций. В результате этого связывания движение лейкоцитов с током крови прекращается н наступает первая фаза миграции.
Выход лейкоцитов из сосудистою русла через эндотелий происходит в несколько этапов.
• Краевое стояние: движение лейкоцитов по венуле замедляется и они катятся по эндотелию. Это обусловлено в основном взаимодействием селектинов с углеводными лигандами.
• Активация: остановленные лейкоциты подвергаются воздействию цитокинов, хемотаксических агентов, компонентов поверхности эндотелия и внеклеточною матрикса.
Миграция лейкоцитов к очагу воспаления Нейтрофилы появляются в очаге острого воспаления на его ранней стадии, и отчасти это обусловлено индукцией цитокинами экспрессии Е-селектина на поверхности эндотелия в этой области. Стимуляция клеток эндотелия invitro такими цитокинами, как, например, фактор некроза опухолей б или интерлейкин I индуцирует Экспрессию Е-селектина спустя 4-12 ч, а через 24 ч она прекращается; аналогичным образом invivo эта молекула межклеточной адгезии появляется на ранней стадии воспалительной реакции. Клетки, трансфицированные геном Е-селектина, экспрессируют его в значительном количестве, приобретая при этом выраженную способность связывать нейтрофилы. Все эти данные указывают, что остановка нейтрофилов при участии Е-селектина - это первая необходимая стадия их миграции.
Важную роль в миграции нейтрофилов, лимфоцитов и моноцитов выполняют также экспрессируемые на лейкоцитах Р2-интегрины LFA-I и CR3, которые связываются с эндотелиальными молекулами межклеточной адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов. Так, LFA-1 связывается с [САМ-1 и [САМ-2 на эндотелии сосудов.
В результате прикрепления лейкоцитов и мобилизации интегринов повышается аффинность лейкоцитарных интегринов, которые взаимодействуют с эндотелиальными молекулами межклеточной адгезии и активируют клетку для миграции.
Миграция: при участии нового набора молекул адгезии лейкоциты связываются с базальной мембраной эндотелия и проникают сквозь нее.
Лизис: мигрирующие клетки выделяют ферменты, лизирующие коллаген и другие компоненты базальной мембраны эндотелия; это позволяет лейкоцитам проникнуть в ткань.
Молекулы межклеточной адгезии регулируют прилипание лейкоцитов и прохождение их через эндотелий
Для каждого типа перемещения клеток характерно участие специфического набора молекул адгезии и хемотаксических агентов.
культуре клетки эндотелия конститутивно синтезируют 1САМ-2; в связи с этим высказано предположение, что именно данный белок определяет фоновый уровень связывания лимфоцитов с эндотелием различных типов invivo. Например, уровень экспрессии 1САМ-2 на эндотелии мозговых сосудов в норме относительно низок и этому соответствует весьма незначительная трансэндотелиальная миграция лимфоцитов. Напротив, экспрессия 1САМ-1, в норме низкая на поверхности эндотелия, может быть резко повышена цитокинами. В условиях invitro индуцированная экспрессия ICAM-1 наблюдается в период 8-96 ч после стимуляции, что соответствует более позднему прибытию в очаг воспаления invivo лимфоцитов и моноцитов. Роль CR3 в привлечении фагоцитов показали опыты invivo с использованием антител анти-СРчЗ, которые, как было при этом установлено, подавляют миграцию данных клеток. У больных с дефицитом лейкоцитарной адгезии, подверженных в результате слабого накопления фагоцитов тяжелым инфекционным заболеваниям, отмечена недостаточность всех р2-интег-ринов. Следует отметить, что CR3 и LFA-1 связываются с разными участками 1САМ-1.
Нормальная миграция лейкоцитов Описанные выше молекулы, регулирующие миграцию клеток в область воспаления, необходимо отличать от молекул, ответственных за нормальную миграцию лимфоцитов. Непримированные лимфоциты экспрессируют L-селектин, обеспечивающий связывание с углеводными лигандами на эндотелии ВЭВ в лимфоидных образованиях слизистых оболочек и в периферических лимфоузлах. Останавливаясь, например, в пейеровой бляшке, они могут связываться при участии интегрина б4в7 с MAdCAM-l на поверхности эндотелия. Поскольку интегрин б4в7 обеспечивает миграцию лимфоцитов в лимфоидную ткань слизистых оболочек, а интегрин б4в - связывание с VCAM-1 на активированном эндотелии или с фибронектином во внеклеточном матрик-се, экспрессия той или другой из этих молекул означает различное направление миграции - непримированных лимфоцитов в нормальную лимфоидную ткань или активированных Т-клеток в очаг воспаления.
Взаимодействие лейкоцитов с внеклеточным матриксом Пройдя сквозь эндотелий сосуда и проникнув в ткань, лейкоциты неминуемо должны взаимодействовать с белками внеклеточного матрикса, а также с клетками ткани. Покинувшие кровеносный сосуд лимфоциты сразу теряют в результате энзиматического расщепления уже ненужный им L-селектин. Происходит смена функционального фенотипа: циркулировавшая клетка становится приспособленной к перемещению в тканях.
Многие из молекул лейкоцитарной поверхности, обеспечивающих взаимодействие с внеклеточным матриксом, входят в группу вй-интегринов; они названы "очень поздними антигенами", поскольку впервые были идентифицированы на поверхности Т-клеток в поздней стадии активации. Теперь все вй-интегрины называют VLA, хотя большинство их присутствует не только на лимфоцитах. Эта группа включает рецепторы для коллагена, ламинина и фибронектина. Сам факт появления некоторых из этих молекул, означающий отдаленный результат активации лимфоцитов, свидетельствует о выполнении клетками некой программы днфференцировки, в которой взаимодействие с внеклеточным матриксом - это один из наиболее поздних этапов.