5. Селектины.

Селектины относятся к семейству трансмембранных молекул межклеточной адгезии. Внеклеточный N-концевой домен селектина содержит лектино-подобный домен, EGF-подобный модуль, а также различное число модулей, сходных с наблюдаемыми в определенных комплементсвязывающих белках. Наличие лектиноподобного домена позволяет селектинам "распознавать" нейраминидаза-чувствительные углеводы на поверхности других клеток и связываться с этими клетками углеводными лигандами, осуществляя Са2-зависимую межклеточную адгезию.

Группа селектинов включает E-селектин , P-селектин и L-селектин, экспрессируемые на эндотелии, тромбоцитах и некоторых типах лейкоцитов. Молекулы селектинов пронизывают мембрану и имеют ряд внеклеточных доменов, гомологичных доменам регуляторных белков комплемента. Внеклеточная часть их доменов содержит также домен, близкий по структуре рецептору для фактора роста эпидермиса, и N-концевой домен, обладающий лектиноподобными свойствами, т.е. связывающий углеводные остатка (отсюда и название "селектины"). Соответственно этому в состав лигандов, с которыми связываются селектины, входят углеводы.

Углеводные лиганды для селектинов встречаются в структуре разнообразных белков. Так, многочисленные углеводные остатки, которые служат лигандами для L-селектина, содержат гликопротеин Sgp-200, экспрессируемый на эндотелии ВЭВ. Вследствие связывания L-селектина с этими углеводными остатками лимфоциты из кровотока направляются в периферические лимфоузлы. E-селектины и P-селектины, экспрессируемые на эндотелиоцитах, связываются с углеводной детерминантой, ассоциированной с белком CD15, который присутствует на лейкоцитах многих субпопуляций. В результате этого связывания движение лейкоцитов с током крови прекращается и начинается собственно миграция лейкоцитов.

Таблица 3. Суперсемейство селектинов

Молекулы Лиганды Распределение L-селектин (CD62-L, LECAM-1, Leu-8, Mel-14) Е-селектин, Р-селектин, PNad: GlyCAM-1, CD34, MadCAM-1 Лейкоциты Р-селектины (CD62-P, GMP-140 PADGEM) Sialyl-Lewis X, L-селектин, Lewis X (CD15) Эндотелиальные клетки и пластины Е-селектины (CD62-E, ELAM-1) Sialyl-Lewis X, Sialyl-Lewis A Эндотелиальные клетки

Взаимодействие между L-селектинами и сосудистыми кадгеринами, которые экспрессируются на васкулярном эндотелии, отвечают за специфический хоминг примитивных Т-клеток к лимфоидным органам, но не дают возможность клетке проходить через эндотелиальный барьер внутрь лимфоидной ткани. Для этого необходимы молекулы двух других семейств – интегринов и суперсемейства иммуноглобулинов.

Миграция лейкоцитов к очагу воспаления.

Миграция лейкоцитов к месту повреждения тканей или инфекции (к месту воспаления) включает три этапа:

1. адгезия (прилипание) на эндотелии сосудов воспаленных тканей в результате заимодействия молекул адгезии на поверхности лейкоцитов и активированных эндотелиальных клеток;

2. проникновение через эпителий;

3. перемещение в направлении очага инфекции или воспаления под влиянием химического притяжения, называемого хемотаксисом . Эти процессы регулируются присутствующими на поверхности мигрирующих клеток белками (которые взаимодействуют с эндотелием, тканевыми клетками или внеклеточным матриксом), а также растворимыми сигнальными молекулами - хемокинами и другими хемоаттрактантами .

Ряд проведенных исследований прояснил вопрос о том, каким образом селектины обеспечивают направление лейкоцитов в те ткани, где они нужны: при инфицировании ткань, защищаясь, начинает секретировать цитокины. Под влиянием цитокинов на поверхности клеток эндотелия венул появляются P-селектин и Е-селектин. С этими выступающими молекулами связываются оказавшиеся рядом лейкоциты, т.к. их углеводный покров содержит комплементарные структуры. Присоединившись к стенке венулы, лейкоциты покидают кровеносное русло, проникнув между смежными эндотелиальными клетками.

P- и E-селектины присутствуют на эндотелиальных клетках венул в разное время. 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 такими цитокинами, как, например, фактор некроза опухолей-альфа (ФНО-альфа) или интерлейкин-1 (ИЛ-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. Клетки экспрессируют его в значительном количестве, приобретая при этом выраженную способность связывать нейтрофилы.

Важную роль в миграции нейтрофилов, лимфоцитов и моноцитов выполняют также экспрессируемые на лейкоцитах β2-интегрины: LFA-1 и CR3, которые связываются с эндотелиальными молекулами межклеточной адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов. Например, LFA-1 связывается с ICAM-1 и ICAM-2. В культуре клетки эндотелия конститутивно синтезируют ICAM-2; в связи с этим высказано предположение, что именно этот белок определяет фоновый уровень связывания лимфоцитов с эндотелием различных типов in vivo. Например, уровень экспрессии ICAM-2 на эндотелии мозговых сосудов относительно низок, и этому соответствует весьма незначительная трансэндотелиальная миграция лимфоцитов.

Напротив, экспрессия ICAM-1, в норме низкая на поверхности эндотелия, может быть резко повышена цитокинами ( ФНО-альфа , ИЛ-1 или ИФ-гамма , в зависимости от вида животных). В условиях in vitro индуцированная экспрессия ICAM-1 наблюдается в период 8-96 часов после стимуляции, что соответствует более позднему прибытию в очаг воспаления in vivo лимфоцитов и моноцитов. Роль CR3 в привлечении фагоцитов показали опыты in vivo с использованием антител анти-CR3, которые, как было при этом установлено, подавляют миграцию данных клеток.

Следует отметить, что LFA-1 и CR3 связываются с разными участками ICAM-1. У больных с дефицитом лейкоцитарной адгезии, подверженных тяжелым формам инфекционных заболеваний, отмечена недостаточность всех β2-интегринов ( LFA-1 , CR3 и CR4 ).

Аналогично ICAM-1 индуцируется в области воспаления экспрессия VCAM-1. В условиях in vitro это происходит синхронно. VCAM-1E связывается с интегрином VLA-4, который экспрессирует некоторые субпопуляции лимфоцитов и опосредует избирательную адгезию базофилов и эозинофилов , играя тем самым важную роль в аллергических реакциях.

Поскольку механизмы индукции E-селектина, ICAM-1 и VCAM-1 у разных популяций лимфоцитов и клеток эндотелия на различных участках сосудистого русла тонко различаются, это обеспечивает тонкую настройку миграции лейкоцитов сквозь эндотелий при воспалении и последовательное прибытие в очаг различных клеточных популяций. Прилипание лимфоцитов к эндотелию можно подавить антителами к молекулам межклеточной адгезии лимфоцитов или эндотелия, можно подавить также растворимыми препаратами самих этих молекул. Именно на таком подходе основан способ лечения болезней иммунологического патогенеза.

7.6. N-CAM – молекулы адгезии нервных клеток - молекулы некадгериновой системы адгезии.

Имеется по крайней мере 20 форм N-CAM; мРНК различных N-CAM образуются в результате альтернативного сплайсинга продукта одного гена. Большая внеклеточная часть полипептидной цепи всех форм N-CAM свернута в пять иммуноглобулиноподобных доменов, а также несет один или два домена, которые представляют собой повторы, встречающиеся в молекулах фибронектина. Большинство N-CAM является трансмембранными белками, единожды пересекающими плазматическую мембрану; внутриклеточные домены имеют различные размеры и, полагают, участвуют в связывании с цитоскелетом или в клеточной передаче сигнала. Одна из форм N-CAM не пересекает плазматическую мембрану и прикрепляется к ней за счет гликозилфосфатидилинозитола ( GPI), заякоривающего данную форму в мембране. Другая форма N-CAM является секретируемой и может включаться во внеклеточный матрикс. Дальнейшие вариации N-CAM происходят от их гликозилирования: некоторые формы несут большое количество сиаловой кислоты в виде нескольких цепей, каждая из которых содержит сотни повторяющихся остатков сиаловой кислоты. За счет отрицательного заряда длинные цепи сиаловой кислоты могут препятствовать клеточной адгезии, тем самым модифицируя адгезивные функции N-CAM. Возможно, что несущие большое количество сиаловой кислоты N-CAM в некоторых случаях функционируют, предотвращая адгезию, нежели способствуя ей.

N-CAM экспрессируются различными типами клеток, включая большинство нервных клеток. Как и N-кадгерин, N-CAM экспрессируется в больших количествах клетками развивающейся нервной трубки, однако во время диссоциации и миграции от нервной трубки клеток нервного гребня последние не экспрессируют N-CAM; когда же они реагируют с формированием нервного ганглия происходит реэкспрессия N-CAM. Как и кадгерины, N-CAM временно экспрессируются в ходе критических стадий развития многих тканей не нейтрального происхождения. Хотя иммуноглобулиноподобные САМ и кадгерины часто экспрессируются одними и теми же клетками, опосредованные кадхеринами взаимодействия являются значительно более крепкими, и они практически наверняка играют главную роль в удержании клеток вместе, в разделении клеточных ассоциаций на определенные ткани и в поддержании целостности тканей. Нарушение функций N-CAM приводит к нарушению нормального рисунка роста нервных отростков, а также к ингибированию тенденции развивающихся отростков нервных клеток прикрепляться друг к другу с образованием пучков.