7.3. Эмиграция лейкоцитов периферической крови

в очаг воспаления

Микроциркуляторные сосуды в зоне воспаления становятся местом массового выхода — эмиграции — циркулирующих в крови лейкоцитов во внесосудистое пространство. Феноменология этого процесса детально изучена в экспериментах in vivo с использованием разных методов свето­вой микроскопии. Когда скорость кровотока в микроциркуляторных со­судах при воспалении замедляется (артериальная гиперемия сменяется венозной), «плывущие» с током крови лейкоциты все чаще и чаще задер­живаются у внутренней стенки посткапиллярных венул. Они могут неко­торое время медленно «катиться» по внутренней поверхности этих сосу­дов, после чего уносятся из зоны воспаления вместе с током крови. По мере того как воспаление прогрессирует, все большее и большее число лейкоцитов, «прокатившись» некоторое расстояние по поверхности со­суда, плотно прикрепляются (прилипают) к эндотелию. В результате та­кой адгезии уже через 2—4 ч после начала острого воспаления вся внут­ренняя стенка посткапиллярных сосудов в зоне воспаления оказывается покрытой слоем лейкоцитов и приобретает вид «булыжной мостовой». Спустя 1—2 ч после этого возникает массовая эмиграция лейкоцитов во внесосудистое пространство.

Когда лейкоциты выходят из сосуда, они преодолевают по крайней мере две преграды: слой эндотелия и базальную мембрану. Через эндо­телий лейкоциты проходят, протискиваясь сквозь щели между эндотели- альными клетками. Базальная мембрана преодолевается, по-видимому, после ее ограниченного растворения протеазами лейкоцитов. Одной из таких протеаз может быть желатиназа, хранящаяся внутри специальных цитоплазматических гранул. Процесс перехода лейкоцита через стенку сосуда продолжается от 2 до 12 мин, Он не сопровождается заметным повреждением сосуда и осуществляется преимущественно в посткапил­лярных венулах.

В эмиграции участвуют все формы лейкоцитов периферической кро­ви: нейтрофилы, моноциты, лимфоциты, эозинофилы, базофилы. При остром воспалении первыми эмигрируют нейтрофилы, спустя несколько часов — моноциты и лимфоциты и другие формы лейкоцитов.

Эмиграция лейкоцитов обусловлена появлением в зоне поврежде­ния медиаторов воспаления — химических веществ, роль которых специ­ально обсуждается ниже. Многие из этих медиаторов воздействуют на клетки эндотелия посткапиллярных венул, вызывая экспрессию на мемб­ране этих клеток особых молекул адгезии. Начинается сложный процесс взаимодействия эндотелиальных клеток с циркулирующими лейкоцита­ми, а затем лейкоцитов с элементами межклеточного матрикса, который приводит в конечном счете к накоплению лейкоцитов крови в очаге вос­паления.

Три типа молекул адгезии участвуют в эмиграции лейкоцитов во вре­мя воспаления: селектины, интегрины, молекулы, относящиеся к так на­зываемому семейству иммуноглобулинов. Первоначальная слабая адге­зия лейкоцитов к эндотелию опосредуется селектинами — мембранными гликопротеинами, взаимодействующими с углеводными лигандами. Из­вестны три члена группы селектинов: L-, Е- и Р-селектины.

L-селектин экспрессируется постоянно по поверхности всех форм лейкоцитов. Е-селектин появляется на поверхности мембраны эндотели­альных клеток через несколько часов после их активации цитокинами, которые выявляют в тканях после повреждения. Р-селектин синтезирует­ся в эндотелиальных клетках постоянно, но не экспрессируется на поверх­ности, а накапливается внутри клеток в специальных секреторных тель­цах Вейбела—Палада. Под влиянием медиаторов воспаления, в частности гистамина, эти тельца быстро — в течение нескольких минут — пере­мещаются к плазматической мембране, после чего содержащийся в них Р-селектин появляется на поверхности клетки. Именно Р-селектин эндо­телия, взаимодействуя со своими лигандами на мембране циркулирую­щих лейкоцитов, обеспечивает первоначальное замедление движения и «качение» («rolling» — англ.) лейкоцитов по эндотелию. Несколько позже в этот процесс вмешиваются L-селектины.

Когда движение лейкоцитов по сосудам замедляется, увеличивает­ся время контакта лейкоцитов с эндотелием, возрастает вероятность ак­тивации лейкоцитов медиаторами воспаления, образующимися в месте повреждения. Медиаторы воспаления вызывают появление на поверхно­сти лейкоцитов других молекул адгезии — интегринов, которые обеспе­чивают более плотное прикрепление лейкоцитов к эндотелию. Интегри- ны — мембранные гликопротеины, состоящие из двух субьединиц (а и (3). Известно несколько вариантов каждой из этих цепей, всевозможные ком­бинации которых создают более двух десятков различных молекул интег­ринов. В нейтрофилах, которые первыми эмигрируют в зону поврежде­ния, часть молекул интегринов находится на внутренней поверхности мембраны специальных внутриклеточных гранул — секреторных пузырь­ков. Активация нейтрофилов сопровождается мобилизацией этих пузырь­ков, которые подходят к поверхности клетки. Мембрана пузырьков сли­вается с цитоплазматической мембраной, в результате чего интегрины экспонируются на поверхности лейкоцита и вступают в контакт со свои­ми лигандами на поверхности клеток сосудистого эндотелия. В качестве таких лигандов (или контррецепторов) в большинстве случаев выступают молекулы, сходные с молекулами иммуноглобулинов: ICAM-1 (intercell adhesion molecule-1), ICAM-2, VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1).

Появление интегринов на поверхности лейкоцитов обеспечивает их плотное прилипание к эндотелию, делает возможным последующий вы­ход лейкоцитов из сосудов и их миграцию во внесосудистом простран­стве, поскольку лейкоциты перемещаются внутри межклеточного матрик- са, «цепляясь» с помощью интегринов за его определенные составляющие элементы (фибронектин, ламинин, коллаген).

О значении адгезии для осуществления защитных функций лейко­цитов свидетельствует два известных у людей синдрома врожденного дефицита адгезии лейкоцитов (ДАЛ): ДАЛ типа I, обусловленного дефек­том интегринов, и ДАЛ типа II, связанного с дефектом углеводных лиган­дов, с которыми взаимодействуют селектины. В обоих случаях у таких больных нарушены механизмы воспаления, что приводит к частым инфек­циям, несмотря на значительное увеличение содержания лейкоцитов в периферической крови.

Известно, что адгезивные свойства эндотелия и лейкоцитов, как и последующая трансмиграция лейкоцитов, меняются под влиянием меди­аторов воспаления. При этом особую роль играют вещества, названные хемоаттрактантами, которые активируют лейкоциты, мобилизуют внутри­клеточные органеллы лейкоцитов и вызывают положительный хемотак­сис лейкоцитов — их активное перемещение в направлении наибольшей концентрации хемоаттрактантов. Свойствами хемоаттрактантов облада­ют вещества, входящие в состав бактерий или продуцируемые клетками, участвующими в воспалении (тромбоциты, тучные клетки, клетки сосуди­стого эндотелия, фибробласты и сами лейкоциты), а также вещества, об­разующиеся из белков крови и межтканевой жидкости.

Последовательность вовлечения различных хемоаттрактантов в процесс эмиграции лейкоцитов достаточно сложна и зависит от ряда фак­торов. Многие хемоаттрактанты оказывают влияние на разные типы лей­коцитов. Существуют однако и такие, которые воздействуют преимущест­венно на какой-либо один тип лейкоцитов.

К числу наиболее сильных хемоаттрактантов, воздействующих на разные формы лейкоцитов, относятся липополисахариды — необычные сложные вещества, входящие в состав клеточной оболочки грамотрица- тельных бактерий. Другую группу «многоцелевых» хемоаттрактантов бак­териального происхождения образуют пептиды, аналогом которых слу­жит синтетический пептид N-формил-мётионил-лейцил-фенилаланин (ФМЛФ).

Сильными эндогенными хемоаттрактантами для многих форм лей­коцитов являются фрагменты активированного комплемента, особенно фрагмент С5а, лейкотриен В4, фактор активации тромбоцитов.

К числу хемоаттрактантов, воздействующих преимущественно на специальные подтипы лейкоцитов, относятся так называемыехемокины — низкомолекулярные белки, которые секретируются различными участ­вующими в воспалительном ответе клетками, например интерлейкин-8 (ИЛ-8) — хемоаттрактант для нейтрофилов, МСР-1 (monocyte chemotactic protein-1) — хемоаттрактант для моноцитов, лимфотактин — хемоаттрак­тант для лимфоцитов и натуральных киллеров, эотаксин — хемоаттрак­тант для эозинофилов.

Активация лейкоцитов под влиянием хемоаттрактантов — сложный процесс, который начинается в результате взаимодействия хемоаттрак­тантов со специфическими рецепторами на поверхности лейкоцитов. В ходе передачи сигнала от рецепторов внутрь клетки происходят измене­ния ионной проницаемости и потенциала мембраны лейкоцитов. Увели­чивается концентрация ионизированного кальция в цитоплазме. Активи­руется микротубулярная система лейкоцитов, образующая внутренний скелет клетки. Возникают характерные изменения формы клеток — по­являются псевдоподии. Происходит мобилизация цитоплазматических гранул лейкоцитов, в результате которой они перемещаются к цитоплаз­матической мембране.

Взаимодействие хемоаттрактантов с поверхностными рецепторами лейкоцитов сопровождается активацией различных внутриклеточных фер­ментов, в том числе фосфолипазы А₂, протеинкиназы А, протеинкиназы С. Активация фосфолипазы А₂ приводит к расщеплению фосфолипидов клеточных мембран с образованием свободной арахидоновой кислоты, дальнейшие ферментативные превращения которой способствуют обра­зованию веществ, управляющих ходом воспаления, — простагландинов и лейкотриенов.