Воспаление в организме. (Лекция 4-5)

1.

Воспаление
Лекция 4
Лекция 5

2.

Признаки воспаления:
покраснение, припухлость, повышенная местная температура,
болезненность, нарушение функции

3.

Воспаление – это защитная реакция, которая развивается, когда
местная (пограничная) защита не справилась с инфекцией или
повреждением.
При воспалении защиту осуществляет весь организм.

4.

Макрофаги, встретив микробов или вещества микробной природы,
активируются и начинают усиленно секретировать
медиаторы воспаления
(ФНО-α, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8 и др.)

5.

6.

7.

8.

9.

Бактерии, грибы, вирусы
Эпителий
IL-1α
IL-1β
GM-CSF
IL-6
IL-8
Фибробласт
Тучная клетка
Макрофаг
Дендритная клетка
Сигналы SOS и Danger

10.

• Из очага инфекции происходит диффузия веществ,
влияющих на ближайшие кровеносные сосуды
• В результате изменения сосудов из крови в
пораженную ткань выходят защитные молекулы и
клетки. В этом суть реакции воспаления.

11.

Клетки, активированные в очаге инфекции (повреждения),
действуют на ближайшие кровеносные сосуды
Эпителий
IL-1α
IL-1β
IL-6
IL-8
GM-CSF
Дендритная
клетка
Тучная клетка
Макрофаг
Фибробласт
Цитокины
Эндотелий
венулы

12.

Активированные макрофаги выделяют
цитокины (TNFα, IL-1), хемокины (IL-8, PAF), а также NO и ROS,
которые активируют эндотелий ближайших кровеносных сосудов

13. Кровеносные сосуды всегда рядом с очагом инфекции, на расстоянии нескольких клеточных размеров. В ответ на сигналы из очага инфекции из кр

Кровеносные сосуды всегда рядом с очагом инфекции, на расстоянии
нескольких клеточных размеров. В ответ на сигналы из очага инфекции из
крови выходят лейкоциты, которые направляются прямо в очаг инфекции
Пример – кровеносные сосуды в ворсинке кишечника. От эпителия до ближайших капилляров и
венул – расстояние, равное 2-5 размерам клеток (от 20 до 50 мкм).

14.

Лейкоциты выходят из кровотока и мигрируют в очаг инфекции,
где выполняют защитные функции
Просвет кровеносного сосуда
Источник хемокинов активированные макрофаги, тучные
и другие клетки в очаге инфекции
Лейкоцит

15.

Leukocyte
molecules
Последовательные стадии выхода лейкоцита из кровотока в ткань
Capture/
Tethering
Rolling
Activation
Adhesion
Locomotion
Diapedes
L-selectin
VLA-4
L-selectin
VLA-4
ESL1
PSGL-1
Chemokine-R
PAF-R
LFA-1
Mac-1
VLA-4
Mac-1
(LFA-1)
PECAM-1
CD99
ICAM-1
(ICAM-2)
PECAM-1
CD99
Traversing
Basal
Lamina
Migration
through ECM
PECAM-1
α6β1
MAC-1
β1
Heparansulfate
proteoglycan
Laminin
Fibrinogen
Fibronectin
Endothelium
Endothelial or
ECM molecules
Extracellular matrix
S-Lex
VCAM-1
S-Lex
VCAM-1
L-selectin
P-selectin
Chemokines
PAF
ICAM-1
ICAM-2
VCAM

16.

Всеми стадиями выхода лейкоцитов из кровотока управляют
цитокины, молекулы межклеточной адгезии, молекулы
внеклеточного матрикса

17.

Лейкоцит
Гликолипид – в мембране нейтрофила, является рецептором
Е-селектина :
NeuAcα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3[Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ13]2[Galβ1-4GlcNAcβ1-3]2Galβ1-4Glcβ-Ceramide
P-селектин
Е-селектин
Эндотелий

18.

СЕЛЕКТИНЫ
белки клеточной мембраны,
предназначены для образования контактов с другими клетками,
имеют сродство к определенным олигосахаридным структурам
Лектиновый
домен
Домен
ФРЭ
Домен
CCP

19.

Селектины взаимодействуют с адрессинами

20.

Молекулы адгезии обильно представлены на поверхности эндотелия

21.

Роллинг – это начало контакта движущегося лейкоцита
с эндотелием кровеносного сосуда
Лейкоцит
Эндотелий

22.

Катящийся (rolling) лейкоцит выбрасывает «стропы», на которые накатывается,
а затем отрывает их от субстрата (селектин), что позволяет клетке замедлиться
приблизительно в 100 раз (кровоток в капилляре 1000 мкм/сек, а роллинг 10 мкм/сек)
PSGL-1
5 мкм
На подложке P-selectin
лиганд селектина,
покрашен красным

23.

Адгезия лейкоцита на эндотелии, распластывание и
движение по поверхности эндотелиальной клетки
определяются взаимодействием другой пары молекул –
интегрина и лиганда интегрина (CAM, от cell adhesion molecules)

24.

ИНТЕГРИНЫ
белки клеточной мембраны, использующиеся
для установления прочных контактов
с другими клетками и с внеклеточным матриксом
Сайт
связывания
лиганда
α
β

25.

FIG 13.7 Domain architecture of integrins. ( a) Integrins, involved in cell– cell and cell– extracellular matrix contact,
are composed of two non-covalently bound subunits ( α and β ). Two examples of a subunit are shown. The stalk
region of the α -subunit comprises two calf domains and a thigh domain. The protein articulates at the border of calf1 and thigh, the PSI and hybrid domain of the β -subunit being pushed outward in a switchblade movement. This
plays an important role in the activation process. The heads contain various subdomains of which the β -propeller
(on the α -subunit) and β 1 -domain (on the β -subunit) assure the association of the two subunits. (b) Molecular
structure of α V and β 3 . Depending on the type of integrin, ligand recognition either occurs through the β 1 -domain
or through the α I-domain (in α L ). Yellow spots indicate divalent metal ions; PSI, plexin 7 integrin domain; β TD, β tail domain; EGFD, EGF-like domain (1jv2).

26.

ЛИГАНДЫ ИНТЕГРИНОВ
(молекулы клеточной адгезии,
Cell Adhesion Molecules)
ICAM-1
X-ray structure

27.

Слабые взаимодействия интегрин − ICAM усиливаются в 1000 раз,
когда лейкоцит «натыкается» на хемокин или другой активатор,
иммобилизованный на поверхности эндотелия.
Сильные взаимодействия с эндотелием позволяют лейкоциту
распластаться и ползти.
Просвет кровеносного сосуда
Лейкоцит
IL-8 (хкмокин)
Источник хемокинов активированные макрофаги, тучные
и другие клетки в очаге инфекции

28.

Активация лейкоцита (например, ИЛ-8)
приводит к активации талина внутри клетки (через PIP2),
который изменяет аффинность интегрина,
меняя положение β-цепи интегрина

29.

Изменение конформации интегрина приводит к
повышению аффинности связывания с лигандом в 1000 раз
(с ICAM-1 или с RGD-пептидом)
Figure 1.
The three overall integrin conformational states. The bent conformation has a closed headpiece and is low affinity. Extension at the α- and β-knees releases an
interface between the headpiece and lower legs and yields an extended-closed conformation also with low affinity. Swing-out of the hybrid domain at its interface
with the βI domain is connected through the βI α7-helix to rearrangements at the βI interface with the β-propeller domain that greatly (~1,000-fold) increase
affinity for ligand in the extended-open conformation. Similar interdomain rearrangements in αI integrins result in activating a binding site for an internal ligand,
Glu310 in αL, which pulls down the αI α7-helix to activate a similar increase in affinity (~1,000 to 10,000-fold) of the αL I domain for the ligand ICAM-1.
Although the integrin headpiece has highly preferred closed and open conformations, the lower β-legs are highly flexible, and thus we speak of “overall”
conformational states. This is symbolized by the dashed lower β-leg. Therefore, only very large separations between α and β TMD, such as induced by lateral
motion of β when its cytoplasmic domain is associated with the actin cytoskeleton, can be transmitted through the floppy β-leg to stabilize the high-affinity, open
headpiece conformation.
Curr Opin Cell Biol. 2012 February ; 24(1): 107–115. doi:10.1016/j.ceb.2011.10.004

30.

31.

Интегрин представляет собой редкий случай, когда
мембранная молекула сигналит в двух направлениях
Изнутри – наружу (Inside – out)
Внутри клетки сигнал с G-белка меняет таллин и актиновые филаменты,
что раздвигает ножки интегрина, повышая аффинность внеклеточной
части в 1000 раз
Снаружи – внутрь (Outside – in)
Высокоаффинное связывание с лигандом вызывает кластеризацию
интегрина, что формирует сигнал внутри клетки.
Лейкоцит не просто распластывается. Он сильно активируется («взрыв»
продукции ROS и других противоинфекционных веществ).

32.

Парацеллюлярный транспорт лейкоцитов через эндотелий
Лейкоцит (зеленый) протискивается между клетками эндотелия (PECAM –красный)

33.

Во время прохождения между эндотелиальными клетками
лейкоцит устанавливает контактные взаимодействия,
используя молекулы CD31, CD99 и JAM,
имитируя контакты между самими эндотелиальными клетками

34.

Прокатился за чужой счет
В эндотелиальной клетке есть резерв адгезионных
молекул для обновления контактов между соседними
клетками эндотелия – пузырьки с мембранными
молекулами PECAM, CD99, JAM (lateral border recycling
compartment, LBRC).
Лейкоцит «подзывает» эти пузырьки к месту своего
контакта с эндотелиальной клеткой и получает
необходимое количество мембранных молекул для
установления контактов с обеими эндотелиальными
клетками
Schematic view of the movement of the lateral border recycling compartment
(LBRC) during paracellular transmigration. (a) Constitutive recycling of the
LBRC is ongoing as the leukocyte locomotes toward the intercellular border. (b)
Upon reaching the apical side of the endothelial border, leukocyte
platelet/endothelial cell adhesion molecule (PECAM) engages endothelial cell
PECAM, which is enriched in plasma membrane at the cell borders (and in the
LBRC). (c) In cases of PECAM-dependent transmigration, leukocyte PECAM–
endothelial cell PECAM interaction triggers a signal (lightning bolt) that
redirects recycling of the LBRC to the site of leukocyte engagement. In cases of
PECAM-independent transmigration, some other interaction triggers this signal.
(d) Membrane from the interconnected vesicles of the LBRC moves to surround
the leukocyte. (e) Recruitment of the LBRC continues as the leukocyte crosses
the endothelial cell border. Endothelial cell thickness is exaggerated to allow
depiction of the LBRC and various signaling molecules. In reality, the
endothelial cell is ≤0.5 μm thick, and the leukocyte is ~7–10 μm in diameter.

35.

Трансцеллюлярный переход лейкоцитов сквозь эндотелий
Лейкоциты – зеленые, эндотелий красный (PECAM)
Желтые стрелки показывают движение лейкоцита (синий) внутри эндотелиальной клетки.

36.

Для прохождения сквозь эндотелиальную клетку лейкоцит использует
тот же трюк с LBRC (lateral border recycling compartment)

37.

Кроме прохождения слоя эндотелиальных клеток,
лейкоцит должен пройти сквозь базальную мембрану и
слой перицитов

38.

Состав базальной мембраны – протеогликаны, коллаген IV, ламинины
Везде
Кишечник
Панкреас
Почки
Печень
Селезенка
Костный мозг

39.

В стенке венулы базальная мембрана имеет небольшие дефекты
(matrix proteins low expression levels).
Под влиянием IL-1β дефекты увеличиваются. Именно в эти
микроскопические щели и выползают нейтрофилы.
Средний размер щели
8-10 кв. мкм (4 x 2 мкм)
После IL-1β щели увеличиваются
Средний размер щели
14-18 кв. мкм (5 x 3 мкм)

40.

Строение стенки венулы (поперечное сечение)
P
BM
E
Просвет
сосуда
Просвет
сосуда
Перициты (P) – особый тип клеток, они плотно обертывают все сосуды нашего
тела, образуя контакты с клетками эндотелия (E) и базальной мембраной (BM)

41.

На капиллярах перициты не образуют сплошного
слоя, но регулируют просвет капилляра, поскольку
могут сокращаться

42.

В стенке мелких вен (венула) между перицитами есть щели

43.

Из очага инфекции происходит диффузия веществ,
влияющих на ближайшие кровеносные сосуды
Небольшой кровеносный
Небольшой
сосудкровеносный
(венула)
сосуд (венула)
IL-1
IL-8
TNFα
Цитокины,
Цитокины,выделяемые
выделяемые
активированными
активированнымимакрофагами
макрофагами

44.

Клетки, активированные в очаге инфекции (повреждения),
действуют на ближайшие кровеносные сосуды
Эпителий
IL-1α
IL-1β
IL-6
IL-8
GM-CSF
Дендритная
клетка
Тучная клетка
Макрофаг
Цитокины
IL-1, TNFα
Фибробласт
Перициты
Эндотелий
венулы

45.

Перициты и клетки эндотелия активно участвуют
в траспорте лейкоцитов сквозь стенку венулы:
В ответ на цитокины IL-1, TNFα и другие сигналы из очага инфекции
перициты и клетки эндотелия сосудов усиливают экспрессию адгезионных молекул
для лейкоцитов и продукцию факторов хемотаксиса, привлекающих лейкоциты из кровотока
Экспрессия ICAM-1
Секреция хемокина CXCL1

46.

Прижизненная двухфотонная микроскопия: диапедез лейкоцитов
клетки эндотелия – синие, перциты – красные, лейкоциты - зеленые
Проникнув сквозь эндотелий (синий), лейкоцит оказался между индотелием и перицитами,
и еще долго ищет щель между перицитами

47.

Cell movement 4

48.

Перициты, активированные цитокинами,
значительно стимулируют выход лейкоцитов из кровотока
Количество лейкоцитов, прошедших через зону 40x500 мкм за указанное время

49.

Свершилось чудо: из целого сосуда вышли защитные клетки – лейкоциты.
Ни эритроциты, ни даже тромбоциты вместе с ними не вышли.
Следовательно, целостность стенки сосуда действительно была сохранена.
Лейкоциты вышли точно в том месте, где они нужны для защиты. Больше
нигде в организме этого не произошло. Очень полезное событие и очень
точное по локализации.
Мало того, в первый день вышли одни защитники, во второй – другие,
в третий – третьи. Это еще одно удивительное чудо.

50.

ВОЛНЫ МИГРАЦИИ КЛЕТОК В ОЧАГ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ИНФЕКЦИИ
Стимуляция
эндотелия
сигналами
SOS
Нейтрофилы
Лимфоциты
Моноциты
0
1
2
3
4
сутки

51.

Миниконкурс на лучшую идею, как устроить
очередное чудо – волны миграции разных клеток в разное время

52.

Для каждого типа клеток, циркулирующих в крови,
имеется специальный рецептор на эндотелии сосудов
R2
R3
R1
2
1
3

53.

Разные рецепторы адгезии выставляются на эндотелии
активированного сосуда не одновременно, а последовательно

54.

На разных типах лейкоцитов крови представлены
разные молекулы адгезии
R2
R3
R1
2
1
3

55.

Разнообразие интегринов
18 разновидностей α-цепи
+
8 разновидностей β-цепи
24 варианта интегринов:
α1β1, α2β1, α3β1, α4β1, α5β1, α6β1,
α7β1, α8β1, α9β1, α10β1, α11β1 αVβ1
αDβ2, αLβ2(LFA-1), αMβ2, αXβ2
αVβ3, αIIbβ3
Α6β4
αVβ5,
αVβ6,
αEβ7,α4β7
αVβ8
α
β

56.

Варианты интегринов на разных лейкоцитах
Тип клеток
Интегрины
Лиганды интегринов
Лейкоциты
(большинство типов)
LFA-1 (αLβ2)
ICAM-1, ICAM-2,
(ICAM-3)
Лейкоциты,
тромбоциты
VLA-5 (α5β1)
Фибронектин
Моноциты,
нейтрофилы
CR3
(αMβ2)
C3b, C4b, ICAM-1
Макрофаги
CR4
(αxβ2)
C3b, C4b, ICAM-1
Фагоциты,
лимфоциты
VLA-4 (α4β1)
VCAM-1,
фибронектин
Фибробласты,
Т клетки
VLA-1 (α1β1)
?
NK клетки
LPAM-1 (α4β7)
MadCAM-1,
VCAM-1
Активированные
Т клетки
VLA-2 (α2β1)
Коллаген
Многие типы клеток
VLA-6 (α6β1)
Ламинин

57.

ВОЛНЫ МИГРАЦИИ КЛЕТОК В ОЧАГ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ИНФЕКЦИИ
Стимуляция
эндотелия
сигналами
SOS
Нейтрофилы
Лимфоциты
Моноциты
0
1
2
3
4
сутки

58.

Млн.
клеток
3
Нейтрофильные гранулоциты
2
1
Последовательная
миграция гранулоцитов,
макрофагов и лимфоцитов
в очаг воспаления
(экспериментальное
воспаление в брюшной
полости мыши)
0
3
0
2
1
3
7
16
30
дни
1
3
7
16
30
дни
3
7
16
30
дни
Макрофаги
1
3
0
0
2
B1 лимфоциты
1
0
0
1

59.

Волны миграции NK, CD4 и CD8 лимфоцитов в ткань легкого
после инфицирования респираторно-синцитиальным вирусом
NK
CD8
CD4

60.

Необходимые составляющие выхода лейкоцитов из кровотока в ткань
1. Активирующий цитокин из очага инфекции должен достичь кровеносного
сосуда и оказаться иммобилизованным на его эндотелии.
2. Активирующие вещества (цитокины) должны вызвать экспрессию адгезионных
молекул на поверхности эндотелия.
3. Активирующие вещества (цитокины, гистамин) должны вызвать повреждение
плотных контактов (tight junctions) между клетками эндотелия
4. Лейкоцит должен найти активирующий цитокин на поверхности эндотелия,
активироваться, изменить интегрин, распластаться.
5. Лейкоцит должен почуять фактор хемотаксиса (тоже иммобилизован) и
неуклонно ползти к его источнику, развивая большое механическое усилие –
вспомните фильм хемотаксис с преодолением препятствия в виде пипетки.
6. Лейкоцит должен иметь молекулы, комплементарные молекулам межклеточных контактов,
чтобы на время встать в монослой эндотелия, как полноценный участник этого слоя.
7. Лейкоциту необходимы молекулы для взаимодействия с перицитом –
распластывание, движение, прохождение в щели между перицитами
8. Лейкоцит должен уметь проходить сквозь плотный волокнистый гель – базальную
мембрану, построенную из протеогликанов и фибриллярных белков. Нужны ферменты,
расплавляющие базальную мембрану. Пример – аминопептидаза (CD13), без которой
моноциты не могут выходить в ткань, в частности, в брюшную полость.

61.

62.

Регуляция проницаемости сосудов
для растворимых веществ

63.

Тучная клетка
Дилатация
Увеличение
проницаемости
для крупных молекул
Макрофаг
Дендритная
клетка
IL-1
IL-8
TNFα
Фибробласт

64.

Жидкая часть крови фильтруется в ткань через стенку капилляра, пополняя
тканевую жидкость водой, ионами и небольшими молекулами, газами.
Фильтрационное давление (ФД) в артериальной части капилляра 10 мм. рт. ст.
В конце капилляра гидростатическое давление снижено настолько,
что тканевая жидкость фильтруется обратно в кровь (реабсорбция).
Реабсорбционное давление (РД) в венозной части капилляра 5 мм. рт. ст.
Обмен жидкости через стенку капилляра. Стрелками обозначены направления движения
жидкости и изменения величины движущей силы по ходу капилляра.

65.

Фильтрационное давление (ФД) обеспечивает фильтрацию жидкости в
артериальном конце капилляра, в результате чего она перемещается из капилляров в
интерстициальное пространство. ФД является результатом взаимодействия
разнонаправленных сил: способствуют фильтрации гидростатическое давление крови
(ГДк = 30 мм рт.ст.) и онкотическое давление тканевой жидкости (ОДт = 5 мм рт.ст.).
Препятствует фильтрации онкотическое давление плазмы крови (ОДк = 25 мм рт.ст.).
Гидростатическое давление в интерстиции колеблется около нуля (т.е. оно несколько
ниже или выше атмосферного), поэтому ФД равно:
ФД = ГДк + ОДт - ОДк = 30 + 5 - 25 = 10 (мм рт. ст.)
По мере продвижения крови по капилляру ГДк снижается до 15 мм рт.ст., поэтому
силы, способствующие фильтрации, становятся меньше сил, противодействующих
фильтрации. Таким образом, формируется реабсорбционное давление (РД),
обеспечивающее перемещение жидкости в венозном конце изинтерстиция в
капилляры.
РД = ОДк - ГДк - ОДт = 25 - 15 - 5 = 5 (мм рт.ст.)
Соотношение и направления сил, обеспечивающих фильтрацию и реабсорбцию
жидкости в капиллярах, показаны на рисунке слева.
Таким образом, фильтрационное давление больше, чем реабсорбционное, но
поскольку проницаемость для воды венозной части микроциркуляторного русла выше
проницаемости артериального конца капилляра, то количество фильтрата лишь
незначительно превышает количество реабсорбируемой жидкости; излишек воды из
тканей удаляется через лимфатическую систему.

66.

Большое количество тучных клеток в непосредственной близости
от мелких кровеносных сосудов (кожа, ухо мыши)
Голубые – тучные клетки (окраска по рецептору гистамина)
Красные – клетки эндотелия кровеносных сосудов (CD31)
Зеленые – лимфатические сосуды
Mast cell modulation of the vascular and lymphatic endothelium
Christian A. Kunder,1Ashley L. St John,1,2 and Soman N. Abraham1-4
Blood. 2011;118(20):5383-5393

67.

Факторы, которые высвобождает
тучная клетка
Содержимое гранул:
гистамин, гепарин,
хондроитин-сульфат,
протеазы
Синтез de novo:
Цитокины:
ФНО-α, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-8
Активация фосфолипазы
Арахидоновая кислота
Циклоксигеназа
•простагландины
•тромбаксаны
Липоксигеназа
Лейкотриены
LTB4
LTC4
SRS-A
LTD4
LTE4

68.

Вещества, секретируемые тучными клетками
Substance produced by
mast cells
Preformed
Histamine
Tryptase
Chimase
Catepsin G
Serglycin-heparin PG
TNF
IL-8
VEGF
FGFβ
Eicosanoids
Luekotriene B4
Luekotriene C4
Luekotriene D4
Luekotriene E4
Prostaglandin D2
Prostaglandin E2
Platelet activating factor
De novo synthesis
TNFα
IL-1β
IL-6
CCL1
MCP1 (CCL2)
MIP1α (CCL3)
MIP1β (CCL4)
MIP2 (CXCL2)
Vascular
permeability
WPB
exocytosis
+
+
*
+
+
+
Chemoattraction
*
Adhesion
molecule
up-regulation
Angiogenesis/
Lymphangiogenesis
*
∆
+
∆
∆
*
∆
+
+
+
∆
+
∆
+
+
+
+
∆
+
+
+
+
∆/*
+
+
+
+
+
∆/*
∆/*
+
+
*
+
+
∆/*
∆
+
+
+
+
+
+
+
+
∆
+
+
+
∆
*
∆/*
∆

69.

Дефенсины вызывают дегрануляцию тучных клеток:
• действуют наномолярные концентрации дефенсинов
• дегрануляция происходит в течение 10-20 секунд
• критически зависит от положительных зарядов дефенсинов и
отрицательных зарядов сиаловых кислот гликокаликса тучной клетки.
Neutrophil Defensins Induce Histamine Secretion from Mast Cells:
Mechanisms of Action. - The Journal of Immunology, 1999, 163, 947-953.

70.

Гистамин
образуется в организме при декарбоксилировании
аминокислоты гистидина, катализируемого
гистидиндекарбоксилазой
Гистамин депонируется в тучных клетках в виде комплекса с гепарином,
свободный гистамин быстро деактивируется диаминоксидазой (гистаминазой)
либо метилируется гистамин-N-метилтрансферазой.
Im-CH2CH2NH2 + O2 + H2O →Im-CH2CHO + NH3 + H2O2
Конечные метаболиты гистамина — имидазолилуксусная кислота и Nметигистамин выводятся с мочой.

71.

Рецепторы гистамина
В организме существуют специфические рецепторы, для которых гистамин является
естественным лигандом. В настоящее время различают три подгруппы гистаминовых
(Н) рецепторов: Н1-, Н2- и Н3-рецепторы.
Тип
Локализация
Эффекты
H1 рецепторы Гладкие мышцы, эндотелий, центральная нервная система
(постсинаптические)
Вазодилатация, бронхоконстрикция, спазм гладкой
мускулатуры бронхов, раздвижение клеток эндотелия (и, как следствие, транссудации
жидкости в околососудистое пространство, отек и крапивница), стимуляция секреции
гормонов гипофизом.
H2 рецепторы Париетальные клетки желудка
Стимуляция секреции
желудочного сока.
H3 рецепторы Центральная и периферическая нервная система (пресинаптические)
Подавление высвобождения нейромедиаторов (ГАМК, ацетилхолина,
серотонина, норадреналина).

72.

Меченые декстраны различной длинны удобны для определения калибра
молекулярных «пор» в стенке кровеносных сосудов.
Декстран – полимер глюкозы.

73.

Прижизненный анализ проницаемости сосудов
кожи для меченых декстранов и альбумина
(двухфотонная микроскопия)
В условиях здоровой жизни сосуды кожи пропускают декстраны 20 и 40 килодальтон,.
Декстран 70 килодальтон и альбумин 65 килодальтон сквозь стенку сосудов не проходят

74.

Инъекция гистамина вызывает повышение проницаемости сосудов
даже для больших декстранов 2000 килодальтон.
Блокада H1-рецепторов отменяет эффект гистамина

75.

Гистамин повышает проницаемость пост-капиллярных венул
Intravital analysis of vascular permeability in
mice using two-photon microscopy
•Gyohei Egawa et al
•Scientific Reports, 3, 2013 doi:10.1038/srep01932
(A) Microvasculature in the ear skin. Arteriole (red), capillaries (green), and post capillary venules (blue) are shown. (B) Sequential images
after histamine injection. Elapsed time is shown in the bottom left of each image. Red arrows indicate initiation sites of leakage from
postcapillary venules. Some areas of postcapillary venules became undetectable thereafter (yellow arrowheads). (C) Kinetics of the MFI in the
area of arterioles (red), capillaries (green), and post capillary venules (blue) after histamine injection. Arrow denotes the timepoint of histamine
injection.

76.

Просвет мелкой вены

77.

Обширная область контакта двух клеток эндотелия
сформирована тремя видами молекулярных «замков» −
адгезионный, щелевидный и плотный контакты
Стенка венулы
Гистамин
Тучная клетка

78.

Действие гистамина на клетки эндотелия сопровождается нарушением
адгезионных и плотных контактов.
Гистамин действует через H1-рецепторы, ассоциированные
с сигнальными G-белками
Рецептор гистамина
Mehta D , and Malik A B Physiol Rev 2006;86:279-367
Protein complexes link zona occludens (ZO) to cytoplasmic signaling molecules and actin cytoskeleton. Tight junctions appear in transmission electron micrograph as ”kisses“
resulting from fusion of the outer leaflets of lateral membranes at endothelial junctions (inset). [Adapted from Predescu and Palade (719).] The cytoplasmic domains of
occludin and claudin bind ZO-1, which in turn associates with actin-polymerizing proteins, vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP), and spectrin (Spec) linking tight
junctions to the actin cytoskeleton. ZO-1 also binds α-catenin (α) and connexin-43 (CX43), which facilitate communication between tight junctions, gap junctions, and
adherens junctions. JAMs, by binding partitioning-defective protein (Par-6), Cdc42 (Cd), and atypical PKC isoform (PKCζ) recruit these signaling molecules to tight
junctions.

79.

Сигнальные пути, приводящие к нарушению контактов между клетками эндотелия
Сигнал через 7x рецептор
(хемокин, гистамин и др.)

80.

Проницаемость контактов между клетками эндотелия повышается
Из крови – в ткань ( в область вторжения инфекции) выходят
защитные вещества

81.

Какие крупные молекулы защитят от инфекции:
C-реактивный белок (~120 kD),
маннан-связывающий лектин (400-700 kD),
гамма-глобулины (150-900 kD)
альфа-глобулины (> 90 kD)
белки комплемента (~ 200-400 kD)

82.

В результате реакции воспаления из крови в очаг инфекции
вышло много защитных клеток и защитных макромолекул
Цитокины, выделяемые
активированными макрофагами
Небольшой кровеносный
сосуд (венула)

83.

Что здесь произошло?
Для чего?

84.

Помимо местных событий в инфицированной ткани
(выход из крови в ткань клеток, крупных молекул и воды),
в организме происходят системные изменения.
Они затрагивают весь организм и называются
системными признаками воспаления

85.

Цитокины из очага воспаления попадают в кровь.
Достигнув печени, они включают синтез дополнительных защитных веществ – маннансвязывающий лектин, С-реактивный белок, сывороточный амилоид.
Действуя на гипоталамус и сосудистое тело, цитокины вызывают повышение
температуры, вегетативные реакции (выделение пота, частое дыхание и сердцебиение)
Гипоталамус
Сосудистое тело
Гипофиз
С-реактивный
белок
TNFα
IL-1
CSF
IL-6
Маннан-связывающий
лектин
В костном мозгу цитокины включают продукцию
различных типов белых клеток крови (нейтрофилы,
моноциты, лимфоциты и др.).

86.

Системные эффекты цитокинов и других медиаторов воспаления
вовлекают в процесс защиты весь организм:
1.
Пирогенный эффект – повышение температуры тела
2.
Изменения в ЦНС и вегетативной нервной системе
3.
Изменения в эндокринной системе
4.
Продукция защитных клеток в костном мозге
5.
Продукция защитных белков в печени
6.
Гликонеогенез (превращение запасов жира в энергетические
субстраты)

87.

Общая логика воспаления
1. Реакция системная – задействован весь организм, но при этом
все делается для победы в очаге вторжения (Пришельцы в фокусе).
Попадание в цель очень точное.
2. Реакция каскадная со множеством звеньев, позволяющих
«раскручивать» большую защиту при малых инициирующих сигналах.
3. Реакция не специфична в отношении индуктора (причины). Однотипная
защита развивается против самых разных индукторов.
4. Реакция эффективная, но травматичная. Может наносить серьезные
повреждения собственным органам и тканям.
5. Реакция избыточная, с большим уровнем надежности (патрулирование
клетками и молекулами в пределах всего организма, хотя проблема
сосредоточена в относительно небольшом фрагменте тела).
6. Реакция регулируется во времени в очень широком диапазоне.
Быстрая защита (проницаемость для молекул) начинается в течение
минут. Медленная фаза – направленная миграция клеток развертывается в течение часов –десятков часов, и может продолжаться
многие месяцы и годы.