М.А. Пальцев, А.А. Иванов - Межклеточные взаимодействия, страница 3

Кардинальным свойством опухоли является способность к бесконтрольному росту, т. е. ее автономность. 3 основе автономности лежит взаимодействие между самими опухолевыми клетками, опухолеными клетками и элементами стромы, опухолевыми клетками и регуляторными системами и неизмененными тканями организмаопухоленосителя. При этом межклеточные взаимодействия нарушаются на разных уровнях: опухолевая клетка — опухолевая клетка, опухолевая клетка — компоненты внеклеточного матрнкса, ОПЯПЗЗГЕИФГ"кДЕТКа †'ИММУНДав РЕГУЛЯЦИЯ. НаИВЫСШИМ ВЫРажЕ- нием автономности опухоли служит де метастазипованне. При этом меняются адгезнвные свойства поверхности клеток опухоли, обнаруживается модификация интегриновых рецепторов, нарушается синтез компонентов внеклеточного матрикса.

Уникальную роль в патобиологии почечного клубочка играют мезангна.рйцые клетхд„которые благодаря своей лГйГйлизйцйи кой- ' тактируют не только с другими структурами почечного клубочка, но и с клетками крови. Мезангиальная клетка, с одной стороны, служит мишенью для действия ряда биологически активных медиаторов, а с другой стороны, играет роль эффекторной клетки, которая с помощью паракринного механизма влияет на соседние клетки и структуру мезангиального матрикса. Именно правильная оценка места мезангиальной клетки'в межклеточных взаимоотношениях, складывающихся в почечном клубочке, позволяет понять механизм развития того или иного вида повреждений почечного клубочка.

Таким образом, настоящая монография состоит как бы из двух частей. Цервая часть цйсвящецр„рЯщ~щ закономерностям и механизмам межклеточных взаимодействий (главы 1 и 2)з Во второй части (глава Я цд примере 'вдспалейия, репарации, опухолевого роста и гломерулонефрита показан характер нарушения межклеточцьа взаицодействий, лежащих в основе развития тех или иных патологических процессов.

1. ФАКТОРЫ МЕЖКЛЕТОЧНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Развитие, тканевая органиэация и функционирование многоклеточных организмов определяются совокупностью факторов межклеточного взаимодействия. Раскрытию механизмов межклеточных взаимодействий в наибольшей степени способствовали исследования, в результате которых было установлено существование низкомолекулярных медиаторов (глико)протеидной природы, образующих наряду с нейротрансмнттерами, зндокринными гормонами и аутокоидами самостоятельный класс — цитокины. Цитокины являются специализированными сигнальными молекулами, которые, как и адгезивные рецепторы клеток, молекулы внеклеточного матрикса и онкогены, обеспечивают межклеточные н клеточно-матриксные взаимодействия.

эмбриональное развитие, поддержание архитектоникиткйди, воспалительный и иммунный отвцхы, заживление ран — процессы, связанные как с межклеточным взаимодействием, так и контактами клеток с внеклеточным матриксом. Эти процессы влияют на дифференцировку и пролиферацию клеток„нх синтетическую активность. Ведется активное изучение поверхностных рецепторов клеток и их роли в обеспечении функционирования живого организма. 1.1. ЛДГЕЗИВНЫЕ МОЛЕКУЛЫ До недавнего времени все поверхностные адгезивные молекулы подразделялись традиционно на две группы: молекулы, обеспечивающие адгезию клеток к внеклеточному матриксу, и межклеточные молекулы, способствующие распознаванию и адгезии различных клеток. Однако последние исследования показали, что такое разделение искусственно. Многие клеточно-субстратные молекулы (например, интегрины) участвуют в межклеточной адгезии, а некоторые межклеточные молекулы способны связываться с внеклеточным матриксом.

Взаимодействия клетка — клетка и клетка — субстрат обеспечиваются различными семействами рецепторов. Наряду с клеточной адгезией к специфическим белкам внеклеточного матрикса и липидам на соседних клетках эти рецепторы влияют на многие процессы, включая рост и дифференцировку клеток. В настоящее время идентифицировано несколько семейств адгезивных рецепторов: интегрины — гетеродимерные молекулы, функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов, которые участвук1т в межклеточной адгезии и особенно важны в змбриогенезе, заживлении ран и иммунном ответе; селек- 1а тины, адгезивные молекулы, лектинподобный домен которых обеспечивает адгезию лейкоцитов к эндотелиальным клеткам; кадгерины — кальцийзависимые гомофильные межклеточные адгезивные белки; хоминговые рецепторы — молекулы, обеспечивающие попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань.

1.1.1. Семейство иитегрииов В последние годы привлекает особое внимание постоянно увеличивающаяся группа молекул, вовлеченных в межклеточную и клеточно-матриксную адгезию. Для этой группы Р. Хайнесом (1987), описавшим семейство интегральных мембранных рецепторов, которые через цитоскелет связывают одну клетку с другой или с внеклеточным матриксом, был предложен термин «интегрин». Участие этих рецепторов в клеточно-матрнксных и межклеточных взаимодействиях хорошо документировано в ряде обзоров [К!зЫ- шо(о Т. е! а!., 1989; Но88 Ь[., !989; АЫуаша Я.

К. е! а!., 1990; А!Ье!да 8. М., Воск С. А., 1990]. Интегрины представляют собой семейство гетеродимерных белков', молекула которых состоит из ковалентно связанных в- и [)-субъединпц, формирующих 'трансмеибпаниые белки. На первых этапах исследования эти рецепторы "были' подразделены на три группы, каждая из которых имела одну общую []-субъединицу ([]ь [)ь Вз), связанную с различными а-субъединицамн. Эти группы у р *: чьк;б*„«и.ч; к Фи тарные интегпины ([!2-тип, или семейство СО!1/СО!8), цитоадг/Ийины ([Гз-тип).

Однако результаты последних исследований показали, что имеется 7 различных В-субъединиц, а геномный анализ предполагает наличие до 15 таких субьединиц. Определенные асубъединицы могут комбинироваться с более чем одной р-субьединицей [А!Ьеда 8. М., Висй С. А., 1990; Но88 Ь[. е! а!., 1992] (рис. 1). Кроме того, большинство интегринов связывается более чем с одним лигандом. Это окончательно разрушило подразделение интегринов на подсемейства. Большинство данных о структуре интегринов получено в экстенсивных биохимических исследованиях мембранного глнкопротеидного (8р) комплекса 8р11Ь/1На тромбоцитов и при секвенировании ДНК-локусов, детерминирующих большинство интегриновых субъединиц [Р!!1!рз О.

В. е! а!., 1990]. Интегрин, как отмечалось, представлен двумя нековалентно связанными в- и [1-субъединицами. Обе субъединицы представляют собой интегральные мембранные гликопротеиды, аминокислотные концы которых формируют глобулярные экстрацеллюлярные домены, содержащие лигандсвязывающую область (рис. 2) [А!Ьеба 8. М., Виск С. А., 1990]. ~-Субъе[[ини~~ы всех интецзивзв схо:ки -Х1(змморва 46 —.48'/ аминокислотных йоследоватедьноСтей гомологичны и специфические структурные черты сохраняются у различймх ййЩлгживот.-. ных (млекопитающих, птиц, амфибий, насекомых) и грибов [Маг- Рис.

П Взвимодействне иитегриновын а- и р-субъединиц. сап1опю Е. Е., Нупез Е., 1988; Нею!ег М. Е., 19901; В-субъединица содержит четыре богатых цистеином последовательности и большую петлю на аминокислотном конце внеклеточного домена, стабилизи12ованнп2т2 анутрицецочечной дисульфидной связью. типичная р-субъединица имеет также нитевидный трансмембранный домен и короткий карбоксильный внутриклеточный домен. Хотя а-субъединицы более гетерогенны по своему составу, они сходны по структуре: большой глобулярный экстрацеллюлярный, простой трансмембранныи и короткий карбоксильный внутрицитоплазматический домены.

Экстрацеллюлярный домен а-субъединиц содержит Са'+-связывающую область. Некоторые из а-субъединиц состоят из тяжелых и легких цепей, связанных дисульфидными связями в экстрацеллюлярном домене. Взаимодействие интегринов с цитоскелетом и внеклеточным матриксом требует присутствия обеих субъединиц. Связь интегрийо2г с цитоскелетными филаментами актина осуществляется не непосредственно, а через талин, винкулин и другие молекулы, связанные с цитоскелетом. Как биохимические, так и молеку- 12 явыввния вконынвллюяярнма арман Трвнамвмбрвинвт номен нутринитоолвв ивтичвокна номен талин, виикулин, а-вктнн рис.

2. Структура типичной молекулы ~Ау/ут у l 11стФ интетрина. лярно-биохимические исследования продемонстрировали, что для связи интегрина с цитоскелетом необходим цитоплазматический домен р-субъединицы [Яо!апз]са а. е! а1., 1989; НауазЫ Ч. е! а!., 1990] . Связывание интегринов с их лигандами представляет собой катионзависимый процесс, протекающий с низкой аффинностью (1Π— ' М).

Связь возникает вблизи последовательности 135 — 155-го аминокислотного остатка [)-субъединицы с вовлечением а-субьединицы. Интегрины распознают специфическую аминокислотную последовательность в лигандах и связываются с ней. Хорошо изучена последовательность аргинин — гднцим =ВСПарагиновая кислота (кклР), выявленная в молекулах ряда матриксных белков (фибронектин, фибриноген, тромбосподин, витронектин, ламинин, коллаген 1 типа). Однако не все интегрины связываются с лигандами через ВОР-содержащие домены. Например, анрпрецептор связывается с вариабельной зоной (СБ-1) фибронектина, которая не содержит ВОР-последовательности [Остап Я;Ьн Нупез К. О., 1990] .

Общий признак всех а-субъединиц — наличие ца Ы-конце семи гомологичных тандемных последовательностей (от 1 до ЧП), состоящйх приблизительно из 65 аминокислотных остатков (рис. 3) [Но88 ]т(. е! а1., 1992]. Три (с Ч по ЧП) или четыре (с 1Ч по ЧП) домена (это зависит от особенностей а-субъединицы) содержат днвалентные катионные участки связывания. Поскольку активация интегринов является либо Са'+, либо Мйат-зависимой, двухвалентные катионы усиливают эффект связывания. Так„ЬРА-1 и ЧЬА-2 связывают Мйат, а ЧЬА-5 (фибронектиновый рецептор)— Са'+. Эти два иона могут действовать синергично, усиливая рецеп- Б-б Балкюяя -г- Малая цвл. л цмъ $Е:1к Эона рваювллвягы тряяамем- кк лрагевклмк 1нкъко бряккые Цатыкюкмв- в явюгарык Иъюя оывакке 1 цацек 1гюъко в ныкнарки юавгркквк1 яааквцовв гвлыкъц» р Чбквлцк Домел м.