А.А. Ярилин - Иммунология (1112185), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Стволовые кроветворные клетки проходят3 стадии развития, различающиеся по способности восстанавливать кроветворение при переносе их облученным животным:– стволовые клетки длительного действия;– стволовые клетки короткого действия;– мультипотентные родоначальные клетки (рис. 2.1).48Глава 2.
Врожденный иммунитетLin:Sca:1+c:Kit+CD34:/loДД:КГСLin:Sca:1+c:Kit+CD34+Thy:1:КД:КСКLin:Sca:1+c:Kit+CD34+Thy:1+МППLin:Sca:1:c:Kit+CD34+Thy:1:IL:7Rα: ОМП Lin:Sca:1loc:KitloThy:1:IL:7Rα+ ОЛПLin:Sca:1:c:Kit+CD34+Thy:1:FcγR+ пГМРис. 2.1. Длительность пребывания основных миелоидных клеток в костном мозгу,крови и тканяхДля всех стадий характерен мембранный фенотип Lin-Sca-1+c-Kit+ [Lin —линейные маркеры; Sca-1 — антиген стволовых клеток (Stem cell antigen);c-Kit — лиганд фактора стволовых клеток SCF (Stem cell factor)]. Стволовыеклетки на 2-й и 3-й стадии развития несут на поверхности молекулу CD34.Этот маркер чаще всего используют в качестве идентификационного длявыявления стволовых клеток и их ближайших потомков. Для гемопоэтическихстволовых клеток человека характерно отсутствие линейных маркеров, наличие молекулы CD34 и отсутствие молекулы CD38.
Последняя появляется настадии коммитированных предковых клеток — общих лимфоидного (CLP) имиелоидного предшественников. В костном мозгу человека содержится 0,5–5%CD34+ клеток, только 1–10% из них лишены CD38, т.е. могут рассматриватьсякак кандидаты в стволовые клетки. Истинных стволовых клеток, т.е. клеток,способных длительно поддерживать гемопоэз in vitro или при пересадке в организм, значительно меньше — 1 на 104 Lin-CD34+ Thy-1-клеток.Стволовые клетки делятся медленно (около 5% находятся в S и G2фазах клеточного цикла; каждая клетка делится 1 раз в 30–60 сут).Жизнеспособность стволовых клеток обеспечивается стромальными клетками костного мозга, формирующими их нишу.
Большинство стволовыхкроветворных клеток расположено в эндостальной части костного мозга, атакже в синусоидах (соответственно — эндостальная и сосудистая ниши).Таких клеток мало в центральной части костного мозга. Основную роль вподдержании жизнеспособности и обеспечении функционирования стволовых клеток играют их контакты со специализированными остеобластаминиш. В зонах контакта происходит взаимодействие многих пар молекул,включая молекулы адгезии (интегрины и их рецепторы), мембранные цитокины (SCF и его лиганд, c-Kit), хемотаксические молекулы (хемокины иих рецепторы) и т.д. Роль растворимых факторов (цитокинов) в регуляциижизнеспособности и активности стволовых клеток невелика. Стволовыеклетки входят в клеточный цикл и дифференцируются только при ослаблении связи с нишей и утрате контактов с остеобластами.
Важная особен-2.1. Миелоидные клетки как основа врожденного иммунитета49ность стволовых клеток — сбалансированность процессов пролиферациии дифференцировки: на уровне популяции одна из дочерних клеток продолжает делиться, тогда как другая подвергается дифференцировке, то естьсозревает. В результате пролиферирующие клетки образуют как бы ствол, откоторого постоянно отделяются клетки, уходящие в дифференцировку.Дифференцируясь, стволовые кроветворные клетки дают начало двумосновным ветвям клеток крови — миелоидной и лимфоидной. Несколькосхематизируя, можно сказать, что эти ветви обеспечивают развитие клеток соответственно врожденного и адаптивного иммунитета. В этой главерассмотрим только миелоидный путь развития клеток крови, проиллюстрированный на рис.
2.2. Исходные клетки этого пути развития — общиемиелоидные предшественники. Они образуются как в эндостальной, так ив сосудистой нишах и отличаются от стволовых клеток отсутствием мембранной молекулы Sca-1, а от CLP — рецептора для IL-7.Из общего миелоидного предшественника происходят все клетки крови,кроме лимфоцитов. Рассмотрим только развитие клеток врожденного иммунитета по 3 линиям дифференцировки. Наиболее важная из них — гранулоцитарно-макрофагальная, или GM-линия. Она дает начало двум дочернимлиниям — моноцитарной (М-линия) и гранулоцитарной (G-линия). Вопросо развитии эозинофилов и базофилов до конца не решен.
Есть данные оналичии у них общего предшественника, дифференцирующегося впоследствии на эозинофильную и базофильную линии. С помощью традиционногоморфологического подхода выделяют несколько стадий развития миелоидных клеток: миелобласты, промиелоциты, миелоциты, метамиелоциты,палочкоядерные и сегментоядерные (зрелые) формы. Клетки на 2 последних стадиях в норме присутствуют в кровотоке. Накапливается все большесвидетельств, что традиционное представление гемопоэза в виде «дерева»не точно, поскольку описаны многочисленные отклонения от сложившейся схемы. Так, известны клетки-предшественники, общие для моноцитови В-лимфоцитов или моноцитов и Т-лимфоцитов.
Гемопоэзу свойственазначительная степень пластичности.Для дифференцировки миелоидных (как и любых других) клеток необходима экспрессия определенного набора факторов транскрипции. Этиядерные белки обладают сродством к конкретным последовательностямДНК в промоторных участках генов и, соединяясь с ними, обеспечиваютэкспрессию этих генов.
Обычно с промотором соединяется целый комплекстранскрипционных факторов, среди которых есть постоянно присутствующие (конститутивные) и индуцируемые факторы; некоторые из ниххарактерны для различных стадий развития клеток. Так, при миелопоэзедля большинства линий и стадий развития клеток выявлены относительноспецифичные для них транскрипционные факторы (см.
рис. 2.2). Например,экспрессия транскрипционного фактора Ikaros характерна для лимфоидной, но не миелоидной ветви гемопоэза. При миелопоэзе высокий уровеньэкспрессии фактора PU.1 необходим для развития клеток GM-линии, низкий уровень выявляют в клетках эозинофильного ряда, а в базофилах этотфактор отсутствует. Моноцитарный и гранулоцитарный ряды различаютсяскорее комбинацией транскрипционных факторов, чем наличием одногоспецифичного; нейтрофилы отличаются от моноцитов экспрессией разных50Глава 2.
Врожденный иммунитетKCK lkaros,PU.1 CBF,:cMyb, GATA1,2,3C/EBP,lL:3, lL:1GM:CSFОЛПlkaros+ОМП PU:1,C/EBPlkaros:пЭGM:CSFIL:5IL:3GM:CSFпМMaf,Jun,PU.1hiM:CSFG:CSFGM:CSFпГ C/EBPPu.1hiGM:CSFIL:4, TNFMErg1, PU.1,Bb, p53,C/EBPsМфC/EBPsМегпЭоБазGATA:1,PU:1C/EBP,пГМ C/EBP,PU:1hiM:CSFGM:CSFпМЭGATA:1G:CSFГRARs, PU.1,C/EBP:α и ε,GFI:1,мДКIcaros, IRF:2,RelB, STAT3,PU1, Gfi1рБазGATA1,2 MITFпЭоC/EBPloPU.1loGM:CSFIL:5SCF,IL:3SCFIL:9БазGATA:1,2MITFЭоC/EBPsloPU.1loTKGATAsMITFРис. 2.2.
Кроветворные стволовые клетки мышей и ранние этапы их дифференцировки. В прямоугольниках отмечены цитокины, ответственные за развитие клеток,в овалах — обозначения клеток и специфичных для них транскрипционных факторов. Обозначения клеток см. в текстеизоформ фактора C/EBP. Спектры дифференцировочных факторов базофилов и других миелоидных клеток крови не перекрываются.Незрелые кроветворные клетки легко подвергаются апоптозу. Для сохранения жизнеспособности им необходимо присутствие в микроокружениицитокинов. Основным цитокином, общим практически для всех миелоидных клеток, начиная от общего миелоидного предшественника, считают гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор2.1.
Миелоидные клетки как основа врожденного иммунитета51(GM-CSF). На ранних этапах миелопоэза сходную роль выполняет IL-3,называемый также полипоэтином. При созревании и специализации клетокдля сохранения жизнеспособности им необходимы линейно-специфические цитокины: для моноцитарного ряда — моноцитарно-макрофагальныйколониестимулирующий фактор (M-CSF), а для нейтрофильного — гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF).
Подобную роль приразвитии эозинофилов играет IL-5. Во всех этих случаях наряду с названными цитокинами роль фактора выживания и колониестимулирующегофактора выполняют GM-CSF и, в меньшей степени, IL-3. Базофилам дляразвития нужен комплекс факторов, в котором главную роль играет CSF.Между появлением гранулоцитарно-макрофагального предшественникаи его дифференцировкой на моноцитарно-макрофагальный и гранулоцитарный предшественники проходит около 5 сут — это один из самых длительных этапов миелопоэза.
Следующий этап — созревание — значительноотличается по продолжительности для моноцитов и гранулоцитов: если длясозревания моноцита необходимо 2–3 сут, то для созревания нейтрофильного гранулоцита — 10–12 сут. После созревания моноциты находятся вкостном мозгу еще сутки и затем покидают его, поступая в кровоток. Приэтом клетки сохраняют способность к делению и дальнейшей дифференцировке. Нейтрофилы остаются в костном мозгу в течение 1–2 сут и выходятв кровь не просто зрелой, а старой клеткой с ограниченными способностями, неспособной к делению, индуцированной экспрессии генов и синтезубелка.
Наиболее короткий промежуток времени требуется для развития вкостном мозгу эозинофилов (2–4 сут). Аналогичные данные для базофиловотсутствуют. Продолжительность пребывания различных миелоидных клеток в костном мозгу, кровотоке и тканях сопоставлена на рис. 2.3.Выход лейкоцитов из костного мозга в кровоток происходит вследствиеослабления взаимодействия хемокинов, выделяемых стромальными клетками костного мозга с рецепторами лейкоцитов.
Наиболее важный хемокин,удерживающий созревающие клетки в костном мозгу, — CXC12 (SDF-1 —Stroma derived factor 1, фактор стромальных клеток 1), распознаваемый рецептором CXCR4 (о хемокинах и их рецепторах см. раздел 2.3.2). Под влияниемколониестимулирующих факторов (гемопоэтинов) происходит ослаблениевыработки хемокинов и экспрессии их рецепторов, что позволяет созревшим клеткам покинуть костный мозг. Сегментоядерные (нейтрофильные иэозинофильные) лейкоциты пребывают в кровотоке менее 12 ч; моноцитыКлеткиРазвитиев КМЦиркуляцияв кровиМоноциты:Мф8–9 сут1–2 сут20–25 сут –месяцы/годыНейтрофилы18–20 сут7–10 ч3–5 сутЭозинофилы8–10 сут5–10 ч10–12 сутПребывание в тканяхРис. 2.3.
Схема миелопоэза с указанием цитокинов, ответственных за выживание иразвитие клеток и дифференцировочных факторов52Глава 2. Врожденный иммунитетциркулируют в течение нескольких дней. Затем клетки мигрируют из кровив ткани. Этот процесс регулируется хемокиновыми сигналами и происходит с участием молекул адгезии (селектинов, интегринов) и их рецепторов.В норме экстравазация лейкоцитов осуществляется по тем же законам, чтои при воспалении, но менее интенсивно в связи с меньшей проницаемостьюсосудистой стенки и более слабой хемокиновой стимуляцией.Длительность пребывания миелоидных клеток в тканях также существенно варьирует: для нейтрофилов и эозинофилов она значительно меньше,чем для моноцитов. Так, в тканях нейтрофилы живут всего 3–5 сут, эозинофилы — 10–12 сут, тогда как моноциты (точнее, макрофаги, в которыеони превращаются в тканевом микроокружении) могут находиться в тканяхдо нескольких лет (для разных субпопуляций макрофагов этот показательсущественно различается).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
