являются сиаловые кислоты, что обусловливает молекулярное разнообразие их форм.
При эндотелиально-лейкоцитарном взаимодействии отдельные молекулярные системы действуют комплексно, в определенной комбинационной последовательности. Коэкспрессия ФАТ и Р-селектина необходима для начального этапа адгезии нейтрофилов к стимулированному гистамином или тромбином эндотелию. Такая коэкспрессия обеспечивает специфичность данного взаимодействия, так как тромбоциты, например, имеют рецепторы для ФАТ, но не имеют их для Р-селектинов. Участие β2-интегринов повышает плотность адгезии, что очень важно, поскольку экспрессия Р-селектина осуществляется транзиторно. Комбинация молекулярных систем взаимодействия используется и для других гранулоцитов: эозинофилов и базофилов. Эозинофилы связываются с рецептором, относящимся к иммуноглобулинам (VCAM-1), который присутствует только на цитокинактивированном эпителии с помощью β1-интегрина (VLA-4), которого нет на нейтрофилах. Юстакринная роль ФАТ, вероятно, не ограничивается только начальными этапами адгезии. Поляризация нейтрофилов, стимулированных ФАТ, усиление функциональной активности β2-интегринов и повышенная чувствительность к действию хемотаксических факторов могут играть важную роль в процессе клеточной миграции
[Gasic A.C. et al.,1991, цит. 18].
Воспаление является очень динамичным процессом. Уже спустя 4 часа в воспалительном инфильтрате и сосудистом русле начинаются изменения: уменьшается число нейтрофилов и возрастает число мононуклеарных лейкоцитов. Изменения коррелируют со сменой адгезивных молекул, экспрессируемых эндотелиальными клетками. Если в начале воспаления экспрессируются адгезивные молекулы, участвующие во взаимодействии активного эпителия с нейтрофилами, то через 6-8 часов появляются рецепторы и адгезивные молекулы, относящиеся к суперсемейству иммуноглобулинов (ICAM-1; ICAM-2: VCAM). Это сопровождается взаимодействием с эпителием Т-лимфоцитов, мигрирующих в очаг воспаления. Они появляются в ответ на действие ИЛ-8 (как и нейтрофилы). Моноциты появляются в очаге воспаления еще позднее, так как не чувствительны к действию ИЛ-8, но реагируют на моноцитарный хемотаксический белок (МСР-1). ИЛ-1 и ФНОα стимулируют эндотелиальные клетки к синтезу данного белка. Активированные моноциты экспрессируют на поверхности β1-интегриновые молекулы, связывающиеся с иммуноглобулиновыми рецепторами. Кроме интерлейкинов и фактора некроза опухоли в очаге воспаления выделяется интерферон γ (ИФНγ), он усиливает экспрессию ICAM-1, особенно в поздние сроки воспаления (24-72 часа).
В процессе миграции, как и в процессе адгезии, также наблюдается взаимодействие лейкоцитов с эндотелием. Цитокины: ИЛ-1; ФНОα, ИФНγ; трансформирующий фактор роста β (ТФРβ) изменяют протеазно-
181
антипротеазный баланс в сторону увеличения активности протеаз, что приводит к повреждению белков базальной мембраны в очаге воспаления.
Межклеточные взаимодействия в процессах репарации
За повреждением экстрацеллюларного матрикса в ходе развития воспалительного процесса следует стадия репарации (восстановления). Данная стадия имеет некоторые особенности в различных тканях, но в общих чертах сходна с репарацией соединительнотканного экстрацеллюларного матрикса. Центральную роль в процессах репарации играют мононуклеарные клетки, поскольку они продуцируют медиаторы, вызывающие пролиферацию фибробластов и усиление ими продукции компонентов экстрацеллюларного матрикса (ЭЦМ). В зоне репарации также наблюдается скопление тромбоцитов, которые служат источником ТФРβ – ведущего цитокина репарации. Дегрануляция тромбоцитов и высвобождение ТФРβ сопровождаются развитием сложного процесса, включающего усиление хемотаксиса нейтрофилов, моноцитов и фибробластов, индукцию ангиогенеза, контроль продукции других цитокинов и различных медиаторов воспа-
ления [Wahl S. M. Et al., 1987; Barnard J.A., et al., 1990, цит.18]. Важная роль в процессах репарации принадлежит также Т-лимфоцитам, причем увеличение числа Т-клеток приводит к сдвигу соотношения супрессоры/хелперы в сторону Т-хелперов. Моноциты, активированные цитокинами Т-хелперов, выделяют фибриногенные цитокины, усиливающие пролиферацию фибробластов и синтез коллагенов.
Показано, что на пролиферацию фибробластов непосредственно оказывают влияние тромбоцитарный фактор роста (ТцФР) и ТФРβ, опосредованно, через стимуляцию продукции вторичных цитокинов и метаболитов арахидоновой кислоты, – ИЛ-1α и ИЛ-1β. ФНОα может вызывать как стимулирующий, так и ингибирующий эффект: низкие его концентрации активируют пролиферацию фибробластов, высокие – блокируют рост клеток
[Thorton S.C. et al., 1990, цит.18].
Для индукции синтеза элементов ЭЦМ, и, в частности коллагенов, в большей степени, чем межклеточные взаимодействия, необходимы медиаторы, выделяемые эффекторными клетками: макрофагами, тромбоцитами, лимфоцитами. ТФРβ является наиболее изученным фиброгенным агентом, стимулирующим экспрессию генов и синтез белков внеклеточно-
го матрикса [Sporn M.D., Roberts A.B., 1990, цит. 18]. Сообщения некото-
рых авторов свидетельствуют об усиливающем действии ФНОα на синтез коллагена, других – о противоположном действии.
Индукция ТФРβ синтеза компонентов внеклеточного матрикса приводит к появлению в зоне повреждения значительных количеств фибронектина и протеогликанов. В процессе иммунологического или механического повреждения в результате дегрануляции тромбоцитов и моноцитов/макрофагов происходит местное выделение ТФРβ и ТцФР. Тромбоци-
182
тарный фактор роста вызывает усиление экспрессии гена ТФРβ в клеткахмишенях и влияет на продукцию ими других цитокинов, таких как ИЛ-1, ФНОα, фактор роста фибробластов (ФРФ) и эпидермальный фактор роста (ЭФР). ТФРβ является мощным хемоаттрактантом для моноцитов/макрофагов. Инфильтрация зоны повреждения этими клетками приводит к дополнительной продукции ТФРβ и выраженному накоплению элементов внеклеточного матрикса. Одновременно ТФРβ блокирует процесс деградации ЭЦМ путем снижения синтеза протеолитических ферментов и увеличения уровня ингибиторов протеаз. ТФРβ усиливает также плотность интегринов и изменяет их качественное соотношение на поверхности клеток в сторону усиления адгезии к ЭЦМ [Ignotz R.A., Messague J., 1987, цит.18]. Все вышеперечисленные процессы способствуют репарации поврежденной ткани. Однако существует опасность чрезмерной активации продукции ЭЦМ и перерастания адаптивной реакции в патологическую, приводя к развитию фиброза или рубца. Спустя определенный период времени экспрессия гена ТФРβ в клетках зоны повреждения исчезает, уменьшается производство компонентов внеклеточного матрикса, и начинается процесс их деградации.
В обеспечении процесса репаративной регенерации важная роль принадлежит плазминоген/плазминовой системе, поддерживающей нормальную деградацию ЭЦМ. Разрушение ЭЦМ является двухэтапным процессом и начинается с ферментативного или химического повреждения (например, радикалами кислорода) с последующим эндоцитозом компонентов
иперевариванием их лизосомными протеазами, такими как катепсины. Серино- и металлопротеиназы играют важную роль на первом этапе, поскольку они активны при нейтральном значении рН и вовлекаются в плазминоген/плазминовый каскад. Металлопротеиназы (коллагеназы, желатиназы, стромолизин) способны катаболизировать все основные компоненты ЭЦМ и выполняют ведущую роль в его ремоделировании в норме и при заживлении ран.
Существуют многочисленные механизмы, контролирующие активность металлопротеиназ и действующие на различных уровнях, включая синтез и секрецию, активацию во внеклеточном пространстве вблизи субстрата, ингибирование комплексом активированных ферментов с естественными ингибиторами. Синтез и секреция проформ металлопротеиназ
иих ингибиторов регулируются некоторыми факторами роста, гормонами. Наиболее сильными индукторами служат ИЛ-1β и ФНОα.
Второй путь, контролирующий разрушение ЭЦМ металлопротеазами, определяется степенью превращения проферментов в их активные формы, которое осуществляется с помощью ограниченного протеолиза. Для коллагеназы этот процесс наиболее изучен: профермент с М. 52 кДа превращается в активную форму с М. 42 кДа. Активация приводит к конформационным изменениям, затрагивающим вовлечение цинка в интрамолекуляр-
183
ный протеолитический процесс. Естественными ингибиторами металлопротеиназ являются α2-макроглобулин и комплекс тканевых ингибиторных белков (TIMP)(третий путь регуляции) [18].
Канцерогенез. Межклеточные взаимодействия при опухолевом росте
R.A.Willis [1967] определяет опухоль как «патологическую массу ткани с чрезмерным, некординированным ростом, который сохраняется даже после прекращения действия факторов, его вызывающих». J.A.Ewing, H.C. Pilot [1986] дают определение злокачественного роста как «наследственно поврежденного автономного роста тканей». По мнению А.И.Струкова и В.В.Серова [1985], это «патологический процесс, характеризующийся безудержным размножением клеток, не подчиняющихся регуляторным влияниям организма» [цит.18].
Автономный, или бесконтрольный, рост – первое из основных свойств опухолей. Но автономность опухоли не следует понимать как полную ее независимость от окружающей среды, от организма-опухоленосителя. Опухолевые клетки должны получать питательные соединения и кислород для осуществления роста, пролиферации и инвазии. Если кровоснабжение опухоли ухудшается, в ней возникают зоны некроза, что сопровождается распадом тканей. Кроме того, опухолевые клетки все время испытывают влияние нормальных клеток, элементов ЭЦМ, иммунной системы, различных цитокинов. Сами опухолевые клетки тоже постоянно продуцируют различные метаболиты, токсические вещества, онкобелки, факторы роста, гормоны, воздействующие на организм, носитель опухоли.
В основе автономности опухолевых клеток лежит нарушение межклеточных взаимодействий за счет ауто-, пара- и эндокринных воздействий онкобелков и цитокинов (факторов роста, некроза опухоли, интерферонов). Одна из главных причин нарушений межклеточных взаимодействий при опухолевом росте – это геномные и/или эпигеномные перестройки в опухолевой клетке, ведущие к изменениям структуры и функции данной клетки. Характер нарушений межклеточных взаимодействий в опухоли постоянно меняется в ходе опухолевой прогрессии. При этом автономность опухоли достигает максимума на стадии метастазирования.
Ключевым вариантом повреждения генома клетки при ее злокачественной трансформации являются активация протоонкогенов и превращения их в активные клеточные онкогены. Активация протоонкогенов может осуществляться под действием различных канцерогенных факторов: вирусных, химических, физических и физико-химических.
Известны четыре основных механизма активации протоонкогенов[18]:
1.Активация при участии ретровирусов и реже ДНК-содержащих вирусов (паповавирусы). Вирусы интегрируют свои гены в ДНК клетки-хозяина и модулируют активность близлежащих протоонкогенов хозяина.
184
2.Транслокация участков хромосом, несущих протоонкогены. Это может приводить к контакту протоонкогенов с сильными модуляторами генной экспрессии.
3.Амплификация генов. Умножение копий протоонкогенов приведет к увеличению вероятности их активации в онкогены.
4.Точечные мутации. Они могут сопровождаться активацией прото-
онкогенов.
После активации онкогенов усиливается или начинается синтез белков, которые получили название онкобелков. Все известные онкобелки участвуют в передаче митогенных сигналов клеток с той лишь разницей, что могут действовать на различных этапах передачи ростового сигнала.
По функциональной активности и сходству с элементами митотической цепи сигналов все онкобелки можно подразделить на: (1) онкобелки – гомологи факторов роста (c-sis; int-r; k-fgt; c-erbB; c-neu); (2) онкобелки – гомологи рецепторов для факторов роста (семейство ras); (3) онкобелки, связанные с работой рецепторов – аналоги G-белков (src; fps; fes; abl; met); (4) онкобелки, передающие ростовые сигналы на ДНК (семейства fos; jun; myc).
Онкобелки способны стимулировать пролиферацию опухолевых клеток, включаясь в митотический цикл. Переход G0 в G1 контролирует “немедленно реагирующие” онкогены – семейства fos, jun. С-myc также действует на этот переход, но позже, а с-ras – на переход G1 в S и требует дополнительного действия факторов роста или активации генов двух первых семейств. Переход же G2 в М контролируется фактором промоции митоза (ФПМ), который представлен несколькими белками, не являющимися онкобелками. Однако один из белков ФПМ – Са2+-зависимая протеинкиназа (eds 2), активируется через фосфорилирование с участием онкобелка c-src.
Входе опухолевого роста происходят различные изменения в системе: фактор роста – чувствительная опухолевая клетка. Нередко в опухолях регистрируется усиление продукции факторов роста и одновременно синтез соответствующих рецепторов, что приводит к стимуляции роста опухоли по аутокринному механизму. Продукция факторов роста опухолевыми клетками может вызвать также активацию протоонкогенов и пролиферацию неопухолевых близлежащих клеток по паракринному пути.
Вклетках имеются гены – супрессоры деления клеток (антионкогены). Это прежде всего ген, кодирующий белок (фосфопротеин) р53. При мутации гена р53 или химической модификации белка р53, его связывания
вклетке – происходит стимуляция клеточного роста. В клетках также обнаруживаются белки, имеющие высокую степень гомологии с р53 – р63 и р73, которые в отличии от р53 экспрессируются лишь в избранных тканях и в определенные периоды развития [17]. Другим антионкогеном является ген Rb-1, одним из его продуктов – белок р105 Rb, который формирует комплекс с Т-антигеном онкогенного вируса SV-40 и с онкобелком EIA. Следовательно, не только потеря антионкогена, но и его супрессия приво-
185