Курсовая работа (т): Молекулярні механізми міжклітинної взаємодії еритроцитів у кровоносній системі в нормі та за умов гострого еритромієлозу

Молекулярні механізми міжклітинної взаємодії еритроцитів у кровоносній системі в нормі та за умов гострого еритромієлозу

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара

Факультет біології, екології та медицини

Кафедра біофізики та біохімії

Аналітичний огляд

з курсу: «Молекулярні механізми міжклітинної комунікації»

на тему: «Молекулярні механізми міжклітинної взаємодії еритроцитів у кровоносній системі в нормі та за умов гострого еритромієлозу»

Виконала:

студентка гр. БХ-14м-6

Кузьменко А. С.

Викладач:

д. б. н., проф. Ушакова Г. О.

Дніпропетровськ

ЗМІСТ

ВСТУП

. ТИПИ СКЛАДНИХ КОНТАКТІВ

. МІЖКЛІТИННІ КОНТАКТИ ЕРИТРОЦИТІВ:

.1 Міжклітинні взаємодії еритроцитів

.2 Компоненти якірних контактів еритроцитів

.3 Адгезивні білки еритроцитів

.4 Родина глікофоринів

.5 Представники інтегринової родини

.6 Протеїн CD 44

.7 Адгезивні компоненти системи білка Rac-1

.8 Білок смуги 3.1

.9 Анкірні білки еритроцитів

.10 Компоненти спектринового «цитоскелету» еритроцитів

.11 Щілинні контакти еритроцитів

.12 Рецепторно-опосередкована взаємодія (взаємодія типу «ліганд-рецептор»)

. ЗМІНИ ЕРИТРОЦИТАРНИХ КОНТАКТІВ ЗА УМОВ ГОСТРОГО ЕРИТРОМІЄЛОЗУ:

.1 Гемобластози

.2 Гострий еритромієлоз

.3 Патологія міжклітинних контактів при гострому еритромієлозі

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

еритромієлоз еритроцит білок

ВСТУП

Багатоклітинний організм - відкрита високоінтегрована система з комплексом прямих та зворотних зв'язків. Основна роль у підтримці цих зв'язків належить компонентам міжклітинної комунікації (МК). Прикладом може слугувати МК еритроцитів в нормі та при патології [6].

В залежності від виду контактуючих клітин виділяють гомофільні та гетерофільні контакти. Перші полягають у взаємодії однакових за походженням та структурно-функціональними особливостями клітинних рецепторів (наприклад, контактна взаємодія між однотиповими еритроцитами). Гетерофільні контакти утворюються між різними клітинами. Так, прикладом гетерофільного міжклітинного контакту є взаємодія глікофорину А еритроцитів з відповідними адгезивними молекулами ендотелію [1, 2, 6].

Згідно з структурно-функціональною класифікацією умовно виділяють наступні типи контактів: прості (паралельні, зубчасті і пальцеподібні контакти - інтердигітація) та складні (якірні, замикаючі/щільні, комунікативні/шілинні й контакти для передачі сигналів) контакти. Перший тип - це неспеціалізовані контакти-з'єднання плазматичних мембран двох сусідніх клітин на відстані 10-20 нм, за якого взаємодіють шари глікокаліксу обох клітин. Контактуючі поверхні можуть розташовуватися паралельно або утворювати взаємні впинання, коли вирости цитоплазматичної мембрани і цитоплазми однієї клітини занурюються у відповідні заглиблення сусідньої (зубчастий і пальцеподібний контакти) [1, 2].

Складні контакти - побудовані зі специфічних структур, які забезпечують комплексну взаємодію клітин між собою чи з міжклітинним матриксом. Характеристика складних контактів надається нижче, у першому розділі роботи [2].

1. ТИПИ СКЛАДНИХ КОНТАКТІВ

Складні контакти можуть бути щільними замикаюми (ізолюючими), якірними (зчеплювальними) та комунікаційними [6].

Щільний замикаючий контакт характерний для клітин епітеліальної вистилки травного тракту і епітелію залоз. При формуванні щільного контакту зовнішні шари мембран на окремих ділянках максимально зближуються, внаслідок чого стають непроникними для макромолекул та іонів; також спостерігається утворення одного суцільного пласта, який пояском оточує апікальні ділянки клітин [2].

Якірні, або зчеплювальні контакти утворюються за участю фібрилярних елементів цитоскелету (рис. 1).

Рис. 1. Адгезивні (якірні) контакти: 1 - плазматичні мембрани контактуючих клітин; 2 - молекули міжклітинної адгезії; 3 - анкірні білки; 4 - актинові філаменти

еритромієлоз еритроцит білок адгезивний

До цих міжклітинних з’єднань належать зчеплювальні стрічки, фокальні контакти та бляшки зчеплення, які пов’язуються з актиновими мікрофіламентами всередині клітини, а також десмосоми та напівдесмосоми, які з’єднуються з іншими елементами цитоскелету - проміжними філаментами [2, 3].

Зміцнення контакту між клітинами досягається шляхом формування десмосом - утворень цитоплазми двох сусідніх клітин, кожна з яких формує товсту пластинку прикріплення діаметром до 0,5 мкм. Між пластинками знаходиться міжклітинна щілина шириною 25-30 нм, заповнена електронно-щільною речовиною, утвореною молекулами інтегральних глікопротеїнів - десмоглеїнів. З боку гіалоплазми в зоні десмосоми розташовується електронно-щільний шар білка - десмоплакіну, в який вплітаються проміжні елементи цитоскелету. Десмосоми є характерними контактами епітеліальних, ендотеліальних клітин, кардіоміоцитів та інших клітин (рис. 2).

Рис. 2. Будова десмосоми

На відміну від десмосоми, що складається з двох пластинок прикріплення, напівдесмосома має лише одну таку пластинку і утворюється в місцях контакту епітеліальних клітин із базальною мембраною. На відміну від щільного контакту, всі типи зчеплювальних контактів є проникними для водних розчинів і не відіграють ніякої ролі в обмеженні дифузії [2].

Комунікаційні, чи щілинні, міжклітинні контакти є функціональними зв’язками клітинами. Через щілинні з’єднання клітини здійснюється прямий обмін хімічними речовинами між клітинами. До них належать нексуси та різні групи синапсів. Нексус - це спеціалізований клітинний контакт, який відзначається безпосереднім хімічним зв’язком між цитоплазмами клітин, коли плазмалеми сусідніх клітин зближені до відстані 2-3 нм і пронизані особливими часточками - конексонами, кожна з яких складається з 6 субодиниць із циліндричним каналом по центру [2, 3, 6].

У складі різних щілинних контактів нараховується від кількох одиниць до декількох тисяч конексонів. Через конексони утворюються наскрізні канали, які сполучають між собою внутрішні середовища контактуючих клітин. Нексуси містяться переважно в серцевій м’язовій тканині й забезпечують тісний метаболічний зв’язок між цитоплазмами контактуючих кардіоміоцитів (рис. 3).

Рис. 3. Загальний вигляд конексонів серця

Синапси - це спеціалізовані контакти між нейронами або між нейронами та м’язами, які служать для передачі збудження або гальмування в один бік від однієї клітини до іншої (рис. 4).

Рис. 4. Загальна схема будови синапсу

Синапси утворюються на термінальних ділянках відростків нейронів - дендритів та аксонів. Один нейрон за посередництвом синапсів може з’єднуватися з 10 000 нейронів. Міжнейронні синапси підрозділяються на електричні та хімічні (рис. 5).

А Б

Рис. 5. Будова хімічного (А) та електричного синапсів (Б): 1 - пресинаптичне закінчення; 2 - синаптична щілина; 3 - постсинаптична мембрана; М - мітохондрія

Мембрани клітин, що утворюють синапс, розділені міжклітинним простором - синаптичною щілиною шириною 20-30 нм, через яку передається інформація у вигляді медіаторів. Таким чином, різні типи міжклітинних контактів пристосовані до особливих функцій певних клітин [2, 3].

Трансмембранні взаємодії типу «ліганд-рецептор» - окремий різновид міжклітинних взаємодій, коли хімічний є первинним посередником <#"791494.files/image007.gif">

Рис. 6. Структура адгезивного контакту еритроцитів

2.3 Адгезивні білки еритроцитів

Ступінь адгезивної здатності еритроцитів, на відміну від інших форменних елементів крові, є найнижчим. Однак це зовсім не означає, що еритроцити взагалі не можуть утворювати якірних контактів з різними компонентами кровоносної системи [12].

До адгезивних білків еритроцитів відносять: глікофорини А, В, С і D, представники інтегринової родини (α2, α4, β1, β2, β4 та β7), гіалуронатзв'язуючий протеїн СD44, адгезивні компонети системи білка Rac-1, білок смуги 3.1 тощо [8, 11, 12].

Адгезивні білки приймають участь в утворенні як гомофільних контактів типу «еритроцит-еритроцит» (рис. 7) (глікофорин В), так і гетерофільних - «еритроцит-ендотеліоцит», «еритроцит-тромбоцит», «еритроцит-лейкоцит» (глікофорини А і D, васкулярний адгезивний білок першого типу або VASP-1, протеїн 3.1) тощо [3]. Велика кількість глікопротеїнів контактує з позаклітинним матриксом (фібрином, фібронектином, еластичними та колагеновими волокнами та ін) [11].

Рис. 7. Гомофільна взаємодія дискоцитів, яка в більшості випадків є глікофорин-В-опосередкованою

2.4 Родина глікофоринів

Назву „глікофорини" для позначення основних сіалоглікопротеїнів еритроцитарних мембран людини дав видатний науковець Марчезі у 1972 р.

Глікофорини є гетерогенною групою сіалоглікопротеїнів еритроцитарної мембрани, які відіграють важливу роль у формуванні структури глікокаліксу на поверхні еритроциту (рис. 8). Вони містять основну частину вуглеводів плазматичної мембрани еритроцитів і, таким чином, вносять найбільший вклад у формування якірних контактів, гідрофільних властивостей і негативного заряду поверхні клітини [11].

 А Б В

Рис. 8. Структура глікофорину А (А), глікофорину В (Б) та глікофорину С (В)

Великий вуглеводний компонент, експонований на зовнішньому боці клітинної мембрани, робить глікофорини головними імунологічними детермінантами поверхні еритроцитів. У глікофоринах містяться детермінанти груп крові MN, Ss, Ge, рецептори, які взаємодіють з поверхнею бактерій, вірусів (вірус грипу, реовірус), паразитів (малярійний плазмодій). Звідси випливає, що глікофорини здатні приймати участь не лише у міжклітинних контактах взаємодіях, а також можуть неспецифічно взаємодіяти з різними агентами екзогенного чи ендогенного походження [8].

Для глікофоринів мишей та людини показана здатність формувати гомофільні та гетерофільні контакти еритроцитів. Так, глікофорин-В (рис. 9), що є специфічним для клітин еритроїдного ряду, здатен утворювати гомофільний контакт типу «еритроцит-еритроцит», причому найбільш ефективно такий контакт формується між еритроцитами нормальної двоякоувігнутої форми (дискоцитами) [8, 11].

Рис. 9. Структура глікофорину В - основного компоненту гомофільної адгезії еритроцитів

Для сфероцитів, еліптоцитів, мікроцитів, дрепаноцитів, кодоцитів характерна слабка глікофорин-В-опосередкована гомофільна адгезія. Ехіноцити (еритроцитів, які мають різноманітні непостійні вирости чи пухирці), навпаки, формують дуже міцний гомофільний зв'язок як з клітинами подібної форми, так і з дискоцитами [6].

Глікофорини А та D відіграють важливу роль у забезпеченні гетерофільної адгезії еритроцитів з ендотелієм судин, тромбоцитами, лейкоцитами. Так, при проходженні еритроцитом кровоносного русла олігосахаридні ланцюжки позаклітинного домену глікофорину А постійно взаємодіють з молекулами васкулярного адгезивного білка першого типу (VASP-1), утворюючи непостійні зв'язки (рис. 10). VASP-1 експресується на ендотеліоцитах та деяких типах лейкоцитів [3].

Рис. 10. Гетерофільна взаємодія глікофорину А (позначений синім кольором) з VASP-1 (позначений жовтим кольором)

2.5 Представники інтегринової родини

Інтегрини - трансмембранні гетеродимерні клітинні рецептори, які взаємодіють з позаклітинним матриксом. Структурно інтегринові рецептори є облігатними гетеродимерами: кожен складається з однієї альфа- і однієї бета-субодиниці, побудованими з позаклітинного, трансмембранного і цитоплазматичного доменів. У ссавців відомо 19 альфа- і 8 бета-субодиниць. Інтегрини впливають на форму еритроцитів, їх рухливість. Вони беруть участь у регулюванні тривалості клітинного циклу еритроїдних клітин [15].

У еритроцитах відкриті такі ізоформі інтегринів як α2, α4, β1, β2, β4, β7 (рис. 11). Ці інтегрини утворюють контакти з екстрацелюлярним матриксом - фібриновими волокнами при зсіданні крові, колагеновими волокнами - при пошкодженні судин, фібрином - при міграції еритроцитів кровоносним руслом та ін. [12, 15].

 А                                  Б                                    В

Рис. 11. Тривимірні моделі інтегринів α2 (А), α4 (Б) та β7 (В)

В позаклітинних взаємодіях, окрім інтегринів, важливе місце посідають білки тензин, тензин-асоційована адгезивна кіназа Src, талін, вінкулін та α-актинін. Останній передає сигнал на спектрин-актинові філаменти еритроцитів [6, 8].

При активації інтегрини змінюють свою конформацію, при цьому сигнал передається через цитоплазматичний домен на білки злипання - тензін, талін і вінкулін. Тензін фосфорилюється під дією кінази Src, активується і передає сигнал на наступні компоненти каскаду. Сигнал від вінкуліна далі передається на α-актинін, потім - на актинові філаменти. Кінцевий результат процесу - реалізація клітинної відповіді на ключові стимули, що походять з екстрацелюлярного матриксу [4, 14].

2.6 Протеїн CD 44

CD 44 - інтегральний мембранний глікопротеїн, який відіграє важливу роль в клітинній адгезії та міграції (рис. 12). Є рецептором для гіалуронової кислоти, остеопонтину, колагену і матриксних металопротеїназ. Сіалофукозильована форма CD44 виявлена на еритроцитах і гематопоетичних клітинах. Сильний ліганд для E- і L-селектину [8].

Рис. 12. Тривимірна модель гіалуронатзв'язуючого протеїну CD44

Протеїн CD44 відіграє важливу роль у адгезивних взаємодіях лейкоцитів та молодих еритроїдних клітин. У випадку останніх має виражений вплив на їх проліферативну активність. Для зрілих еритроцитів він посідає другорядну роль [6, 8].

2.7 Адгезивні компоненти системи білка Rac-1

є цитозольним білком-ферментом, що належить до ролини малих ГТФаз (рис. 13). Приймає участь у трансдукції клітинного сигналу, шляхом взаємодії зі специфічними рецепторами, які приймають участь в адгезивних взаємодіях (див. рис. 13).

 А                                         Б