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

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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

2014

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ТИПИ СКЛАДНИХ КОНТАКТІВ

2. МІЖКЛІТИННІ КОНТАКТИ ЕРИТРОЦИТІВ:

2.1 Міжклітинні взаємодії еритроцитів

2.2 Компоненти якірних контактів еритроцитів

2.3 Адгезивні білки еритроцитів

2.4 Родина глікофоринів

2.5 Представники інтегринової родини

2.6 Протеїн CD 44

2.7 Адгезивні компоненти системи білка Rac-1

2.8 Білок смуги 3.1

2.9 Анкірні білки еритроцитів

2.10 Компоненти спектринового «цитоскелету» еритроцитів

2.11 Щілинні контакти еритроцитів

2.12 Рецепторно-опосередкована взаємодія (взаємодія типу «ліганд-рецептор»)

3. ЗМІНИ ЕРИТРОЦИТАРНИХ КОНТАКТІВ ЗА УМОВ ГОСТРОГО ЕРИТРОМІЄЛОЗУ:

3.1 Гемобластози

3.2 Гострий еритромієлоз

3.3 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).

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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 передачі інформації від керівної ланки або регулятора до об'єкту управління. Цей рецептор може бути функціонально пов'язаний з системою мембранних білків - вторинних посередників передачі інформації. Приклад - аденілатциклазна сигнальна система [8]. 

2. МІЖКЛІТИННІ КОНТАКТИ ЕРИТРОЦИТІВ

2.1 Міжклітинні взаємодії еритроцитів

Для еритроцитів характерні наступні типи контактів: якірні, щілинні й комунікативні взаємодії типу «ліганд-рецептор». До якірних контактів відносять гомофільні (еритроцит-еритроцит), гетерофільні (еритроцит-ендотеліоцит, еритроцит-тромбоцит тощо) та контакти з позаклітинним матриксом (фібрином, протеїном С, розчинним фібронектином та волокнами фібрилярних колагенів 3, 5 і 10) [8, 11].

2.2 Компоненти якірних контактів еритроцитів

Власне адгезивні контакти еритроцитів побудовані з трьох основних білкових компонентів: адгезивного білка, який або знаходиться на поверхні плазматичної мембрани клітин і причленовується до неї за допомогою так званого якоря (глікозилфосфатидилінозитолу чи гідрофобної амінокислотної прив'язки), або пронизує мембрану наскрізь один чи декілька разів (в цьому випадку він має трансмембранний та цитоплазматичний домени); анкірного білка, що з'єднує цитоплазматичний домен адгезивного білка з цитоскелетними структурами, розташованими у цитоплазмі клітини; компонентів цитоскелету, які, приймаючи сигнал від адгезивного білка через адаптерний протеїн, модулюють структурно-функціональну активність клітинних субкомпонентів (рис. 6) [4, 5].

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].

Дослідження, проведені з використанням цільної крові мишей, собак, кішок, морських свинок та інших тварин, а також людини, демонструють протилежне: на плазматичній мембрані еритроїдних клітин у різних тварин виявлено різні білкові молекули-учасники клітинної адгезії. Мова про них піде далі [14].

До адгезивних білків еритроцитів відносять: глікофорини А, В, С і D, представники інтегринової родини (б2, б4, в1, в2, в4 та в7), 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].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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 б2, б4, в1, в2, в4, в7 (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].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

А Б В

Рис. 11. Тривимірні моделі інтегринів б2 (А), б4 (Б) та в7 (В)

В позаклітинних взаємодіях, окрім інтегринів, важливе місце посідають білки тензин, тензин-асоційована адгезивна кіназа Src, талін, вінкулін та б-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 б-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].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

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

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).

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

А Б

Рис. 13. Тривимірні моделі білка Rac-1 та його специфічних адгезивних рецепторів

Адгезивні компоненти системи білка Rac-1 сприймають сигнал з позаклітинного матриксу та передають його на білок Rac-1, а також відповідають за структурно-функціональну стабільність гетерофільних контактів еритроїдних клітин [8].

Активований рецепторними взаємодіями, протеїн Rac-1 взаємодіє з G-білками, запускаючи каскад «ввімкнення» аденілатциклази, протеїнкіназ та компонентів цитоскелету. Ці процеси лежать в основі ефективної реалізації клітинних процесів еритроцитів [6].

2.8 Білок смуги 3. 1

Білок смуги 3.1 - важливий адгезивний, цитоскелетний і транспортний протеїн еритроїдних клітин. Є учасником процесів регуляції роботи цитоскелету еритроцитів. Делеція гену білка смуги 3.1 робить мембрану еритроциту ригідною і захищає останні від проникнення малярійних плазмодіїв у клітину [8, 11].

Протеїн смуги 3.1 - це транспортний трансмембранний білок. Його поліпептидний ланцюг пронизує бішар кілька разів. Його молекулярна маса близько 100 кДа і містить невеликий вуглеводний залишок, який виступає на зовнішній поверхні клітини, приймаючи участь у здійсненні як гомофільної так і гетерофільної адгезії еритроцитів [6].

Білок забезпечує також ефективне перенесення кисню еритроцитами з легенів до тканин і вуглекислого газу з тканин до легень, регулюючи потік іонів через мембрану клітин (виконує транспортну функцію і є одночасно іонним каналом) [6, 10].

При пошкодженні судин з метою запобігання крововиливу у навколишні тканини, активується система молекулярних процесів зсідання крові. Дослідження показали, що важливу роль тут відіграє адгезивна взаємодія протеїну смуги 3.1 і глікофорину С еритроцитів з манозовмісними моносахаридними одиницями фібрину. Тобто, експериментальні дані свідчать про участь білка смуги 3.1 у системі коагуляційного гемостазу [8].

2.9 Анкірні білки еритроцитів

До анкірних білків еритроїдних клітин відносять: еритроцитарний анкірин (анкірин-R), аддуцин, білки смуг 4.1, 4.2. 4.5 і 4.9, дематин, тропомодулін і тропоміозин. Анкірин-R має спеціальний серин-збагачений адаптерний домен і зустрічаються не лише у цитоплазмі еритроцитів, а також експресується в скелетних м'язах, епітелії та неровій системі [4].

Анкірні білки еритроцитів кодуються спеціальними групами генів, що можуть активуватися/інактивуватися у відповідь на дію різноманітних білкових факторів росту та інтерлейкінів. Так, гени анкірину, що кодують синтез відповідного білка, активуються під дією фактору росту нейронів (ФРН), інсуліноподібних факторів росту-1 та 2 (ІФР-1 і ІФР-2), протизапальних цитокінів (ІL-4, IL-10) тощо. Ці гени задіяні у процесах диференціювання стовбурових клітин еритроїдного ряду [4, 6, 8].

Головна функція анкірних білків - трансдукція сигналу від цитоплазматичного домену адгезивного білка на спектрин-актинові компоненти «цитоскелету» (рис. 14) [8].

Рис. 14. Фрагмент еритроцитарної мембрани з адгезивними, анкірними і цитоскелетними компонентами якірних контактів

2.10 Компоненти спектринового «цитоскелету» еритроцитів

Основними компонентами спектринового «цитоскелету» є спектринові нитки (побудовані з білка спектрину) та актинові олігомери (див. рис. 14).

Спектрин - це білок «цитоскелету», який вистилає внутрішню сторону плазматичної мембрани еритроцитів й багатьох інших типів клітин. Еритроцити ссавців є стандартним об'єктом для дослідження спектринового «цитоскелету» [4].

Спектриновий «цитоскелет» складається з великої кількості мономерів димерного спектрину. Останній спектрин формується бічними зв'язками бl і вl-мономерів, потім димери сполучаються попарно, утворюючи тетрамер. З'єднання «кінець в кінець» цих тетрамерів за участю коротких актинових філаментів утворює гексагональну чи петагональну сітку [6].

Приєднання спектринового «цитоскелету» до внутрішньої сторони клітинної мембрани здійснюється опосередковано, через взаємодію з трансмембранними білками і анкірином [8].

Актинові філаменти - утворені комплексами мономерів глобулярного актину (G-актину), поєднаними нековалентно у короткі олігомерні ланцюжки (див. рис. 14). Ці філаменти разом зі спектриновими нитками представляють єдиний спектрин-актиновий «цитоскелет». Останній визначає структурно-функціональні властивості еритроцитів [8, 10].

2.11 Щілинні контакти еритроцитів

Пряма міжклітинна комунікація через щілинні контакти відіграє важливу роль в контролі та координації функціональної активності еритроцитів. На поверхні еритроцитів щілинні контакти були відкриті та описані зовсім недавно. Раніше вважали, що ці контакти не можуть утворюватися на поверхні еритроїдних клітин, оскільки останні не мають константних мембранних точок дотику з судинним руслом. Тому ще й зараз панує думка, що для утворення щілинних контактів необхідна одночасна наявність поєднаних мембран двох контактуючих клітин [9].

В еритроцитах та інших форменних елементах крові щілинні контакти (рис. 15) складаються з одного чи кількох коннексинних протеїнів СХ37, Сх40, СХ43 та СХ45. Вони необхідні для забезпечення процесів переміщення поживних речовин з плазми крові чи ендотелію судин до еритроцитів [9].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 15. Загальний вигляд щілинних контактів еритроцитів

Конексини -- це білки із молекулярною масою 25--50 кДа, що перетинають мембрану чотири рази. Шість таких молекул формують гексагональний циліндр -- напівканал або конексон, який має діаметр приблизно 7--8 нм і просвіт шириною в 1,5 нм. Щілинний контакт складається із великої кількості таких каналів [2].

Щілинні контакти є достатньо динамічними структурами і можуть швидко утворюватись, руйнуватись та змінюватись. Дослідження із флуоресцентно міченими конексинами показали, що нові конексони постійно додаються на периферії щілинного контакту, а старі забираються із середини та руйнуються. Час півжиття одного конексона становить кілька годин. Нові конексони додаються шляхом злиття мембранних везикул із плазмалемою, після чого вони мігрують в її площині поки не досягнуть периферії нексуса і не сполучаться із конексонами на сусідній клітині. Таким чином у плазматичні мембрані постійно існує невелика кількість неспарених конексонів, які за нормальних умов підтримуються у закритій конформації.

2.12 Рецепторно-опосередкована взаємодія (взаємодія типу «ліганд-рецептор»)

Полягає в афінній взаємодії ліганду (гормону тощо) зі специфічними рецепторами клітини, на яку направлена дія ліганду. Приклад - взаємодія еритропоетину та остеопонтину з відповідними рецепторами гормонів гемопоетинового ряду. Рецептори локалізовані на поверхні мембрани еритроїдних клітин (рис. 16) [2, 8].

Рис. 16. Структура еритропоетинового рецептору

Ростові фактори (фактор росту клітин крові), інтерлейкіни, фактор некрозу пухлин (ФНП-б і в), фактор трансформації росту-в (ФТР-в) та інші сполуки взаємодіють з відповідними рецепторами еритроїдних клітин. Це модулює процеси активації внутрішньоклітинних посередників та реалізацію клітинної відповіді (рис. 17) [8].



Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 17. Рецепторно-опосередкована взаємодія еритропоетину і відповідного рецептору на поверхні еритробласту (попередника еритроциту)

В наш час проводяться нові дослідження, пов'язані з вивченням ліганд-опосередкованих взаємодійеритроїдних клітин з гормонами та цитокінами, які впливають на їх проліферацію й диференціацію.

3. ЗМІНИ ЕРИТРОЦИТАРНИХ КОНТАКТІВ ЗА УМОВ ГОСТРОГО ЕРИТРОМІЄЛОЗУ

3.1 Гемобластози

Гемобластози - пухлинні (неопластичні) захворювання кровотворної та лімфатичної тканини. Гемобластози поділяють на системні захворювання - лейкози, а також регіонарні - лімфоми [5].

Відмінності між лейкозами та лімфомами полягають не лише в наявності чи відсутності системності ураження. У заключній стадії лімфоми дають генералізовані метастази, в тому числі й у кістковий мозок. Однак при лейкозах кістковий мозок вражається первинно, а при лімфомах -- вторинно, у результаті метастазування. При лейкозах пухлинні клітини, як правило, ідентифікуються у крові, тому в літературі використовується термін для позначення лейкозів, запропонований ще Рудольфом Вірховим -- «лейкемія» [1, 5].

До лейкозів відносять таке захворювання як еритромієлоз, за якого відбувається трансформація мієлоїдних стовбурових клітин-попередників еритроїдного ряду. В залежності від ступеня вираженості клінічних проявів й тяжкості процесу розрізняють гострий (швидкий та генералізований прояв хвороби) і хронічний (повільний ремітуючий перебіг) еритромієлози. Нижче піде мова про зміни міжклітинних комунікацій клітин еритроїдного ряду при гострому еритромієлозі [7].

3.2 Гострий еритромієлоз

Розвиток еритромієлозу починається з малігнізації однієї стовбурової або напівстовбурової еритроїдної клітини, що дає початок пухлинним клітинним клонам (рис. 18). Еритромієлоз має моноклональне походження, яке підтверджується експериментальними та клінічними даними по виявленню у всіх пухлинних клітинах одного і того ж хворого хромосомної абберації [5, 10].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 18. Гістологічний зріз тканини кісткового мозку, ураженої еритромієлозом

Гострий еритромієлоз (хвороба Ди Гульєльмо) - це одна з форм еритромієлозу, що характеризується наявністю в крові великої кількості ядерних клітин-попередників еритроцитів - еритро- і нормобластів, а також клітин зі специфічними «виростами», схожих на ехіноцити (рис. 19).

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 19. Загальний вигляд малігнізованої клітини з «виростами» при гострому еритромієлозі

Гострий еритромієлоз зустрічається у дорослих та дітей після проходження курсу хіміотерапії чи опромінення у зв'язку з лікуванням мієломної хвороби, лімфогранулематозу, еритремії. Частіше всього цей варіант еритромієлозу є індукованою хворобою, а не захворюванням спонтанного виникнення [13].

У більшості випадків гострий еритромієлоз маніфестує повільно наростаючою анемією, що супроводжується легкою іктеричністю шкірних покривів та склер [10].

Іноді картина периферичної крові носить алейкемічний характер, проте у міру прогресування захворювання відбувається лейкемізація, й у кров потрапляють еритрокаріоцити та/або бласти. Лейко- та тромбоцитопенія нерідко мають місце з початку захворювання, але іноді з'являються й пізніше. Рівень білірубіну, як правило, трохи підвищений за рахунок його непрямої фракції [13].

На відміну від інших форм гострого лейкозу, виявлення яких базується на ідентифікації у пунктаті кісткового мозку атипових бластів, постановка діагнозу гострого еритромієлозу не вимагає серйозних перепон. Проте сам пунктат при гострому еритромієлозі нерідко стає загадкою [1].

Морфологія еритроцитів при хворобі Ди Гульєльмо буває різною. Як правило, недивлячись на анемію, пойкілоцитоз й анізоцитоз можуть бути відсутніми. Анізоцитоз є не дуже різким у порівнянні із В12-дефіцитною анемією. Немає характерної для останньої полісегментації нейтрофілів. Тим не менш, гігантизм й патологічні зміни елементів гранулоцитарного ряду є можливими. Нерідко визначається гіперхромія еритроцитів та збільшення до 1,2-1,3 кольорового показника [5, 7].

3.3 Патологія міжклітинних контактів при гострому еритромієлозі

Насамперед, у малігнізованих клітин при гострому еритромієлозі клітин знижується експресія таких адгезивних білків як глікофорини В і С, проте зростає рівень глікофоринів А та D. При цьому утворюються непостійні утворення - пухирці (рис. 20), бляшки, фібрили, що суттєво зміною адгезивну здатність трансформованих клітин [7].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 20. Специфічні глікофоринові пухирці на поверхні малігнізованої еритроїдної клітини

Внаслідок підвищеної експресії глікофорину А зростає локальна адгезивна здатність пухлинних клітин, тобто підсилюється їх контакт з іншими елементами кровоносної системи. Однак послаблюється утворення гомофільних еритроцитарних контактів, внаслідок чого трансформована клітина «не впізнає» собі подібних. Експресія глікофорину В знижена у 10 разів у порівнянні з нормальними дискоцитами [5].

Під адгезивною здатністю малігнізованих еритроїдних клітин розуміють локальне нерівномірне зростання щільності адгезивних контактів на поверхні цих клітин та їх здатність до інвазії у межах кровоносної системи. Такі клітини гіперпродукують «пухлинні» зчеплюючі «стрічки», за допомогою яких взаємодіють з нормальними еритроцитами, лейкоцитами та ендотеліоцитами [10].

Трансформовані еритромієлоїдні клітини характеризуються зниженням експресії еритроцитарного анкірину та зростанням кількості аддуцину, тропомодуліну та протеїнів смуги 4.2 і 4.9. Це порушує типову гексогональну структуру спектринової сітки, в результаті чого вона утворює у деяких місцях цитоплазми непостійні ламелярні «вирости» (рис. 21). Останні відповідають за переміщення еритромієлоїдних клітин кровоносним руслом [13].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 21. Утворення спектринових «виростів» малігнізованою клітиною

Спектринова дефектна сітка набуває так званої дисгексагональної (рис. 22) чи диспентагональної конфігурації, при якій виникають поперечні примембранні філаментні тяжі замість типових поздовжніх. При цьому поверхня еритроцитарної мембрани викривлюється, формуючи вищезгадані «вирости». Число таких виростів на одну малігнізовану клітину може досягати від декількох десятків до декількох сотень чи навіть тисяч. Проте ці утворення непостійні: швидко руйнуються та виникають знову [5].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 22. Дисгексагональна ламелярна спектринова сітка

В результаті формування спектринових «виростів» порушується також просторова структура гемоглобіну, локалізованого у цитоплазмі еритроцитів. В результаті він набуває відкритої аглобулярної конформації і втрачає здатність зв'язувати кисень та вуглекислий газ. Під дією лізосомальних протеїназ дефектний гемоглобін розщеплюється на окремі олігопептидні фрагменти, які, врешті-решт, катаболізуються до вільних амінокислот. Надмірна кількість останніх активує специфічні білки-репресори, котрі з'єднуються з тандемними повторами гемоглобінових генів та блокують їх експресію. Інгібується і синтез ферментів порфіринового обміну [10].

Окрім якірних контактів спостерігається дисбаланс у функціонуванні конексинів. Пухлинні мієлоїдні клітини мають «дефектні» конексинні канали, що, у свою чергу, унеможливлює транспорт поживних речовин до клітин. Показано, що у культурі малігнізованих еритроїдних клітин знижується експресія конексинів Сх 37, 40, 43 і 45. При інтраперитонеальному/внутрішньовенному введенні лабораторним щурам препаратів цих клітин у тварин розвивався гострий еритромієлоз та мієломна хвороба, при цьому екзогенні трансформовані клітини впливали на утворення щілинних та/чи адгезивних контактів у нормальних клітин [9, 13].

Паралельно з пригніченням синтезу конексонів формуються специфічні для малігнізованих еритромієлоїдних клітин порові комплекси, які все ж забезпечують притік глюкози та інших низькомолекулярних метаболітів у цитоплазму. До складу порових комплексів входять такі компоненти: коровий білок, який контролює відкриття та закриття пори; білкові «люмени», які формують пору; білкові фібрили («ніжки»), що з'єднують «люмени» з коровим білком (рис. 23).

Рис. 23. Структура порового комплексу малігнізованої еритроїдної клітини: 1 - коровий білок; 2 - білкові люмени; 3 - білкові «ніжки»

Змінюються також і рецепторно-опосередковані взаємодії. Малігнізовані клітини починають продукувати власні фактори росту, які впливають на ріст інших трансформерів, а також впливають на структуру прилеглих кровоносних судин. Остання умова необхідна для забезпечення притоку поживних речовин до пухлини. Натомість трансформери частково (іноді - повністю) втрачають типові для нормальних еритроїдних клітин еритропоетинові, остеопонтинові та інші рецептори. При цьому їх проліферація може у деяких випадках навіть не залежати від продукованих організмом гормонів [6, 10].

Міграція малігнізованих еритромієлоїдних клітин кровоносним руслом забезпечується спеціальними адгезивними виростами та спектриновими лямелярними структурами. Під час міграції пухлинні клітини продукують специфічні серинові протеїнази та глікозидази, що руйнують молекули прилеглих тканин. Це полегшує транспорт та метастазування пухлин у різні відділи організму [5, 7, 8].

Осідання пухлин з наступним метастазуванням відбувається у тих ділянках кровоносного русла чи тканинах, де виникають просторові перепони для подальшого переміщення трансформованих клітин. Цей аргумент лежить в основі принципу «вузького» місця, який розкриває осередки локальної, регіональної чи генералізованої проліферації клонів пухлини. Принцип пояснює причини метастазування пухлин у ті чи інші осередки організму [5, 10].

Середня тривалість життя хворих з гострим еритромієлозом в основному становить близько півроку, кожен п'ятий доживає до 18 місяців. Презупинити прогресування хвороби та отримати виразну позитивну динаміку показників крові на фоні цитостатичної терапії зазвичай не вдається [13].

ВИСНОВКИ

Міжклітинна комунікація еритроцитів відіграє ключову роль у забезпеченні їх структурно-функціональної активності.

Основними типами міжклітинної комунікації еритроцитів є якірні контакти і взаємодії типу «ліганд-рецептор». Певне місце відводиться також щілинним контактам, нещодавно відкритим на поверхні еритроцитів.

В організації якірних контактів еритроцитів приймають участь адгезивні й анкірні білки та компоненти спектринового «цитоскелету».

Структура міжклітинних контактів клітин еритроїдного ряду порушується при різних гемобластозах, зокрема гострому еритромієлозі.

У малігнізованих клітин при гострому еритромієлозі клітин знижується експресія таких адгезивних білків як глікофорини В і С, проте зростає рівень глікофоринів А та D. Це призводить до утворення неспостійних структур - пухирців, бляшок та виростів зчеплення.

Трансформовані еритромієлоїдні клітини характеризуються зниженням експресії еритроцитарного анкірину та зростанням кількості аддуцину, тропомодуліну та протеїнів смуги 4.2 і 4.9. Це призводить до виникнення дисгексагональної чи диспентагональної спектринової сітки з подальшим формуванням дефектних викривлень еритроцитарної мембрани.

Окрім дефектних якірних контактів для пухлинних мієлоїдних клітин характерна наявність «дефектних» конексинних каналів, що, у свою чергу, порушує традиційний транспорт поживних речовин до клітин.

Транспорт поживних речовин у малігнізовані клітини забезпечується специфічними поровими комплексами, побудованими з корового білка, білкових люменів і білкових «ніжок».

Малігнізовані клітини продукують власні фактори росту, які впливають на ріст інших клонів пухлини, а також модулюють структуру прилеглих кровоносних судин. При цьому утраснформерів відзначається часткова або повня відсутність типових еритроцитарних рецепторів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Патологическая анатомия. Курс лекций. Под ред. В. В. Серова, М. А. Пальцева. -- М.: Медицина, 1998.

Ченцов, Ю. С. Общая цитология [Текст], 3-е изд. М., 1995. 

A dimeric crystal structure for the N-terminal two domains of intercellular adhesion molecule-1 / J. M. Casasnovas, Т. Stehle, J. H. Liu [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. - 1998. - Vol. 95. - № 8. - Р. 4134-4139.

Adducin forms a bridge between the erythrocyte membrane and its cytoskeleton and regulates membrane cohesion / W. A. Anong, Т. Franco, Н. Сhu [et al.] // Blood. - 2009. - Vol. 114. - № 9. - Р. 1904-1912.

Сhanges in gene expression profile in two multidrug resistant cell lines derived from a same drug sensitive cell line / M. A. Moreira, C. Bagni, M. B. de Pinho [et al.] // Leuk. Res. - 2014. - Vol. 38. - № 8. - Р. 983-987.

Cho, W. Membrane-protein interactions in cell signaling and membrane trafficking. / W. Cho, R.V. Stahelin // Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. - 2005. - № 34. - Р. 119-151.

Enhancing Cancer Registry Data for Comparative Effectiveness Research (CER) Project: Overview and Methodology / V. W. Chen, C. R. Eheman, C. J. Johnson [et al.] // J. Registry Manag. - 2014. - Vol. 41. - № 3. - Р. 103-112.

Evans, E. A. Detailed mechanics of membrane-membrane adhesion and separation. II. Discrete kinetically trapped molecular cross-bridges / Е. А. Evans // Biophys. J. - 1985. - Vol. 48. - № 1. - Р. 185-192.

Figueroa, X. F. Gap Junctions in the Control of Vascular Function / Х. F. Figueroa, В. R. Duling // ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING. - 2009. - Vol. 11. - Р. 1-16.

Notch signaling: switching an oncogene to a tumor suppressor / C. Lobry, P. Oh, M. R. Mansour [et al.] // Blood. - 2014. - Vol. 123. - № 16. - Р. 2451-2459.

Structure of a sialo-oligosaccharide from glycophorin in carp red blood cell membranes / T. Aoki, К. Chimura, H. Sugiura [et al.] // Membranes (Basel). - 2014. - Vol. 4. - № 4. - Р. 764-777.

Takada, Y. The integrins / Y. Takada, X. Ye, S. Simon // Genome Biol. - 2009. - Vol. 8. - № 5. - Р. 215.

Treatment Patterns and Prognostic Indicators of Response to Therapy Among Patients With Chronic Myeloid Leukemia in Australia, Canada, and South Korea / J. Whiteley, S. Iyer, S. D. Candrilli [et al.] // Curr Med Res Opin. - 2014. - Р. 1-59.

Ulyanova, T. Stage-specific functional roles of integrins in murine erythropoiesis / Т. Ulyanova, S. M. Padilla, Т. Papayannopoulou // Exp. Hematol. - 2014. - Vol. 42. - № 5. - Р.404-409.

Uotila, L. M. Integrin CD11c/CD18 б-chain phosphorylation is functionally important / L. M. Uotila, М. Aatonen, C. G. Gahmberg // J. Biol. Chem. - 2013. - Vol. 288. - № 46. - Р. 33494-33499.

Размещено на Allbest.ru