Главная
Новости
Статьи
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения




15.06.2021


15.06.2021


14.06.2021


13.06.2021


12.06.2021


12.06.2021


10.06.2021





Яндекс.Метрика

Тучные клетки

26.03.2021

Тучные клетки (также известные как мастоциты или лаброциты) — тканевые клетки миелоидного ряда, содержащие в цитоплазме базофильные гранулы с гистамином и гепарином. В отличие от базофилов, также содержащих базофильные гранулы, тучные клетки в норме никогда не выходят в кровоток. Тучные клетки участвуют в развитии воспаления, реакций гиперчувствительности первого (немедленного) типа, защите организма от многоклеточных паразитов и других патогенов, формировании гематоэнцефалического барьера и других процессах. Тучные клетки лежат в основе развития аллергии и анафилаксии.

Тучные клетки присутствуют в большинстве тканей и, как правило, располагаются вблизи сосудов и нервов. Они особенно многочисленны в тканях, залегающих на границе организма с внешней или внутренней средой.

Общая характеристика

Схема строения тучной клетки

Морфологически тучные клетки очень близки к базофилам в кровотоке. И тучные клетки, и базофилы содержат базофильные гранулы с гепарином и гистамином. Однако между двумя типами клеток есть и различия в строении: так, у тучных клеток ядро округлое, а у базофилов разделено на доли. Округлое ядро мастоцитов находится центрально, часто замаскировано цитоплазматическими гранулами. Тучные клетки и базофилы связываются с Fc-участками молекул иммуноглобулинов E (IgE), связавшими антиген (кросс-связывание), в результате чего запускается высвобождение содержимого гранул. Из-за сходства с базофилами тучные клетки иногда называют тканевыми базофилами. Кроме того, базофилы и тучные клетки происходят от одного и того же костномозгового предшественника, экспрессирующего CD34. Базофилы покидают костный мозг зрелыми, в то время как созревание тучных клеток завершается после их оседания в тканях. Место оседания тучных клеток может влиять на некоторые их свойства.

Тучные клетки присутствуют в большинстве тканей и, как правило, располагаются вблизи сосудов и нервов. Они особенно многочисленны в тканях, залегающих на границе организма с внешней или внутренней средой: коже, слизистой лёгких и пищеварительного тракта, а также в ротовой и носовой полостях и конъюнктиве. В подслизистом слое слизистых, дерме, серозных оболочках, селезёнке и периваскулярной соединительной ткани тучные клетки содержатся в количестве 104—106 на 1 г ткани. На гистологических препаратах тучные клетки легко визуализируются при помощи окрашивания толуидиновым синим или алциановым синим. Для тучных клеток характерен эффект метахромазии при окрашивании анилиновыми красителями из-за большого количества кислых радикалов протеогликанов.

Тучные клетки достигают 10—20 мкм в диаметре и имеют овальную форму с ворсинчатой поверхностью. Композиция молекулярных маркеров на поверхности тучных клеток выглядит как FcεRI+CD13+CD29+CD45+CD117+СD123+. FcεRI являются высокоаффинными рецепторами IgE. CD117 представляет собой рецептор для фактора стволовых клеток (SCF), а CD123 — рецептор для IL-3. Именно SCF и IL-3 являются основными факторами роста для зрелых тучных клеток. Также тучные клетки несут на своей поверхности рецепторы для компонентов комплемента C3b и C3d, что свидетельствует об их участии в реакциях врождённого иммунитета. Кроме того, тучные клетки несут MHC обоих классов, и благодаря наличию MHC класса II и CD86 тучные клетки функционируют как антигенпрезентирующие клетки, особенно в отношении Th2-клеток.

Главная морфологическая особенность тучных клеток — наличие в цитоплазме большого количества (от 10 до 150) базофильных гранул, состав которых существенно варьирует между разными видами тучных клеток. У всех мастоцитов в состав гранул входят вазоактивные амины (прежде всего, гистамин), хондроитинсульфаты A и C и/или гепарин (у некоторых видов, например, кроликов, в их состав также входит серотонин), а также разнообразные ферменты: протеазы, а также дегидрогеназа, пероксидаза, рибонуклеаза, гистидиндекарбоксилаза, и кислые гликозамингликаны. Среди протеиназ тучных клеток выделяют триптазы, близкие к трипсину по специфичности, химазы, сходные с химотрипсином по специфичности, и карбоксипептидазу A. Помимо указанных компонентов, в состав гранул тучных клеток могут входить АТФ, лизосомальные ферменты (β-гексозаминидаза, β-глюкуронидаза, арилсульфатазы), липидные медиаторы эйкозаноиды (тромбоксаны, простагландин D2, лейкотриен C4, фактор активации тромбоцитов), цитокины (TNF-α, основной фактор роста фибробластов, интерлейкин 4 (IL-4), фактор стволовых клеток (SCF), хемокины), активные формы кислорода.

У человека тучные клетки подразделяют на слизистые, или мукозные (тип t) и серозные (тип ct) на основании их локализации и наличия триптазы (t) или химазы (ct) в гранулах. Мукозные тучные клетки находятся в основном в подслизистом слое слизистых оболочек, а серозные — в серозных полостях, дерме, миндалинах. Оба типа мастоцитов образуются в костном мозге, но клетки t-типа в своем развитии зависят от тимуса. Серозные тучные клетки более долговечны, чем мукозные, и крупнее мукозных: их диаметр составляет 10—12 мкм против 5—10 мкм у мукозных. Главным ростовым фактором для обоих типов тучных клеток является SCF, для слизистых тучных клеток в роли кофактора выступают IL-3 и IL-4, для серозных — только IL-3. В слизистых тучных клетках преобладающим протеогликаном является хондроитинсульфат, в серозных — гепарин. Слизистые мастоциты, кроме того, интенсивнее экспрессируют FcεRI и содержат больше IgE в цитоплазме по сравнению с серозными. Преобладающим эйкозаноидом у слизистых тучных клеток являются лейкотриены, а у серозных — простагландины.

Активация

FcεR1 представляет собой высокоаффинный рецептор IgE на поверхности тучных клеток. FcεR1 — тетрамер из одной α-, одной β- и двух γ-цепей, соединённых дисульфидными мостиками. Сайт связывания IgE сформирован внеклеточной частью α-цепи, содержащей два домена, близких к иммуноглобулиновым. В состав β-цепи и каждой из двух γ-цепей входит активирующий мотив ITAM. Активирующий сигнальный каскад на FcεR1 запускается, когда ITAM в составе β- и γ-цепей фосфорилируются по остаткам тирозина.

Схема активации тучной клетки

Сигнальный путь, активирующийся при кросс-связывании FcεR1 с аллергеном при участии IgE, очень похож на тот, который запускается при активации лимфоцитов антигенами. С цитоплазматической частью β-цепи FcεR1 связана тирозинкиназа Lyn, и после кросс-связывания FcεR1 с аллергеном она фосфорилирует мотивы ITAM в β- и γ-цепях FcεR1. Другая тирозинкиназа, Syk, связывается с фосфорилированными ITAM в γ-цепях и активируется, фосфорилируя множество других белков и активируя их, тем самым увеличивая сигнал.

Среди белков, активируемых Syk, особенно важен белок LAT, который в результате фосфорилирования приобретает способность к взаимодействию со многими белками. В частности, фосфолипаза C гамма (PLCγ) активируется в результате связывания с LAT и катализирует расщепление фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата на инозитолтрифосфат (IP3) и диацилглицерин (DAG). IP3 повышает уровень ионов кальция в цитозоле, а DAG активирует протеинкиназу C (PKC). PKC фосфорилирует лёгкие цепи миозина, из-за чего базофильные гранулы приходят в движение и достигают контакта с клеточной мембраной. Далее гранула сливается с мембраной при участии белков SNARE, высвобождая наружу своё содержимое.

Активированные тучные клетки синтезируют и выделяют эйкозаноиды и цитокины. Среди эйкозаноидов в тучных клетках наиболее активно синтезируются лейкотриен C4 и {{нп5|простагландин E2||en|Prostaglandin E2]}. Образование эйкозаноидов контролирует цитозольный фермент фосфолипаза A2, который активируется при повышении концентрации кальция в цитозоле или фосфорилировании.

По спектру выделяемых цитокинов тучные клетки близки к T-хелперам 2 типа, или Th2-клеткам. Они продуцируют такие цитокины, как IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13, GM-CSF, а также провоспалительные цитокины IL-1, IL-8, IL-12, IL-18, IL-21, IL-23, TNF-α и гомеостатические цитокины IL-7 и IL-15. Также они вырабатывают TGFβ, ряд хемокинов и интерфероны основных типов. Большинство цитокинов тучные клетки синтезируют под действием внешних стимуляторов, и лишь IL-4, TNF и GM-CSF они выделяют постоянно. Кроме того, активированные мастоциты продуцируют ряд ростовых факторов: фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста фибробластов (FGF) и фактор роста нервов (NGF).

Функции

Тучные клетки принимают участие в развитии аллергических и анафилактических реакций. Высвобождение содержимого гранул при связывании Fc-участка антител IgE, связавших антиген, с рецепторами FcεRI на мастоцитах приводит к проявлению всех основных реакций гиперчувствительности немедленного типа. Дегрануляция не приводит к гибели клеток, и после выброса гранулы восстанавливаются. Также дегрануляция запускается при повышении внутриклеточной концентрации цАМФ и цитозольной концентрации ионов кальция. Благодаря наличию паттернраспознающих рецепторов TLR2, TLR3 и TLR4 тучные клетки могут напрямую распознавать патогены и характерные для них молекулы. Кроме того, за счет специальных рецепторов на тучных клеток их могут активировать некоторые компоненты комплемента.

Гистамин, входящий в состав гранул тучных клеток, вызывает расширение посткапиллярных венул, активирует эндотелий и повышает проницаемость сосудов. Выделение гистамина приводит к локальной эдеме (набуханию), покраснению, увеличению температуры и поступлению других иммунных клеток в очаг активации мастоцитов. Гистамин также деполяризует нервные окончания, что вызывает болевые ощущения.

Тучные клетки имеются в головном мозге человека, где взаимодействуют с нейроиммунной системой. В головном мозге мастоциты обнаруживаются в структурах, обеспечивающих передачу висцеральных сенсорных сигналов (например, болевых) или осуществляющих нейроэндокринные функции, а также в гематоэнцефалическом барьере. Они присутствуют в стебельке гипофиза, эпифизе, таламусе, гипоталамусе, области area postrema в стволе мозга, сосудистом сплетении, а также мозговых оболочках. В нервной системе тучные клетки выполняют те же основные функции, что и в остальных частях тела: они задействованы в аллергических реакциях, реакциях врождённого и приобретённого иммунитета, аутоиммунных реакциях и воспалении. Кроме того, тучные являются главными эффекторными клетками, на которые воздействуют патогены через ось «кишечник—мозг».

В пищеварительном тракте слизистые мастоциты находятся рядом с сенсорными нервными окончаниями. Когда они подвергаются дегрануляции, они высвобождают медиаторы, активирующие висцеральные афферентные нейроны и повышают экспрессию мембранных ноцицепторов в них, связываясь с соответствующими рецепторами на поверхности нейронов. В результате этого процесса могут развиться нейрогенное воспаление, висцеральная гиперчувствительность и нарушения перистальтики кишечника. Активированные нейроны выделяют нейропептиды, такие как вещество P и CGRP, которые связываются с соответствующими рецепторами на тучных клетках и запускают их дегрануляцию, приводящую к выделению таких веществ, как β-гексозаминидаза, цитокины, хемокины, простагландин D2, лейкотриены и эоксины.

Развитие

Общий предок тучных клеток находится в костном мозге, а окончательная дифференцировка предшественников этих клеток происходит в селезёнке. Далее в кровоток выходят предшественники тучных клеток, у человека имеющие фенотип CD13+CD33+CD34+CD38+CD117+. Из кровотока предшественники мастоцитов мигрируют в ткани (наиболее интенсивно — в слизистую кишечника), где их дифференцировка завершается. Главные ростовые факторы тучных клеток — SCF и IL-3, кофакторами выступают IL-4, IL-9, IL-10 и фактор роста нервов (NGF). В слизистых оболочках для развития тучных клеток необходим IL-33. Тучные клетки весьма долговечны (срок жизни исчисляется месяцами и годами) и в зрелой форме сохраняют способность к делению.

Эволюция

Тучные клетки имеются у представителей всех классов позвоночных животных. Рецепторы FcεRI тучные клетки приобрели, по-видимому, на поздних этапах эволюции, поскольку антитела IgE имеются только у млекопитающих. Триптаза и гистамин имеются в гранулах тучных клеток уже у костистых рыб, и именно у них тучные клетки оформились в том виде, в каком они присутствуют у высших позвоночных. Клетки, от которых, возможно, произошли мастоциты, были идентифицированы у асцидий. Эти клетки содержат гистамин и гепарин и выполняют защитные функции. Кроме того, структурно к тучным клеткам близки некоторые гемоциты членистоногих. Первые тучные клетки, вероятно, появились около 450—500 млн лет назад у последнего общего предка круглоротых, хрящевых рыб и высших позвоночных.

Клиническое значение

Выделяют группу заболеваний, известных как расстройства активации тучных клеток (англ. mast cell activation disorders). К ним относят нарушения со стороны иммунной системы, не связанные с заражением патогеном и имеющие схожие симптомы, связанные с несвоевременной активацией тучных клеток. Классификация расстройств активации тучных клеток и их диагностические критерии были предложены в 2010 году.

Тучные клетки лежат в основе развития аллергии и анафилаксии. Преимущественно с активацией тучных клеток связаны многие формы кожных аллергических реакций и аллергических реакций со стороны слизистых. Тучные клетки играют ключевую роль в развитии астмы, экземы, чесотки, аллергического ринита и аллергического конъюнктивита. Для устранения симптомов аллергии часто применяют антигистаминные препараты, блокирующие связывание гистамина с нервными окончаниями. Препараты на основе кромоглициевой кислоты блокируют кальциевые каналы, необходимые для дегрануляции тучных клеток, благодаря чему стабилизируют мастоциты и предотвращают выделение гистамина и других медиаторов. Антагонисты лейкотриенов, такие как монтелукаст и зафирлукаст, блокируют действие лейкотриенов и находят всё большее применение в устранении симптомов аллергии. При анафилаксии происходит резкое и мощное высвобождение содержимого гранул тучных клеток в организме, что может привести к смерти. Мастоциты связаны с развитием некоторых аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит и буллёзный пемфигоид.

Повышенное количество тучных клеток и их CD34+ клеток-предшественников приводят к развитию состояния, известного как мастоцитоз. Часто мастоцитоз связан с мутациями гена, кодирующего CD117 — рецептор SCF. Иногда из тучных клеток развиваются опухоли — мастоцитомы, при которых в организме накапливается избыточное количество медиаторов, содержащихся в гранул тучных клеток. Мастоцитомы часто встречаются у кошек и собак. С тучными клетками связаны некоторые другие неоплазии, в частности, чрезвычайно агрессивные тучноклеточная саркома и острый тучноклеточный лейкоз.

История изучения

Тучные клетки впервые описал Пауль Эрлих в 1878 году в своей докторской диссертации, где он также охарактеризовал их гранулы. Эрлих ошибочно решил, что тучные клетки питают окружающие ткани, поэтому назвал их Mastzellen (от нем. Mast — откармливать). Впоследствии было показано, что тучные клетки функционально относятся к иммунной системе.