Тромбоцит, проводник лимфоцита

Первой и самой важной функцией тромбоцитов (один из трёх типов клеток крови) является остановка кровотечений. При порезе или другом повреждении сосуда, тромбоциты, соприкоснувшись с местом повреждения,  активируются и начинают прилипать к появившемуся отверстию (адгезировать) и друг к другу (агрегировать). Тем самым в месте повреждения образуется тромбоцитарная пробка, которая, вдобавок, ещё и «цементируется» специальным гелем из белка фибрина. Вуаля, порез заделан, кровь не вытекает.

Однако существует и другой тип кровотечений. Любой чужеродный антиген, попавший в ткани, омываемые лимфой, в конце концов, может быть обнаружен в лимфоузлах. Именно туда и направляются лимфоциты, чтобы узнать о присутствующем патогенном микроорганизме или об усиленном росте каких-то клеток и понять какого рода антитела им нужно производить. Таким образом, лимфоциты переходят из кровотока в лимфоузлы. Делают это они в специально отведённых местах – посткапиллярных венулах с высоким эндотелием, просачиваясь между клетками эндотелия. Венулы с высоким эндотелием управляют циркуляцией лимфоцитов. Нарушения в этой системе  могут привести к тому, что, в случае воспаления (когда происходит усиленный трафик лимфоцитов), клетки эндотелия не в состоянии сомкнуться, и кроме лимфоцитов  в образовавшиеся «шлюзы» утекают эритроциты и остальные компоненты крови, т.е. происходит кровотечение.

Команда учёных из Медицинского исследовательского фонда Оклахомы (Oklahoma Medical Research Foundation) четыре года занималась изучением проблемы выхода лимфоцитов из кровотока. Вопрос состоял в следующем: почему выход лимфоцитов, довольно больших клеток крови, из кровотока не ведёт к кровотечению? По результатам проведённой работы была опубликована статья в журнале Nature. 

Для выяснения этого вопроса проводились эксперименты на нокаутных мышах. Нокаут (gene knockout) – выключение экспрессии (считывания) того или иного гена. Нокаут помогает выяснить, как отсутствие какого-либо белка отражается на организме.

Как и везде в биохимии, в обозначенной проблеме действует не одно вещество, а целая цепочка биохимических реакций, работающих по принципу последовательной сигнализации. Было известно, что белок кадгерин (англ. cadherin: calcium-dependent adhesion – кальций-зависимая адгезия) играет важную роль в биологии эндотелия, контролируя и организуя межклеточные соединения, и что он синтезируется клетками пресловутого высокого эндотелия. Однако не было известно, что является сигналом к его синтезу . 

Первой целью для нокаута был белок трансмембранный подопланин. Его функции до сих пор не были ясны, известно лишь, что он встречается во многих тканях и что он взаимодействует с рецептором на тромбоците. В частности, он экспрессируется фибро-ретикулярными клетками, окружающими высокий эндотелий. 

Исключение этого белка из организма привело к тому, что у мыши начались внутренние кровотечения. Приглушение трафика лимфоцитов же эти кровотечения прекратило. Стало ясно, что этот белок играет роль в регуляции миграции лимфоцитов.

Следующей целью для нокаута был рецептор для подопланина на тромбоците (CLEC-2). Аналогичным образом, отсутствие этого рецептора привело к кровотечениям. Когда в кровоток извне добавили тромбоциты дикого типа (wild type – неизменённые, встречающиеся в нормальном организме), кровотечения снова прекратились.

Связывание тех или иных веществ с рецепторами тромбоцитов ведёт к ответной реакции, одной из возможных реакций является секреция каких-нибудь веществ. Так и получается в этот раз: захват белка подопланина тромбоцитарным рецептором приводит к ответной секреции вещества  S1P (Sphingosine-1-phosphate), являющейся сигнальной молекулой для клеток высокого эндотелия.

Как показали дальнейшие эксперименты с нокаутными мышами, именно он служит сигналом к синтезу белка кадгерина, регулирующего межклеточные связи.

Таким образом, схему, по который происходит активация вещества, регулирующего адгезию клеток высокого эндотелия можно представить в таком виде:

Ретикулярные клетки: подопланин => тромбоциты рецептором CLEC-2 захватывают подопланин => тромбоциты: секреция S1P => венулы с высоким эндотелием: экспрессия кадхерина  => высокий эндотелий адгезирует

Важно отметить, что та функция, которую тромбоциты выполняют в случае с миграцией лимфоцитов, осуществляется по другому биохимическому пути, нежели когда тромбоциты заделывают механическое повреждение сосуда. В отличие от других сосудов, венулы с высоким эндотелием окружены не коллаген-содержащим матриксом (коллаген – сильный активатор свёртывания крови), а «рукавом» из фибро-ретикулярных клеток, который изолирует коллагеновые волокна. Таким образом, в данном случае система свёртывания крови не активируется.

На данный момент не ясно, мигрируют ли тромбоциты вместе с лимфоцитами или двигаются позади них. Но точно ясно, что взаимодействие тромбоцитов, фибро-ретикулярных клеток, секретирующих подопланин, и высоким эндотелием необходимо для предотвращения кровотечений в момент иммунных ответов в лимфоузлах, когда  трафик лимфоцитов особенно велик. Уже есть данные о связи между CLEC-2 сигнальным путём и геморрагией в коже и лёгких . Можно ожидать, что скоро появятся такие данные и для случаев воспаления в других тканях.

Как отмечает один из участников научной группы Лицзюнь Ся (Lijun  Xia), в результате работы могут появиться новые методы терапии геморрагий и заболеваний, связанных с сепсисом. Намечены и задачи на ближайшее будущее. Во-первых, уточнить, каким образом тромбоциты выходят за пределы сосуда, чтобы начать процесс адгезии.  Во-вторых, необходимо понять каков механизм выхода из кровотока других  иммунных клеток, нейтрофилов, не является ли он аналогичным  уже найденному механизму.

Пояснения к рис.2 (http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12501.html):