12. Krążenie limfocytów

- mechanizmem ułatwiającym rozpoznawanie antygenu przez dziewicze limfocyty jest ograniczenie trasy ich wędrówki

- komórki te krążą pomiędzy obwodowymi narządami limfatycznymi ale nie mają możliwości wnikania do tkanek obwodowych

- jednocześnie do węzłów, kępek Peyera czy też śledziony nieustannie docierają komórki dendrytyczne, które w obwodowych narządach limfatycznych prezentują dziewiczym limfocytom antygeny pochodzące z cząstek fagocytowanych i endocytowanych w różnych tkankach i we krwi

- dziewicze limfocyty muszą rozpoznać antygen aby przeżyć

- w krążeniu przebywają krótko (małe szanse na spotkanie antygenu), całe godziny i dni w narządach limfatycznych starając się odnaleźć komórki dendrytyczne prezentujące określony antygen

- rozpoznanie antygenu pobudza proliferację, często zwiększa powinowactwo receptorów, a następnie indukuje różnicowanie w komórki efektorowe lub limfocyty pamięci

- limfocyty które rozpoznały antygen zyskują możliwość wnikania do tkanek obwodowych!

- wędrują do tkanek z których pochodzą antygeny przez nie rozpoznane (cz.adhezyjne - receptory zasiedlania na powierzchni limfocytów i adresyny naczyniowe na komórkach śródbłonka, również chemokiny)

Ryc 12.1

Etapy przechodzenia limfocytów przez ścianę naczynia

- limfocyty opuszczają naczynia głównie w wyspecjalizowanych miejscach, te miejsca to:

• żyłki z wysokim śródbłonkiem znajdujące się w obwodowych narządach limfatycznych (tu przechodzą tylko limfocyty)

• żyłki pozawłosowate narządów nielimfatycznych (wszystkie rodzaje limfocytów przechodzą)

- opuszczanie naczyń przez limfocyty odbywa się w kilku etapach:

• toczenie się

• aktywacja

• ścisła adhezja

• diapedeza

Etap I: toczenie się

- gdy limfocyty wydostają się z kapilary do żyłek pozawłosowatych, siły hemodynamiczne powodują jego ruch w stronę ściany naczynia

- dochodzi wówczas do połączenia się pierwszych par cząsteczek adhezyjnych, którymi są selektyny i ich ligandy

- dzięki tej krótkotrwałęj interacji selektyny wraz z ich ligandami tworzą dynamiczne połaczenia, które umożliwiają niezwykłe interakcje komórek

- limfocyty przylegają do śródbłonka a przepływająca krew umożliwia ich toczenie się

- ponieważ selektyny wiążą się z ligandami po czym natychmiast od nich oddysocjowują, limfocyty toczą się po komórkach śródbłonka mając z nimi stały kontakt

- selektyny złożone są : domeny podobnej do białek regulujących aktywność dopełniacza, domeny EGF-podobnej i domeny lektynowej

- do selektyn należą trzy cząsteczki o podobnej budowie:

• selektyna L (leukocytarna)

• znajduje się na powierzchni większości leukocytów

• obecna jest na wszystkich dziewiczych LimT oraz subpopulacji LimT pamięci

• ligandem dla niej jest CD34, GlyCAM-1 i MAdCAM-1

• selektyna E (endotelialna)

• pojawia się w kilka, kilkanaście godzin po aktywacji komórek śródbłonka czynnikami takimi jak TNF, Il-1 czy LPS

• ligandem dla niej jest CLA i ESL-1

• selektyna P (płytkowa)

• jest magazynowana w ziarnach płytek krwi i ciałkach Weibela-Palade'a komórek śródbłonka

• w kilkadziesiąt sekund po aktywacji tych komórek przez mediatory zapalne cząsteczka ta pojawia się na ich powierzchni

• niektóre cytokiny mogą również indukować syntezę selektyny P de novo

• ligandem dla niej jest PSGL-1 i CD24

- do ligandów dla selektyn należą różnego rodzaju glikoproteiny i glikolipidy oraz ich modyfikowane pochodne

- w budowie tych ligandów można wyróżnić rdzeń białkowy lub lipidowy, do którego przyłączone są różnego rodzaju oligosacharydy

- oligosacharydy bezpośrednio wiążące się z selektynami to między innymi sjalowane i fukozylowane laktozaminoglikany

- wśród nich najbardziej charakterystyczny jest antygen grupowy krwi: sjalowany-LewisX oraz jego izoforma

- spośród ligandów dla selektyn najdokładniej poznane są mucyny, czyli glikoproteiny do których cukry przyłączone są wiązaniami O-glikozydowymi

Etap II: aktywacja

- toczące się po powierzchni śródbłonka limfocyty mogą zostać zaktywowane jeśli na powierzchni naczynia pojawią się odpowiednie substancje aktywujące

- najważniejszymi z tych substancji są chemokiny

- w narządach limfatycznych wytwarzane są tak zwane chemokiny limfoidalne , których zadaniem jest aktywacja limfocytów przepływających przez żyłki z wysokim śródbłonkiem

- receptory dla chemokin limfoidalnych znajdują się głównie na powierzchni limfocytów dziewiczych i niektórych limfocytów pamięci

- ponieważ receptorów tych nie ma na powierzchni granulocytów i monocytów, to mimo wytwarzania selektyny L i toczenia się w żyłkach z wysokim śródbłonkiem nie zostają one zaktywowane przez chemokiny i nie mogą wnikać w głąb narządów limfatycznych

- w pozostałych narządach w miejscu inwazji drobnoustrojów wytwarzane są chemokiny prozapalne, które mogą ściągać nie tylko limfocyty, ale również inne typy leukocytów

- chemokiny mogą być aktywnie transportowane przez światło komórek śródbłonka

- podczas transportu dochodzi do wiązania się chemokin z pewnymi glikoporteinami które następnie są umieszczane na powierzchni mikrokosmków komórek śródbłonka

- dzięki temu krew płynąca przez naczynia nie wypłukuje chemokin a toczące się limfocyty mają możliwość badania powierzchni naczynia i wyczuwania najdrobniejszych zmian świadczących o możliwości istnienia procesu zapalnego w głębi tkanki

- nie tylko chemokiny uczestniczą w procesie migracji, podobną rolę pełnią inne czynniki chamotaktyczne: anafilatoksyny C3a, C5a, produkty bakteryjne (FMLP) czy też leukotrieny (LTB4)

Etap III: ścisła adhezja

- sygnał przekazywany przez chemokiny toczącym się limfocytom prowadzi do wielu zmian funkcjonalnych w tych komórkach

- jedną z nich jest fosforylacja białek cytoszkieletu oraz białek łączących cytoszkielet z cytoplazmatycznymi fragmentami integryn

- integryny leukocytów ulegają zmianom konformacyjnym i z receptorów o słabym powinowactwie stają się cząsteczkami silnie wiążącymi ligand

- każda integryna jest heterodimerem zbudowanym z dwóch związanych kowalencyjnie podjednostek: α i β

- spośród wszystkich integryn poznano do tej pory tylko pięć cząstek biorących udział w ścisłej adhezji leukocytów do komórek śródbłonka, są to trzy integryny β2 (CD11a/CD18, CD11b/CD18, CD11c/CD18) oraz integryny α4β1 i α4β7

- w interakcjach leukocytów z białkami macierzy pozakomórkowej główną rolę odgrywają integryny β1 określane czasem jako bardzo późne antygeny (VLA)

- integryny leukocytów wiążą się z cząsteczkami Ig-podobnymi komórek śródbłonka

- cząsteczki te mają wspólny element budowy jakim jest domena immunoglobulinowa

- VLA-4 wiąże się z VCAM-1, a integryny β2 z grupą cząstek ICAM (-1, -2, -3)

- liczne substancje generowane w procesach zapalnych (Il-1, TNF, INF-gamma, GM-CSF) zwiększają ekspresję cząsteczek Ig-podobnych na powierzchni śródbłonka

- jedynie ICAM-2 znajduje się konstytutywnie na powierzchni komórek śródbłonka, gdzie osiąga poziom 10 razy większy niż ICAM-1, cytokiny nie wpływają na ekspresję tej cząsteczki

Etap IV: diapedeza

- proces w którym lmfocyty przeciskają się przez komórki ściany naczynia przechodząc do tkanek

- niewielki odsetek leukocytów może prawdopodobnie przenikać bezpośredni przez komórki śródbłonka

- komórki śródbłonka łączą się między sobą za pomocą połączeń zamykających i obwódek zwierających

- te ścisłe połączenia odpowiedzialne są za szczelność ściany naczyń

- w ich utworzeniu uczestniczą cząsteczki JAM (junctional adhesiom molecules)

- podczas diapedezy nie może dojść do rozszczelniania bariery śródbłonkowej, dlatego migrujące leukocyty tworzą ścisłe połączenia z komórkami śródbłonka: integryny łączą się z cząsteczkami JAM, które mają domeny Ig-podobne

- w trakcie diapedezy dochodzi również do rozłączenia kadheryn VE (vascular endothelial) obecnych w obwódkach zwierających

- w tym etapie migracji uczestniczą również cz.PECAM-1 (platelet endothelial cell adhesion molecule, CD31) oraz CD99, które znajdują się na bocznej powierzchni komórek śródbłonka i na większości leukocytów

- cząsteczki te biorą udział w interakcjach homotypowych, swój do swego

- interakcje cząsteczek PECAM-1 aktywują limfocyty, prowadzi to do indukcji wytwarzania wielu enzymów i cząsteczek adhezyjnych, które umożliwiają limfocytom poruszanie się w przestrzeniach międzykomórkowych, do enzymów tych należą:

• metaloproteinazy cynkowe

• proteinazy serynowe

• plazmina

• katepsyny lizosomalne

- tak wyposażone limfocyty swobodnie przenikają przez błonę podstawną pod śródbłonkiem a następnie przez gęstą sieć macierzy pozakomórkowej

Regulacja krążenia limfocytów

Krążenie limfocytów dziewiczych

- po opuszczeniu centralnych narządów limfatycznych nie są jeszcze dojrzałe do pełnienia funkcji efektorowych

- bez większych preferencji docierają do obwodowych narządów limfatycznych

- do węzłów docierają przez żyłki z charakterystycznym wysokim śródbłonkiem

- żyłki te w strefie przykorowej czyli w obszarze grasiczozaleznym węzłów chłonnych

- na komórkach śródbłonka adresyny przechwytujące limfocyty

- wiekszość LimT to limfocyty dziewicze ale również limfocyty pamięci

- LimT wnikające do węzła mają na swej powierzchni selektynę L orz receptor CCR7 dla chemokin (z receptorem tym wiążą się konstytutywnie wytwarzane w węzłach chemokiny CCL21 (SLC) i CCL19 (ELC))

- LimB wykorzystują w tym czasie inny receptor CXCR5 wiążący chemokinę BLC-1

- po opuszczeniu żyłki LimT pozostają w strefie przykorowej, gdzie rozpoczynają rozpoznawanie antygenów prezentowanych przez komórki dendrytyczne

- LimT które rozpoznały antygen - aktywacja, proliferacja i różnicowanie w komórki efektorowe i pamięci

- LimB po rozpoznaniu antygenu wnikają do grudek gdzie rozpoczynają tworzenie ośrodków rozmnażania

- komórki które nie rozpoznały antygenów wnikają w głąb węzła i przechodzą do naczyń limfatycznych odprowadzających, dalej krążąc między narządami limfatycznymi w poszukiwaniu antygenu

- opuszczanie przez limfocyty narządów limfatycznych wiąże się ściśle z pobudzeniem znajdujących się na powierzchni limfocytów receptorów SIP1

- naturalnym ligandem tych receptorów jest wytwarzany w rdzeniu węzła fosforan sfingozyny, który antgonizuje działanie chemokin

- aktywacja Lim przez komórki dendrytyczne powoduje pojawienie się na ich powierzchni cz.CD69 która tworzy kompleks z SIP1 blokując ten receptor

- interakcja ta pozwala na zatrzymanie w węźle limfocytów a czas potrzebny do pobudzenia proliferacji i różnicowania w komórki efektorowe

- te ostanie ponownie zaczynają wytwarzać SIP1 dzięki czemu mogą opuścić węzeł

- w trakcie infekcji pod wpływem cytokin docierających do węzłów dochodzi do indukcji CD69 niemal na wszystkich limfocytach - zatrzymanie komórek w węźle aby mogły rozpoznawać antygeny

- lek immunosupresyjny fingolimod - silny agonista receptorów SIP1, zatrzymuje Lim w węzłąch, powoduje głęboką limfopenię

Krążenie limfocytów efektorowych i limfocytów pamięci

- wyselekcjonowane LimB (komórki plazmatyczne i pamięci) oraz aktywowane LimT opuszczają węzeł i anczyniami limfatycznymi docierają do krążenia

- komórki plazmatyczne wędrują głównie do szpiku i śledziony, gdzie rozpoczynają wydzielanie przeciwciał

- te LimB które różnicowały się w kierunku wydzielania IgA wnikają do błon śluzowych (limfocyty blaszki właściwej)

- z powierzchni LimT efektorowych znika CCR7, tracą one zdolność ponownego zasiedlania tkanek limfatycznych

- docierają do tych tkanek obwodowych w których obecne są oznaki aktywacji

- LimT pamięci zachowują zdolność do powrotu do węzłów limfatycznych

- przy ponownym kontakcie z antygenem komórki te ulegają aktywacji i ponownie różnicują się w LimT efektorowe oraz mniejszą populację LimT pamięci

- pewien odsetek LimT pamięci może również docierać od tkanek nielimfatycznych

- aktywowane wcześniej w odpowiednich tkankach powracają do nich z powrotem (wykształcenie odpowiednich receptorów zasiedlania)

Regulacja migracji innych leukocytów

- pozostałe leukocyty opuszczają naczynia w analogiczny sposób do limfocytów

- odbywa się to w żyłkach pozawłosowatych

- monocyty i granulocyty po dotarciu do tkanek obwodowych nie mogą jednak dalej krążyć i giną po spełnieniu swego zadania (udział w odpowiedzi nieswoistej) bądź w sposób naturalny w wyniku starzenia się

- w ostrych reakcjach zapalnych leukocyty przyczepione do śródbłonka ściągają przepływające obok leukocyty

- komórki te toczą się po powierzchni wcześniej przyczepionych leukocytów (inne adhezyny, np. PSGL-1 i selektyna L)

- płytki krwi wspomagają wnikanie leukocytów do tych miejsc, w których został zniszczony śródbłonek

- leukocyty przyciągane do tkanek selektywnie (jakie zakażenie takie leukocyty, ekspresja swoistych adhezyn i chemokin)

- trójstopniowy model regulacji migracji leukocytów:

• pierwszorzędowe cząsteczki adhezyjne (selektyny i ich ligandy)

• substancje aktywujące (cytokiny)

• drugorzędowe cząsteczki adhezyjne (integryny i cz.Ig-podobne)

- największą rolę w określaniu specyficzności wiązania leukocytów mają substancje aktywujące, indukują lub wzmagają ekspresję cz.adhezyjnych na komórkach śródbłonka i leukocytach oraz indukują zmiany w płynności błon i ekspresję różnych enzymów

Ryc 12.19

---