CC BY
835
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
©КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2012 УДК 612.112.92
ЭОЗИНОФИЛ: СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА КИНЕТИКУ, СТРУКТУРУ И ФУНКЦИЮ
Ю.В. Колобовникова, О.И. Уразова, В.В. Новицкий, Л.С. Литвинова, С.П. Чумакова
ГБОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России, Томск
Резюме. В обзоре освещены современные представления о кинетике, структуре и функциях эозинофильных гранулоцитов. Приведена подробная характеристика специфических гранулярных белков, поверхностных рецепторных структур, плейотропных медиаторов, а также молекул, опосредующих процесс дегрануляции эозинофильных клеток. Эозинофилы — полифункциональные лейкоциты, обладающие широким арсеналом цитотоксических и иммунорегуляторных факторов, обусловливающих способность клеток участвовать не только в патогенезе аллергических заболеваний и паразитарных инвазий, но и в механизмах формирования бактериальных и вирусных инфекций, в противоопухолевом иммунитете.
Ключевые слова: эозинофил, гранулярные протеины, цитокины, рецепторы
EOSINOPHIL: A MODERN CONCEPT OF THE KINETICS, STRUCTURE, AND FUNCTION
Kolobovnikova Yu.V., Urazova O.I., Novitsky V.V., Litvinova L.S., Chumakova S.P.
Siberian State Medical University, Tomsk
Summary. It this review the kinetics, structure, and functions of eosinophilic granulocytes were described. The specific granular proteins, surface receptor structures, pleiotropic mediators, and molecules mediating the eosinophilic cell degranulation process are described in detail. Eosinophils are multifunctional leukocytes involved in the pathogenesis of allergic diseases, parasitic invasions, bacterial and viral infections, antitumor immunity.
Key words: eosinophil, granular proteins, cytokines, receptors
Эозинофилы — полиморфно-ядерные гранулоци-ты, впервые идентифицированные в 1846 г. английским анатомом T. Jones, а затем повторно открытые в 1879 г. P. Erlich, который применил для окраски этих клеток кислый краситель эозин, названный в честь богини утренней зари Эос [1—3].
Процессы пролиферации и дифференцировки эозинофильных гранулоцитов (эозинофилопоэз) осуществляются исключительно в костном мозге. Эозинофилы происходят из плюрипотентной стволовой кроветворной клетки, дальнейшее развитие которой в клетку-предшественницу эозинофильных гранулоцитов обусловлено взаимодействием трех классов транскрипционных факторов, включая GATA-1 (zinc finger family member), PU.1 (Ets family member), а также белки семейства c/EBP (CCAAT/ enhancer-binding protein family) [4, 5]. Изолированно все эти три фактора транскрипции экспрессируются в клетках различных гемопоэтических линий, однако синергизм их воздействия определяет развитие гранулоцитов исключительно эозинофильной линии. Последующая экспрессия гранулярных белков эозинофилов также регулируется с/EBPa и PU.1 [6]. Наряду с указанными транскрипционными факторами важное значение в регуляции эози-нофилопоэза имеют интерлейкины (ИЛ)-3, ИЛ-5 и
Для корреспонденции:
Колобовникова Юлия Владимировна, канд. мед. наук, докторант кафедры патофизиологии ГБОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России Адрес: 634050 Томск, Московский тракт, д. 2.
Телефон: +7 (3822) 55-36-13.
E-mail: kolobovnikova.julia@mail.ru
гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ), которые кодируются тесно сцепленными генами, расположенными на хромосоме 5q31, и реализуют свои свойства посредством связывания со специфическими рецепторами, имеющими общую Р-субъединицу и уникальные а-цепи [7—9]. ИЛ-5 является ключевым медиатором, обеспечивающим финальные стадии созревания эозинофильных лейкоцитов и поступление последних в периферическую кровь, где они находятся около 6—18 ч [10—12]. Затем под влиянием хемоаттрактантов, в частности эотакси-на-1, эозинофилы покидают кровеносное русло и мигрируют в ткани, главным образом в желудочнокишечный тракт (ЖКТ), где они пребывают в пределах собственной пластинки слизистой оболочки (lamina propria) всех сегментов, кроме пищевода [13]. Эозинофилы ЖКТ являются преобладающей популяцией тканевых лейкоцитов эозинофильного ряда. Вместе с тем гемические эозинофилы заселяются в легкие, тимус, кожу, молочные железы и матку, при этом транспорт клеток в матку регулируется эстрогенами и зависит от фазы менструального цикла [2, 3, 7, 11, 14]. Период жизни эозинофильных гранулоцитов в тканях (в среднем 5—10 дней) зависит от локального воздействия медиаторов — ИЛ-4, ИЛ-5, ГМ-КСФ, простагландина E2, фактора активации тромбоцитов (ФАТ) и др., выделяемых элементами микроокружения и самими эозинофилами [3, 11, 12].
В норме относительное содержание эозинофильных гранулоцитов в периферической крови составляет 1—5% от общей популяции лейкоцитов, что в абсолютных единицах соответствует 120—350 эози-
30
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
нофилам в 1 мкл. На каждый циркулирующий в крови эозинофил приходится около 300 клеток (зрелых и незрелых) в костном мозге и от 100 до 300 эозинофильных лейкоцитов в тканях [1—3, 11]. Продолжительность жизни зрелых эозинофильных грануло-цитов составляет от 3—6 ч до 3—6 сут (в среднем 48 ч), после чего клетки подвергаются апоптозу в сосудистом русле и паренхиматозных органах (легкие, печень, селезенка) [9].
Морфологически эозинофильный лейкоцит представляет собой гранулярную клетку, содержащую эксцентрично расположенное ядро с частично сжатым хроматином и остатками нуклеол. Ядро эозинофила представлено малым количеством сегментов (как правило, двумя), однако при некоторых заболеваниях, ассоциированных с гипе-рэозинофилией, количество ядерных долек может достигать 5 и более [1—3, 11, 15]. Единственные органеллы, обнаруживаемые в эозинофилах, — аппарат Гольджи и митохондрии [2]. Отличительной особенностью лейкоцитов эозинофильного ряда является наличие гранул, содержащих специфические белки, которые обусловливают их оксифиль-ную окраску.
Гранулярный аппарат эозинофильных лейкоцитов
Эозинофилы содержат четыре типа секреторных гранул: кристаллические, первичные, малые гранулы, а также секреторные пузырьки. Самые крупные из секреторных органелл — кристаллические (вторичные или специфические) гранулы (0,5—0,8 мкм в диаметре), формирующиеся на стадии миелоцита из больших первичных сферических ли-зосомальных структур, представлены мембраной, сильно окрашенным электронно-плотным кристаллическим ядром, окруженным электронно-прозрачной матрицей. Специфические гранулы эозинофилов содержат основные эозинофильные протеины (главный щелочной протеин, эозинофильный катионный протеин, эозинофильную пероксидазу и эозинофильный нейротоксин), ферменты (коллаге-назу, эластазу, p-глюкоронидазу, катепсин, РНКазу, миелопероксидазу) и цитокины (ИЛ-2, ИЛ-5, ИЛ-4, ГМ-КСФ и др.) [1, 2, 9, 10]. Главный щелочной протеин занимает большую часть кристаллического ядра специфичных гранул, тогда как остальные белки локализуются в некристаллическом матриксе [7]. Первичные гранулы появляются на промиело-цитарной стадии эозинофилопоэза и содержат лизофосфатазу, которая кристаллизуется in vitro и in vivo в особые бипирамидальные кристаллы Шар-ко—Лейдена [1, 2]. В цитоплазме эозинофильных лейкоцитов обнаруживаются также малые гранулы, депонирующие арилсульфатазу В, кислую фосфатазу, пероксидазу и др.; отдельно выделяют липидные тельца (около 5 на клетку), содержащие все необходимое для синтеза эйкозаноидов: арахидоно-вую кислоту, липоксигеназу и циклоксигеназу [16]. Некоторые исследователи [11] отмечают наличие L-гранул, включающих белки, фосфолипиды, желе-
зо, гистамин, ферменты (оксидазу, антигиалурони-дазу) и микроэлементы.
Основным компонентом специфических гранул эозинофилов является главный щелочной (или основной) протеин (major basic protein — MBP) — белок с молекулярной массой 13,8 кД, который экспрессируется в виде двух разных гомологов (MBP1 и MBP2). Его основность опосредована наличием 17 остатков аргинина и 9 остатков цистеина. Данный белок имеет сродство к анилиновым красителям, позволяющее идентифицировать специфические гранулы эозинофильных клеток (гранулы окрашиваются в оранжево-розовый цвет) [17]. Эозинофильные гранулоциты содержат значительные количества главного щелочного белка. В эозинофилах морских свинок его содержание составляет примерно 250 пг на 1 клетку, в эозинофилах человека — 5—10 пг на 1 клетку [18]. MBP1 обнаруживается также в гранулах базофилов, хотя и в меньших количествах. Следует отметить, что весь MBP, который депонируется в кристаллических гранулах эозинофилов, синтезируется на ранних стадиях эо-зинофилопоэза. Зрелые эозинофилы утрачивают способность воспроизводить мРНК, кодирующую главный щелочной белок [19].
Противопаразитарная функция эозинофилов опосредуется токсическим влиянием именно MBP. В последние годы особое внимание обращают на токсический эффект данного белка в отношении бактерий [9]. Кроме того, данный протеин оказывает повреждающее действие на клетки дыхательных путей в случае эозинофильной инфильтрации слизистой бронхов у больных бронхиальной астмой [20]. Цитотоксический эффект MBP реализуется за счет изменения поверхностного заряда клетки, что приводит к возмущению липидного бислоя мембраны и повышению ее проницаемости [7].
Свои свойства главный щелочной протеин осуществляет в комплексе с другими компонентами гранул — эозинофильным катионным протеином и эозинофильной пероксидазой, которые также обладают высокой цитотоксичностью.
Эозинофильный катионный протеин (eosinophil cationic protein — ЕСР) — член подсемейства рибо-нуклеазы A, кодируемый несколькими генами, экспрессированными в эозинофилах (содержание ЕСР 15—25 пг на 1 клетку). Как и главный щелочной протеин, ECP является катионным полипептидом (молекулярная масса 16—21,4 кД), аминокислотная последовательность которого имеет 66% гомологии с эозинофильным нейротоксином и 31% — с рибо-нуклеазой поджелудочной железы [2, 7]. Установлено, что эозинофильный катионный протеин обладает бактерицидными свойствами, участвует в противовирусной защите, а также проявляет высокую токсичность по отношению к инфектогенам паразитарного происхождения (в 8—10 раз более активен, чем МВР) [3]. Механизм токсического действия ECP связан с образованием пор в мембране клеток-мишеней и не зависит от его рибонуклеазной активности [9]. ЕСР индуцирует также выделение гистамина из туч-
31
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
ных клеток и базофилов, принимая активное участие в реализации воспалительных реакций; ингибирует пролиферацию Т-лимфоцитов, обеспечивая регуляцию клеточно-опосредованных иммунных реакций [11, 12].
Еще один белок эозинофилов — эозинофильный нейротоксин (eosinophil-derived neurotoxin — EDN), обозначаемый также как "эозинофильный белок Х" (eosinophil protein Х — EPX), представляет собой полипептид с молекулярной массой 18,6 кД, характеризующийся меньшей основностью (чем МВР и ЕСР) за счет сниженного числа остатков аргинина в его последовательности. Эозинофильный нейротоксин, подобно ЕСР, является членом семейства рибо-нуклеазы А, его экспрессия обнаруживается также в мононуклеарных лейкоцитах и нейтрофилах [21]. Эозинофильный нейротоксин получил свое название за счет вызываемых им характерных неврологических изменений, воспроизводимых в эксперименте (феномен Гордона) с поражением мозжечка, моста и спинного мозга при инъекции в спинномозговой канал или желудочки головного мозга кроликов или морских свинок [1, 3, 7, 9]. Установлено, что эозинофильный нейротоксин способен изменять характер иннервации мышц бронхиального дерева, что приводит к его гиперреактивности [2]. EDN обладает также противовирусной активностью, что было продемонстрировано в эксперименте у животных, инфицированных респираторным синцитиальным вирусом [21]
Эозинофильная пероксидаза (eosinophil peroxidase — ЕРО), состоящая из двух субъединиц, тяжелой (50—57 кД) и легкой (11—15 кД), потенцирует цитотоксичность лизосомальных катионных белков [7]. ЕРО имеет 68% гомологии с миелопероксида-зой нейтрофилов. При участии перекиси водорода (генерируемой вследствие дисмутации супероксид-аниона), галогенидов (бромида, хлорида или иодида) и псевдогалогенидов (тиоционата), присутствующих в плазме крови, ЕРО формирует потенциальную цитотоксическую систему, эффективную против бактерий, вирусов, гельминтов и опухолевых клеток [22]. Кроме того, пероксидаза эозинофилов способна индуцировать дегрануляцию тучных клеток, разрушение фагоцитарных рецепторов на нейтрофилах, привлекать макрофаги для более эффективного уничтожения микроорганизмов и связываться с поверхностью опухолевых клеток, делая их восприимчивыми к опосредованному макрофагами цитолизу [23, 24].
Некоторые авторы указывают на способность эозинофильных лейкоцитов продуцировать и депонировать в специфичных гранулах фактор, усиливающий цитотоксичность эозинофилов, — eosinophil cytotoxicity enhancing factor (ECEF), обнаруживаемый и в других клетках. Основная функция данного медиатора заключается в потенцировании микробицидности эозинофильных гранулоцитов в отношении антигенных структур гельминтов, опухолевых клеток и др. посредством усиления адгезивных свойств эозинофилов и их
способности генерировать метаболиты арахидо-новой кислоты [15, 25].
Еще одним компонентом эозинофильных гранул является белок Charcot-Leyden crystal (CLC), известный еще как галектин-10, который, как полагали ранее, обладает слабой активностью лизофосфолипазы. На сегодняшний день известно, что CLC — это гидрофобный белок с молекулярной массой 17,4 кД, который модулирует функциональную активность лизофосфолипазы эозинофилов и обладает сильной гомологией последовательности с белками семейства углеводсвязывающих галектинов, в связи с чем имеет также название "галектин-10" [26]. Его высвобождение приводит к образованию различных бесцветных иглообразных структур размером 20— 40 мкм в длину и 2—4 мкм в поперечнике. Однако эта функция остается неясной.
Помимо вышеуказанных белков, гранулы эозинофилов содержат большое разнообразие других биологически активных веществ: кислую фосфатазу и арилсульфатазу В, которые осуществляют инактивацию медленно действующих субстанций анафилаксии и хемотаксических пептидов, нивелируя выраженность реакций гиперчувствительности немедленного типа; фосфолипазы B и D, нейтрализующие фактор активации тромбоцитов и снижающие способность последних к дегрануляции, препятствуя выходу из них серотонина, а также неспецифическую эстеразу и витамин B^-связывающий белок [1—3, 7, 11, 12]. Присутствующая в малых гранулах эозинофилов гистаминаза осуществляет регуляцию содержания гистамина путем его инактивации; про-стагландины D1 и D2, связываясь со специфическими рецепторами на поверхности эозинофилов, потенцируют их хемотаксис; коллагеназа деструктивно воздействует на коллаген I и III типа, которого особенно много в легочной ткани [9]. Эозинофильные гранулоциты человека являются также источником металлопротеиназ межклеточного матрикса, которые играют важную роль в реакциях воспаления [27, 28]. По данным I. Ohno и соавт. [29], матриксная металлопротеиназа-9 локализуется в перинуклеарной зоне, а не в кристаллических гранулах эозинофилов.
Особого внимания заслуживает способность эозинофильных гранулоцитов продуцировать и депонировать в своих гранулах некоторые цитокины [7, 9, 10, 13, 30]. Медиаторы, выделяемые эозинофилами, как правило, производятся в относительно небольших количествах, хотя при заболеваниях, сопровождающихся эозинофилией, эозинофилы являются основными продуцентами цитокинов, в частности, трансформирующего фактора роста в (transforming growth factor — TGF-в). [31]. Основное различие цитокинсекреторных свойств Т-лимфоцитов, являющихся главным источником цитокинов, и эозинофилов заключается в том, что эозинофильные лейкоциты способны депонировать некоторые факторы (ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-8, фактор некроза опухоли альфа (ФНО-а), ГМ-КСФ, эотаксин, regulated on activation normal T-cell expressed and secreted — RANTES и TGF-a) в виде преформированных меди-
32
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
аторов в кристаллических гранулах и малых секреторных везикулах [32]. Это позволяет немедленно высвобождать необходимые количества медиатора при активации клетки, тогда как для синтеза цитокинов de novo требуется больший промежуток времени. Так, высвобождение RANTES происходит в течение 60—120 мин при стимуляции эозинофилов интерфероном-у (ИФН-у), что обусловлено его быстрой мобилизацией (в течение 10 мин) из малых гранул, которые перемещают данный хемокин к клеточной мембране с целью его последующей экскреции [9].
Молекулярный механизм высвобождения депонированных цитокинов и других биологически активных веществ из гранул эозинофильных клеток опосредован экспрессией молекул — soluble NSF (N-ethylmaleimide-sensitive factor) attachment receptor — SNARE, представляющих собой группу белков, осуществляющих слияние внутриклеточных везикул с клеточной мембраной (экзоци-тоз) [33]. Первоначально эти белки были описаны в нервных клетках: vesicle-associated membrane protein (VAMP-1), известный также как синаптобре-вин-1, синтаксин-1 и synaptosome-associated protein 25 кД (SNAP-25) [7]. В последние годы появились данные зарубежных исследователей о том, что эозинофилы экспрессируют vAmP-2, VAMP-7, VAMP-8, синтаксин-4 и SNAP-23, при этом не содержат классические SNARE белки нейронов (синтаксин-1, SNAP-25 и VAMP-1) [34—37]. Эозинофильный VAMP-2 экспрессируется в популяции мелких секреторных пузырьков, депонирующих хемокин RANTES, который транспортируется к клеточной мембране при активации [35]. В свою очередь, синтаксин-4 и SNAP-23 локализованы в клеточной мембране эозинофилов, где они выполняют функцию внутриклеточных рецепторов для VAMP-2 [36]. VAMP-7 и VAMP-8 экспрессируются в кристаллических гранулах эозинофилов, при этом VAMP-7 необходим для экзоцитоза не только кристаллических гранул, но и малых секреторных везикул, что указывает на наличие у VAMP-2 и VAMP-7 дублирующих свойств [37]. Помимо SNARE, эозинофильные гра-нулоциты экспрессируют широкий спектр поверхностных маркеров.
Рецепторный аппарат эозинофильных гранулоцитов
Эозинофильные гранулоциты презентируют большое количество поверхностных маркеров, включая молекулы адгезии, апоптотические сигнальные молекулы, рецепторы к комплементу, иммуноглобулинам, хемокинам и цитокинам. Сравнительно недавно установлено, что эозинофилы несут на своей поверхности TLR (toll-like receptor), ySTCR (T-cell receptor), HLA-DR, тормозные рецепторы и сиглеки [38—40].
В числе локализованных на поверхности эозинофилов адгезивных молекул выделяют семейство селектиновых рецепторов, представленных L-селектином и сиалил-LeX (sialil-LeX —SLeX),
посредством которых осуществляется первоначальное прикрепление и "роллинг" циркулирующих эозинофилов in vivo [41]. Эозинофилы также пре-зентируют CD162 или PSGL (P-selectin glycoprotein ligand) 1 и sialil-Lewis X (CD15s), которые взаимодействуют с E- и Р-селектинами, регулируя непрочное связывание клеток с эндотелиоцитами [42]. В свою очередь, прочная адгезия эозинофилов и их трансэндотелиальная миграция из сосудов в ткани регулируется скоординированным взаимодействием интегринов Р1 (аД и аД), Р2 (aLP2, aMP2, aXP2 и aDP2) и а7 (аД), экспрессируемых на мембране эозинофилов, и молекул VCAM (vascular cell adhesion molecule)-1, MAdCAM (mucosal addressin cell adhesion molecule)-1 и ICAM (intercellular adhesion molecule)-1, 2, 3, представленных на эндотелиальных клетках [39, 43]. Дальнейшая миграция эозинофильных лейкоцитов в различные тканевые компартменты может осуществляться посредством активации различных адгезивных путей. Рекрутирование эозинофилов в тонкую кишку является MAdCAM-1/а Д-интегринзависимым процессом
[44] , в то время как накопление эозинофилов в толстой кишке регулируется Р2-интегринами (ICAM-1)
[45] . Рекрутирование эозинофилов к месту аллергического воспаления в легких и коже регулируется VLA (very late antigen)-4 (аД-интегрин)/VCAM-1-зависимыми процессами [46].
Миграция эозинофильных гранулоцитов в ткани осуществляется при непосредственном участии хемокиновых рецепторов. Эозинофилы экспрессируют рецепторы к эотаксинам (eotaxin-1/CCL11, eotaxin-2/CCL24 и eotaxin-3/CCL26), MIP (macrophage inflammatory protein)-1a/CCL3, RANTES/CCL5, MCP (macrophage chemotactic protein)-2/CCL8, MCP-3/CCL7, MCP-4/CCL-13 и MEC (mucosa-associated epithelial chemokine)/CCL28. Показано [47, 48], что эозинофилы несут на своей мембране CXCR3, CXCR4, CCR5, CCR6 и CCR8 после активации ИЛ-5.
С помощью проточной цитометрии на эозинофильных лейкоцитах определены рецепторы для цитокинов. Установлено, что эозинофилы экспрессируют специфичную субъединицу рецептора к ИЛ-3 (ИЛ-3Яа, CD 123), ИЛ-5 (ИЛ-5Яа, CD 125) и ГМ-КСФ (ГМ-КСФЯа, CD116), а также общую для этих рецепторов P-цепь (CD131) [49]. Кроме того, эозинофильные клетки презентируют c-kit-рецептор (CD117), а-цепь ИФН-yR (CDw119), 1-й и 2-й типы рецепторов к ФнО-а (CD 120a, CD 120b), 1-й тип рецептора к ИЛ-4 — ИЛ-4Rа (CD124) и общую а-цепь (CD132) и рецептор к ИЛ-9 — ИЛ-9R а-цепь (CD129)/CD132 [50].
Мембрана эозинофилов несет также Fc-рецепторы для иммуноглобулинов (IgA, IgD, IgG и IgM) [51]. Установлено, что CD32 (FcyRII) — рецептор для IgG — конститутивно экспрессируется на неактивированных эозинофилах человека и участвует в процессах выживания и дегрануляции клеток [52]. Высвобождение содержимого гранул эозинофилов может быть опосредовано также действием IgA [9].
33
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
Спорным на сегодняшний день остается вопрос об экспрессии низкоаффинных и высокоаффинных рецепторов к IgE (CD23). В исследованиях, проведенных в последние годы, показано, что эозинофилы презентируют незначительные количества рецепторных структур для иммуноглобулинов этого класса [7].
Кроме этого, на мембране эозинофилов представлены рецепторы для активированных компонентов комплемента: CR1 (CD35 — рецептор для C3b, C4b, iC3b и C1q), CR3 (CD11b/CD18), CR4 (CD11c) и CD 103 [51]; простагландина D 2-го типа, лейко-триенов B4, D4, E4 — CysLT1R (cysteinyl leukotriene receptor) и CysLT2R, гистамина (H4-гистаминовый рецептор), эстрадиола и ФАТ [7, 9]. Особенностью эозинофильных гранулоцитов является наличие на их мембране рецепторов к кортикостероидам [11, 12]. Вместе с тем эозинофилы экспрессируют CD9, CD37, CD52, CD63, CD81, CD82 и CD151, апоптоти-ческие сигнальные поверхностные структуры CD95 и CD69, а также костимулирующие молекулы, включая промежуточный поверхностный мембранный гликопротеин CD40, CD80 и CD86 [40, 53]. Примечательно, что CD9 и CD35 являются маркерными молекулами эозинофильных гранулоцитов, позволяющими отличить их от нейтрофилов методом проточной цитометрии.
Помимо вышеописанных рецепторов, эозинофилы несут на своей мембране некоторые поверхностные структуры, которые, как полагали ранее, экспрессируются исключительно другими типами клеток. Показано, что эозинофилы человека презентируют HLA-DR [54]; мРНК TLR (Toll-like receptor), включая TlR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7, TLR8, TLR9 и TLR10 [39, 55, 56], однако уровень экспрессии данных структур на эозинофилах сравнительно небольшой, исключение составляют лишь TLR7/TLR8 [56]. Кроме того, эозинофильные гранулоциты презентируют тормозные рецепторы подсемейства CD2: CD48 (BLAST1) и 2B4 (CD244) [57]; а также IRp60/ CD300a, Р140, Siglec (sialic acid-binding lectin) 8, Siglec-10, ILT5/LIR3 и CD33 молекулы адгезии ингибиторного рецептора. Установлено, что активация IRp60 опосредует подавление функциональной активности эозинофильных клеток [58]. Активация Siglec-8, который содержит в своем составе ITIMs (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs), инициирует эффективный апоптоз эозинофилов. Ингибиторные рецепторы на эозинофильных гранулоцитах рассматривают в качестве новой молекулярной мишени прицельной коррекции количества эозинофилов в периферической крови при гиперэозинофилиях [59].
Приведенный перечень биологически активных веществ, выделяемых эозинофильными грану-лоцитами, и разнообразие экспрессируемых ими рецепторных структур позволяют заключить, что эозинофилы обладают колоссальными возможностями для участия во многих процессах макроорганизма.
Основные функции эозинофильных гранулоцитов
Эозинофил является одной из наиболее агрессивных эффекторных клеток воспаления, обладающих высоким цитотоксическим потенциалом. Основные процессы, опосредующие цитотоксичность эозинофильных лейкоцитов, осуществляются за счет кис-лороднезависимых механизмов микробицидности. Последние включают группу белков (главный щелочной протеин, эозинофильный катионный протеин, эозинофильная пероксидаза и эозинофильный нейротоксин), имеющих различную внутриклеточную локализацию, но одинаково необходимых для реализации биоцидного потенциала клеток [7, 9, 17, 21]. Немаловажную роль в осуществлении эффекторного потенциала эозинофильных лейкоцитов отводят метаболитам кислорода. Благодаря наличию ферментного комплекса —NADPH-оксидазы, а также активации компонентов фосфатидилинозито-лового цикла, в эозинофилах происходит наработка супероксид-аниона, крайне токсичного для многих микроорганизмов [24].
Цитотоксичность эозинофильных гранулоцитов может осуществляться и с включением других механизмов. Так, в эксперименте по изучению цитотоксических свойств эозинофилов перитонеальной полости мышей, инфицированных мезоцистоидами, Н.М. Бережная и др. [15] обнаружили экспрессию эозинофилами мРНК перфорина, гранзима В и FasL, при этом основным механизмом их цитотоксичности оказался гранзим-В-зависимый. Еще одним механизмом микробицидности эозинофилов является антителозависимая цитотоксичность, индукция ко -торой опосредована IgE [2, 3, 10].
Наряду с выраженными цитотоксическими свойствами, эозинофильные гранулоциты обладают способностью к фагоцитозу. Эозинофилы являются микрофагами, которые мигрируют из циркуляции в очаг воспаления, где поглощают относительно небольшие растворимые антигены (гранулы тучных клеток, иммунные комплексы, бактерии) [40]. Уста -новлено, что, несмотря на меньшую фагоцитарную активность, чем у макрофагов и нейтрофилов, эозинофилы осуществляют эффективное поглощение микробных антигенов, осуществляя их полное расщепление путем генерации высокотоксичных супероксидных и нитроксидных радикалов, инициирующих процессы перекисного окисления мембранных липидов клеточной стенки микроорганизмов [24].
Следует отметить, что эозинофильные лейкоциты не только выступают в качестве исполнительного звена в реализации воспалительных реакций макроорганизма, но и осуществляют иммунорегуляторную функцию [7, 9, 30]. Как упоминалось ранее, эозинофилы презентируют на своей поверхности многочисленные рецепторы (TLR, ySTCR, HLA-DR, молекулы адгезии и др.) [47, 56, 58, 60]. В частности, экспрессия TLR2 и комплекса y5TCR-CD3, связывающих небелковые антигены бактерий, позволяет рассматривать эозинофилы в качестве антигенра-
34
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
спознающих клеток, реализующих свои потенции на первом этапе иммунной защиты [60]. По некоторым данным, эозинофилы способны также выполнять ан-тигенпредставляющую функцию, осуществляя эффективный процессинг и презентацию (в комплексе с HLA класса II) антигенных детерминант различной природы иммунокомпетентным клеткам [54]. Кроме того, эозинофилы секретируют свыше 30 различных цитокинов, включая медиаторы с провоспалительной (ИЛ-2, ИЛ-12, ИФН-у, ФНО-а), противовоспалительной (ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-13) и иммуносупрессорной (ИЛ-10, TGF-P) активностью, участвующие в реализации и регуляции Th1- и г1Ъ2-опосредованного иммунного ответа [7, 9, 10, 30, 53]. Небезынтересна способность эозинофилов синтезировать фермент IDO (indoleamine 2,3-dioxygenase), вовлеченный в окислительный метаболизм триптофана, катализирующий превращение последнего в кинуренин, ко -торый, в свою очередь, регулирует гГЫ/г1Ъ2-баланс, усиливая апоптоз 'ГЫ-лимфоцитов [61]. В результате между клетками иммунной системы и эозинофилами возможно формирование взаимонаправленных эффектов, обусловленных как иммуномодулирующим действием иммунокомпетентных клеток, так и способностью лейкоцитов эозинофильного ряда активировать (или дезактивировать) лимфоциты, вызывая поляризацию иммунного ответа, направляя его по одному из вариантов развития.
Таким образом, к настоящему моменту произошло значительное расширение представлений о функциональных возможностях эозинофильных клеток. Идентифицированы новые, ранее неизвестные компоненты гранул эозинофилов, цитокиновые молекулы и поверхностные рецепторные структуры, что указывает на способность эозинофильных клеток не только участвовать в патогенезе аллергических заболеваний и паразитарных инвазий (как полагали ранее), но и играть существенную роль в механизмах формирования бактериальных и вирусных инфекций, в противоопухолевом иммунитете. Переосмысление физиологической роли эозинофилов побуждает исследователей к дальнейшему изучению особенностей метаболизма, структуры и функции этих уникальных клеток.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гриншпун Г.Д., Виноградова Ю.Е. Эозинофилы и эозинофилии. Тер. арх. 1983; 10: 87—90.
2. ВоробьевА.И. (ред.). Руководство по гематологии. М.: Нью-диализ; 2003. т.2.
3. Джальчинова В.Б., Чистяков Г.М. Эозинофилы и их роль в патогенезе аллергических заболеваний. Рос. вестн. перена-тол. и педиат. 1999; 5: 42—45.
4. McNagny K.M., Graf T. Making eosinophils through subtle shifts in transcription factor expression. J. Exp. Med. 2002; 195: 43—47.
5. Yu C., Cantor A.B., Yang H. Targeted deletion of a high-affinity GATA-binding site in the GATA-1 promoter leads to selective loss of the eosinophil lineage in vivo. J. Exp. Med. 2002; 195: 1387—1395.
6. Du J., Stankiewicz M.J., Liu Y. et al. Novel combinatorial interactions of GATA-1, PU.1, and C/EBPepsilon isoforms regulate transcription of the gene encoding eosinophil granule major basic protein. J. Biol. Chem. 2002; 277:43 481—43 494.
7. Hogan S.P., Rosenberg H.F., Moqbel R. Eosinophils: biological properties and role in health and disease. Clin. Exp. Allergy 2008; 38: 709—750.
8. van Leeuwen B.Н., Martinson M.E., Webb G.C., Young I.G. Molecular organization of the cytokine gene cluster, involving the human IL-3, IL-4, IL-5 and GM-CSF genes, on human chromosome 5. Blood 1989; 73(5): 1142—1148.
9. Rothenberg M.E., Hogan S.P. The eosinophil. Ann. Rev. Immunol. 2006; 24(1): 147—174.
10. Lacy P., Moqbel R. Eosinophil cytokines. Chem. Immunol. 2000; 76: 134—155.
11. Анаев ЭХ. Эозинофилы и эозинофилии. Пульмонол. и ал-лергол. 2002; 3: 15—18.
12. Литвинова Л.С., Рязанцева Н.В., Новицкий В.В. Клеточные механизмы больших эозинофилий крови. Томск: Изд-во Том. ун-та; 2007.
13. Mishra A., Hogan S.P., Lee J.J. et al. Fundamental signals that regulate eosinophil homing to the gastrointestinal tract. J. Clin. Invest. 1999; 103: 1719—1727.
14. Gouon-Evans V., Pollard J.W. Eotaxin is required for eosinophil homing into the stroma of the pubertal and cycling uterus. Endocrinology 2001; 142: 4515—4521.
15. Бережная Н.М., Чехун В.Ф., Сепиашвили Р.И. Эозинофилы, базофилы и иммуноглобулин Е в противоопухолевой защите. Аллергол. и иммунол. 2005; 6(1): 38—49.
16. Dvomk A.M., Weller P.F. Ultrastructural analysis of human eosinophils. Chem. Immunol. 2000; 76: 1—28.
17. Hamann K.J., Barker R.L., Ten R.M., Gleich G.J. The molecular biology of eosinophil granule proteins. Int. Arch. Allergy Appl. Immunol. 1991; 94: 202—209.
18. Popken-HarrisP., Checkel J., LoegeringD. et al. Regulation and processing of a precursor form of eosinophil granule major basic protein (ProMBP) in differentiating eosinophils. Blood 1998; 92: 623—631.
19. Plager D.A., Loegering D.A., Checkel J.L. Major basic protein homolog (MBP2): a specific human eosinophil marker. J. Immunol. 2006; 177(1): 7340—7345.
20. Furuta G.T., Nieuwenhuis E.E., Karhausen J. et al. Eosinophils alter colonic epithelial barrier function: role for major basic protein. Am. J. Physiol. 2005; 289: 890—897.
21. Domachowske J.B., Dyer K.D., Bonville C.A., Rosenberg H.F. Recombinant human eosinophil-derived neurotoxin/RNase 2 functions as an effective antiviral agent against respiratory syncytial virus. J. Infect. Dis. 1998; 177: 1458—1464.
22. Wang J., Slungaard A. Role of eosinophil peroxidase in host defense and disease pathology. Arch. Biochem. Biophys. 2006; 445(2): 256—260.
23. Henderson J.P., Byun J., Williams M.V. et al. Bromination of deoxycytidine by eosinophil peroxidase: a mechanism for mutagenesis by oxidative damage of nucleotide precursors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001; 98: 1631—1636.
24. Lacy P., Abdel Latif D., Steward M. et al. Divergence of mechanisms regulating respiratory burst in blood and sputum eosinophils and neutrophils from atopic subjects. J. Immunol. 2003; 170: 2670—2679.
25. Elsas PX., Elsas M.I., Dessein A.J. Eosinophil cytotoxity
enhancing factor: purification, characterization and
immunocytochemical localization on the monocyte. Eur. J. Immunol. 1990; 20(5): 1143—1151.
26. Ackerman S.J., Liu L., Kwatia M.A. Charcot-Leyden crystal protein (galectin-10) is not a dual function galectin with lysophospholipase activity but binds a lysophospholipase inhibitor in a novel structural fashion. J. Biol. Chem. 2002; 277: 14 859—14 868.
27. GauthierM.C., Racine C., FerlandC. et al. Expression ofmembrane type-4 matrix metalloproteinase (metalloproteinase-17) by human eosinophils. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2003; 35: 1667—1673.
28. Wiehler S., Cuvelier S.L., Chakrabarti S., Patel K.D. p38 MAP kinase regulates rapid matrix metalloproteinase-9 release from eosinophils. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004; 315: 463—470.
29. Ohno I., Ohtani H., Nitta Y. Eosinophils as a source of matrix metalloproteinase-9 in asthmatic airway inflammation. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 1997; 16: 212—219.
35
Гематол. и трансфузиол., 2012, т. 57, № 1
30. Speirs R.S., Speirs E.E., Ponzio N.M. A role for eosinophils in adaptive humoral immunity. The Open Immunol. J. 2009; 2: 168—186.
31. Kay A.B., Phipps S., Robinson D.S. A role for eosinophils in airway remodelling in asthma. Trends Immunol. 2004; 25: 477— 482.
32. Lacy P., Moqbel R. Eokines: synthesis, storage and release from human eosinophils. Mem. Inst. Oswaldo Cruz. 1997; 92(suppl. 2): 125—133.
33. Sutton R.B., Fasshauer D., Jahn R., Brunger A.T. Crystal structure of a SNARE complex involved in synaptic exocytosis at 2.4 A resolution. Nature 1998; 395: 347—353.
34. FengD., FlaumenhaftR., Bandeira-Melo C. et al. Ultrastructural localization of vesicle-associated membrane protein(s) to specialized membrane structures in human pericytes, vascular smooth muscle cells, endothelial cells, neutrophils, and eosinophils. J. Histochem. Cytochem. 2001; 49: 293—304.
35. Lacy P., Logan M.R., BablitzB., MoqbelR. Fusion protein vesicle-associated membrane protein 2 is implicated in IFN-gamma-induced piecemeal degranulation in human eosinophils from atopic individuals. J. Allergy Clin. Immunol. 2001; 107: 671—678.
36. Logan M.R., Lacy P., Bablitz B., Moqbel R. Expression of eosinophil target SNAREs as potential cognate receptors for vesicle-associated membrane protein-2 in exocytosis. J. Allergy Clin. Immunol. 2002; 109: 299—306.
37. Logan M.R., Lacy P., Odemuyiwa S.O. et al. A critical role for vesicle-associated membrane protein-7 in exocytosis from human eosinophils and neutrophils. Allergy 2006; 61: 777—784.
38. Tachimoto H., Bochner B.S. The surface phenotype of human eosinophils. Chem. Immunol. 2000; 76: 45—62.
39. Hogan S.P., Rothenberg M.E., Forbes E. et al. Chemokines in eosinophil-associated gastrointestinal disorders. Curr. Allergy Asthma Rep. 2004; 4(1): 74—82.
40. Park Y.M., Bochner B.S. Eosinophil survival and apoptosis in health and disease. Allergy Asthma Immunol. Res. 2010; 2(2): 87—101.
41. Wardlaw A.J. Molecular basis for selective eosinophil trafficking in asthma: a multistep paradigm. J. Allergy Clin. Immunol. 1999; 104: 917—926.
42. Symon F.A., Lawrence M.B., Williamson M.L. et al. Functional and structural characterization of the eosinophil P-selectin ligand. J. Immunol. 1996; 157: 1711—1719.
43. Kunkel E.J., Butcher E.C. Chemokines and the tissue-specific migration of lymphocytes. Immunity 2002; 16(1): 1—4.
44. Mishra A., Hogan S.P., Brandt E.B. et al. Enterocyte expression of the eotaxin and interleukin-5 transgenes induces compartmentalized dysregulation of eosinophil trafficking. J. Biol. Chem. 2002; 277: 4406—4412.
45. Forbes E., Hulett M., Ahrens R. et al. ICAM-1-dependent
pathways regulate colonic eosinophilic inflammation.
J. Leukocyte Biol. 2006; 80: 330—341.
46. Gonzalo J.A., Lloyd C.M., Kremer L. Eosinophil recruitment to the lung in a murine model of allergic inflammation. The role of T cells, chemokines, and adhesion receptors. J. Clin. Invest. 1996; 98(10): 2332—2345.
47. Nagase H., Miyamasu M., Yamaguchi M. Glucocorticoids preferentially upregulate functional CXCR4 expression in eosinophils. J. Allergy Clin. Immunol. 2000; 106: 1132— 1139.
48. Oliveira S.H., Lira S., Martinez A.C. et al. Increased responsiveness of murine eosinophils to MIP-1beta (CCL4) and TCA-3 (CCL1) is mediated by their specific receptors, CCR5 and CCR8. J. Leukocyte Biol. 2002; 71: 1019—1025.
49. Takatsu K., Takaki S., Hitoshi Y. Interleukin-5 and its receptor system: implications in the immune system and inflammation. Adv. Immunol. 1994; 57: 45—90.
50. Hauber H.P., Bergeron C., Hamid Q. IL-9 in allergic inflammation. Int. Arch. Allergy Immunol. 2004; 134: 79—87.
51. Giembycz M.A., Lindsay M.A. Pharmacology of the eosinophil. Pharmacol. Rev. 1999; 51: 213—340.
52. Kim J.T., Schimming A.W., Kita H. Ligation of Fc gamma RII (CD32) pivotally regulates survival of human eosinophils. J. Immunol. 1999; 162: 4253—4259.
53. Woerly G., Roger N., Loiseau S. et al. Expression of CD28 and CD86 by human eosinophils and role in the secretion of type 1 cytokines (interleukin 2 and interferon gamma): inhibition by immunoglobulin A complexes. J. Exp. Med. 1999; 190: 487—495.
54. Shi H. Eosinophils function as antigen-presenting cells. J. Leukocyte Biol. 2005; 76: 520—527.
55. Plotz S.G., Lentschat A., Behrendt H. The interaction of human peripheral blood eosinophils with bacterial lipopolysaccharide is CD14 dependent. Blood 2001; 97: 235—241.
56. Nagase H., Okugawa S., Ota Y. Expression and function of Tolllike receptors in eosinophils: activation by Toll-like receptor 7 ligand. J. Immunol. 2003; 171: 3977—3982.
57. Munitz A., Bachelet I., Fraenkel S. 2B4 (CD244) is expressed and functional on human eosinophils. J. Immunol. 2005; 174: 110—118.
58. Munitz A., Levi-Schaffer F. Inhibitory receptors on eosinophils: a direct hit to a possible Achilles heel? J. Allergy Clin. Immunol. 2005; 119: 1382—1387.
59. Nutku E., Aizawa H., Hudson S.A., Bochner B.S. Ligation of Si-glec-8: a selective mechanism for induction of human eosinophil apoptosis. Blood 2003; 101: 5014—5020.
60. LegrandF., Driss V., Woerly G. A Functional ySTCR/CD3 complex distinct from yST cells is expressed by human eosinophils. PLoS One 2009; 4(6): e5926. www.plosone.org
61. Odemuyiwa S.O., Ghahary A., Li Y. Human eosinophils regulate T cell subset selection through indoleamine 2,3-dioxyenase. J. Immunol. 2004; 173: 5909—5913.
Поступила 03.11.11
Уважаемые читатели!
Приглашаем Вас посетить сайт «Издательства "Медицина"» в Интернете Наш адрес: www.medlit.ru
36
