Селектин-опосредованная клеточная адгезия

Селектины являются рецепторами адгезии сосудистых клеток, которые связываются с гликанами, представленными на белках клеточной поверхности. Физиологическая функция селектинов заключается в том, чтобы облегчить начальное закрепление лейкоцитов в местах воспаления или вторичных лимфоидных органах до адгезии и экстравазации лейкоцитов. Три разных селектина (P-, E- и L-селектин) могут быть обнаружены у млекопитающих, которые сохраняются между видами. Селектины представляют собой лектины С-типа, которые связываются преимущественно с гликанами с концевой тетрасахаридной структурой сиалил-Льюис x (sLex) и сиалил-Льюис a (sLea) (фиг. 3), которые обычно дополнительно модифицируются сульфатной группой. Биосинтез лигандов sLex и sLea организован с помощью набора гликозилтранфераз, где экспрессия сиалилтрансфераз и фукозилтрансфераз является существенной. Кроме того, селектины также связываются с определенными гликолипидами (сульфатидами). Гетерофильное связывание селектинов с гликанами обычно зависит от кальция. Структурно все селектины имеют N-концевой домен распознавания углеводов С-типа (лектин С-типа), домен EGF, короткие консенсусные повторы, трансмембранный и внутриклеточный домен. Вовлечение селектинов их лигандами активирует передачу сигналов вовнутрь, например, путем Ca2 + и p38 MAP-киназы.

P-селектин хранится в гранулах тромбоцитов и эндотелиальных клеток, которые после активации выводят P-селектин на поверхность. E-селектин присутствует только в эндотелиальных клетках, и его экспрессия регулируется на уровне транскрипции. L-селектин конститутивно экспрессируется в большинстве подгрупп лейкоцитов, но теряется при опосредованном антигеном формировании памяти Т-клеток. Селектины связываются с должным образом посттрансляционно модифицированными гликановыми лигандами, несущими в основном структуры sLex или sLea. Наиболее изученным лигандом селектина является P-селектин гликопротеиновый лиганд 1 (PSGL-1), где sLex дополнительно сульфатируется. Все три селектина связываются с PSGL-1, который в основном экспрессируется в лейкоцитах. Кроме того, Eselectin связывается с различными гликозилированными белковыми лигандами, такими как E-селектин-лиганд-1 (ESL-1) или CD44. L-селектин связывается с группой гликанов, называемых адресинами, которая включает в себя: MADCAM, PNAD, такие как CD34, и подокаликсин. Эти гликаны присутствуют в высокоэндотелиальных венулах лимфатических узлов или пятен Пейера, где они обеспечивают доставку лимфоцитов во вторичные лимфоидные органы. Кроме того, L-селектины Pand также связываются с гликозаминогликанами, такими как гепарансульфат и гепарин, но природа этой клеточной адгезии остается изучаемой.

Фиг. 3.   Структуры сиалила Льюиса x (sLex) и сиалила Льюиса a (sLea). Селектины связываются с гликанами с концевой тетрасахаридной структурой, известной как сиалил Льюиса х / а. Ядро концевого тетрасахарида представляет собой дисахарид галактозы, связанный с N-ацетилглюкозамином (GlcNAc), либо в связи a1,4 (sLex), либо a1,3 (sLea). Этот дисахарид дополнительно модифицируется с помощью 2,3-сиалилтрансфераз, связывающих сиаловую кислоту с галактозой. Фукозилтрансферазы дополняют тетрасахарид путем добавления фукозы к GlcNAc либо в 1,3-образующую связь sLex, либо в 1,4-образующую связь sLea. В зависимости от типа селектина эта структура дополнительно сульфатируется либо в 6-положении Gal, либо в 6-положении GlcNAc. Альтернативно, белковый каркас носителя-лиганда селектина сульфатируется в непосредственной близости от структуры sLex.

На функциональном уровне selectins опосредуют первые шаги экстравазации. Эндотелиальные клетки выстраивают кровеносные сосуды, а циркулирующие лейкоциты не взаимодействуют со стенкой сосуда. Воспалительные стимулы активируют эндотелиальные клетки, которые усиливают экспрессию молекул адгезии, включая P-селектин и E-селектин. Взаимодействие сосудистых селектинов с их лигандами приводит к скручиванию лейкоцитов на активированном эндотелии, за которым следует интегрин-опосредованная твердая адгезия и, наконец, экстравазация лейкоцитов в паренхиму, где могут выполняться эффекторные функции лейкоцитов.

Опосредованная селектином клеточная адгезия модулирует два различных аспекта во время прогрессирования рака и метастазирования: (A) взаимодействия опухолевых клеток с эндотелиальными клетками, тромбоцитами и лейкоцитами; (B) рекрутирование и транспортировка лейкоцитов в развивающиеся опухоли (рис. 2).

Селектин-опосредованное взаимодействие опухолевых клеток

Злокачественная трансформация связана с глубокими изменениями гликозилирования клеточной поверхности опухолевых клеток, и это приводит к усилению регуляции лигандов для селектинов. Эти изменения в гликозилировании являются результатом эпигенетических и генетических изменений гликозилтрансфераз и гликозидаз. Хотя изменения могут привести к усилению разветвления N-гликанов, заметные гликановые изменения происходят на О-связанных гликанах, которые присутствуют в опухолевых клетках, продуцирующих муцин. Важно отметить, что положительная регуляция гликанов, содержащих сиаловую кислоту, на опухолевых клетках вместе с повышенной экспрессией усеченных гликановых структур была обнаружена во всех типах рака. Повышенная регуляция гликанов, содержащих сиаловую кислоту, является результатом изменений в экспрессии сиалилтрансфераз или сиалидаз. Такие сиалированные гликаны, например, на муцинах, служат лигандами для селектинов и обеспечивают взаимодействие между опухолевыми клетками и клетками, несущими селектин. Таким образом, реципрокные взаимодействия между тромбоцитами, лейкоцитами, эндотелиальными клетками и опухолевыми клетками были связаны с прогрессированием рака. Хотя многие из этих межклеточных взаимодействий были продемонстрированы в различных анализах in vitro, их значение в прогрессировании рака было подтверждено на мышиной модели с использованием селектин-дефицитных мышей. Важно, что повышенная экспрессия структур sLex и sLea часто связана с прогрессированием рака и плохим прогнозом у пациента с раком при различных опухолях, включая толстую кишку, желудок, легкое; рак почки и молочной железы; меланомы и др.

Метастазирование — это многоступенчатый процесс, который начинается с распространения опухолевых клеток через кровообращение и приводит к колонизации отдаленного органа. Селектин-опосредованные взаимодействия способствуют гематогенной диссеминации и колонизации органов. Во время гематогенного метастазирования тромбоциты связываются с опухолевыми клетками, и этот «щит» тромбоцитов защищает опухолевые клетки от элиминации NK-клетками. Сильное снижение метастазирования наблюдалось у мышей, у которых отсутствовал P-селектин, что указывает на то, что P-селектин может быть мишенью для антиметастатической терапии. Было показано, что эндотелиальный E-селектин способствует адгезии опухолевых клеток и, следовательно, участвует в метастазировании. Специальная гликоформа CD44 в клетках человека, названная HCELL, была идентифицирована как лиганд E-селектина на опухолевых клетках. В клетках рака молочной железы селектин-опосредованные взаимодействия с HCELL на микрососудистых эндотелиальных клетках способствуют возвращению раковых стволовых клеток в костный мозг. Взаимодействия селектин-селектин-лиганд могут влиять на передачу сигналов как в опухолевых клетках, так и в клетках, несущих селектин; тем самым модулируя прогрессирование рака.

У больных раком значительно повышен риск развития тромбоэмболических осложнений. Эта гиперкоагуляция, впервые описанная Труссо, также в некоторой степени приписывается опосредованным селектином взаимодействиям между раковыми муцинами, тромбоцитарным пселектином и L-селектином на лейкоцитах. Полученные из карциномы высокосиалилированные и гликозилированные муцины усиливают взаимодействие тромбоцитов с миелоидными лейкоцитами, которые способствуют образованию тромба. Это открытие может объяснить, почему гепарин и производные гепарина являются мощными ингибиторами тромбоэмболических осложнений у онкологических больных по сравнению с другими антикоагулянтами (например, варфарином).

Селектин-опосредованное задействование и траффик лейкоцитов в канцере

Селектин-опосредованные взаимодействия способствуют рекрутированию лейкоцитов в опухоли и обеспечивают их взаимодействие в микроокружении опухоли. Увеличение рекрутирования лейкоцитов поддерживает прогрессирование рака путем стимулирования инвазии опухолевых клеток, интравазации, диссеминации и экстравазации. В частности, было показано, что селектины влияют на рекрутирование врожденных иммунных клеток во время метастатической колонизации. Анализ метастатической колонизации на различных моделях мышей показал, что селектин-опосредованные взаимодействия важны для рекрутирования миелоидных клеток и моноцитов, что усиливает экстравазацию опухолевых клеток и облегчает колонизацию органов. Повышенная продукция хемокинов (например, CCL2, CCL5 или CXCL12) в метастатической микросреде дополнительно способствует рекрутированию моноцитов и миелоидных клеток, что дополнительно поддерживается взаимодействиями селектина. Интересно, что как эндотелиальный Е-селектин, так и лейкоцитарный L-селектин, как было показано, вовлечены в процесс трансэндотелиальной миграции опухолевых клеток в легких с помощью моноцитов. Эти исследования показывают, что метастатические опухолевые клетки «высоко оценивают» физиологическую функцию селектинов и рекрутирование лейкоцитов, чтобы способствовать росту опухоли и метастазированию.

В случае гематогенных злокачественных новообразований опухолевые клетки экспрессируют не только лиганды селектина, но также и L-селектин. Экспрессия L-селектина на клеточной поверхности на лейкозных клетках может значительно влиять на их перенос и распределение. Например, у пациентов с хроническим лимфолейкозом (ХЛЛ) опухолевые клетки рециркулируют в лимфатические узлы посредством L-селектина, опосредованного вращением, что способствует прогрессированию рака.

В заключение, селектин-опосредованные взаимодействия между опухолевыми клетками, тромбоцитами, эндотелиальными клетками и лейкоцитами участвуют в различных стадиях метастазирования и могут способствовать образованию метастатической ниши. Интересно, что гликозаминогликаны (GAG), такие как гепарин и гепарансульфаты, связываются с селектинами и тем самым ингибируют взаимодействия с лигандами, ассоциированными с опухолью. Кроме того, гликомиметики PSGL-1 могут ингибировать опосредованные P-селектином взаимодействия и в настоящее время тестируются в терапии рака. Обилие селектиновых лигандов практически на всех типах рака, а также общий доступ к сосудистому селектину во время гематогенного метастазирования убедительно свидетельствуют о том, что любое вмешательство в селектин-опосредованную клеточную адгезию во времени может иметь антиметастатический потенциал также в клинических условиях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Top.Mail.Ru