версія для друку
26.05.2010 Поза межами згортання крові: нові ролі тромбоцитів

Тромбоцити відомі через запобігання втратам крові, але нові дослідження показують, що ці спрощені клітини можуть захищати від мікробів і виконувати інші обов'язки, вони також є мішенями для ліків при сепсисі та інших станах.

Фото: Такі тромбоцити, змішані зі згустком крові виконують безліч робіт в організмі. КРЕДИТ: DENNIS KUNKEL MICROSCOPY INC./VISUALS UNLIMITED/CORBIS

Тридцять років тому, дослідники були переконані в тому, що вони знають все про тромбоцити. Кожен мілілітр нашої крові, думалося, вміщує сотні мільйонів цих клітинних фрагментів тільки з однієї причини: щоб врятувати нас від смертельної кровотечі. Якщо ми потерпаємо від порізу або інших пошкоджень, тромбоцити юрмляться в дії, утворюючи пробку, що закриває рану.

Але в останні роки, тромбоцити проявили себе в повноваженнях, про які ніхто не здогадувався. Вони є цілителями, які виділяють фактори росту та інші заспокійливі молекули, які допомагають відновити пошкоджені тканини. Вони, як солдати, заіскрюють захисну відповідь відому як запалення, оповіщають клітини імунної системи, і навіть нападають на мікробних загарбників. Вони працюють далекобійниками, що підбирають і доставляють хімічні речовини, такі як серотонін, який допомагає регенерації печінки після травми (Science, 7 квітня 2006, стор 104). Вони навіть працюють інженерами, формуючи судинну систему у новонароджених. "Тромбоцити, звичайно, не тільки працюють як пластир для кровотоку", говорить гематолог Джозеф Італьяно з Гарвардської медичної школи в Бостоні.

Додаткові функції тромбоцитів продовжують з’являтися на світ, і біологи щойно описали новий шлях яким тіло може виробляти ці багатофункціональні клітини - дані, які можуть в один прекрасний день полегшити попит на донорську кров. Новий погляд на тромбоцити, як на більш складні і дієздатні клітини "дійсно отримав імпульс в даний час", говорить гематолог Ендрю Уейріч з університету штату Юта в Солт-Лейк-Сіті.

Але при всій їх перевагах, тромбоцити приведуть до смерті більшості з нас через кров'яні згустки, які є причиною інсультів і серцевих нападів. Тромбоцити також сприяють раку, ревматоїдному артриту та іншими захворюваннями.

Це означає, що інгібітори тромбоцитів – лікарські засоби, що спочатку були розроблені для запобігання згортанню крові, можливо, мають більш широкі вигоди, зазначає лікар-кардіолог Сьюзен Сміт з університету штату Кентуккі в Лексінгтоні. Її лабораторія, наприклад, вивчає чи допомагає клопідогрель, препарат проти згортання крові, також при сепсисі, нерідко фатальному стані, в якому бактеріальна інфекція буяє в кровоносному руслі.

Тромбоцитна фабрика

Легко зрозуміти, чому дослідники недооцінили тромбоцити. Як і у спрощених еритроцитів, у тромбоцитів відсутні ядра, в яких як правило, міститься вся безліч генів. До того ж тромбоцити за розміром менше однієї третини діаметра еритроцитів і деякі вчені дотримуються думки, що їх навіть не можна визначати як клітини.

Але вчені дізналися, що тромбоцити мають багато можливостей і здатностей звичайних клітин, навіть, згідно з новим суперечливим дослідженням, здатність до відтворення. Біологи вже давно думали, що тромбоцити виникають не через мітоз, так як робить більшість клітин, а відокремлюються від незграбних клітин кісткового мозку, які називають мегакаріоцитами. Три роки тому вчені вперше спостерігали, як це відокремлення відбувається в кістковому мозку живих мишей (Science, 21 вересня 2007, стор 1767). Відростки від мегакаріоцитів пробурюються в судину, а сила кровотечі відтягує частини, що при подальшому діленні в кінцевому підсумку стають тромбоцитами.

Але чи це єдиний спосіб народження тромбоцитів? Питання є актуальним, оскільки жодній лабораторії не вдалося виростити клінічні кількості тромбоцитів, а вони вкрай необхідні для медичних травм, пов'язаних з великими кровотечами і для ракових хворих, у яких тромбоцити різко впали через хіміотерапію. Джерело для переливання йде виключно за рахунок донорської крові і може бути збережене лише близько 5 днів.

У статті, опублікованій в січні в журналі «Кров», Уейріч і його колеги повідомили, що вони впіймали тромбоцити, виділені з свіжої крові в акті розмноження. Замість того, щоб пройти звичайний мітотичний клітинний поділ, тромбоцит виділяє пасмо з одною або декількома опуклостями. Ці потомства, які іноді відриваються, але часто залишаються прикріпленими до материнських клітин, несуть в собі стандартні білки тромбоцитів і так само чіпляються за білки згортання крові, як вони це робили б на місці розрізу. У попередніх дослідженнях було помічено такі намиста з тромбоцитів у крові, але більшість вчених припускали, що вони отримані від мегакаріоцитів, а не від самих тромбоцитів.

Дані показують, що тромбоцити мають можливості для самостійної реплікації, хоча чи відбувається цей процес досить часто природнім шляхом для збільшення числа тромбоцитів у людини, залишається неясним – говорить Уейріч. Італьяно, чия лабораторія намагається культивувати тромбоцити, згоден з цим. "Я думаю, що тут щось є," говорить він. "Але питання в тому, якою мірою це відбувається в крові".

Несподівана хімія

Тромбоцити напічкані біологічно впливовими молекулами - не тільки інгредієнтами для згортання крові, а і багатьма факторами росту, посланниками імунної системи, ферментами та іншими сполуками. Дослідники виявили більш ніж 1100 видів білків всередині пластинок або на їх поверхні. Припускалося, що тромбоцити, з огляду на відсутність ядра, успадкували ці білки з мегакаріоцитів від яких вони відірвалися.

Тим не менше тромбоцити "так само метаболічно активні, як і ядерні клітини", говорить імунолог Джон Семпл з Госпіталю Святого Майкла в Торонто, Канада. Дійсно, тромбоцити містять мітохондрії, що забезпечують їх енергією для хімічних реакцій і синтезу білків і рибосом, клітинних структур, що використовуються для синтезу білків з амінокислот.

Підказки, що тромбоцити можуть будувати свої власні білки, почали накопичуватися з 1960-х років, коли біологи виявили, що клітини поглинають вільні амінокислоти. А в 1988 році вчені підтвердили, що тромбоцити зберігають невелику кількість молекул матричної РНК (мРНК). Тим не менше деякі вчені стверджували, що будь-який синтез білків за допомогою цих мРНК має мало значення.

У 1998 році, проте, Уейріч і його колеги показали, що тромбоцити виробляють специфічний білок, Bcl-3, у відповідь на конкретний подразник, засвідчивши той факт, що тромбоцити ретельно керують тим, що вони виробляють. З тих пір група Уейріч і інші дослідники показали, що тромбоцити синтезують додаткові ключові білки, такі як цитокін інтерлейкін-1β, що викликає запалення у відповідь на хімічні сигнали. Тим не менше, дослідники повинні довести, скільки білків з його репертуару тромбоцит робить сам і скільки він отримує від свого материнського мегакаріоцита.

Кардіолог Джейн Фрідман з медичного центру Бостонського Університету застерігає проти надання тромбоцитам занадто великого значення. "Я думаю, що тромбоцити роблять набагато більше, ніж люди думають, але вони не мають ядра" і тому не можуть виконувати всі функції звичайних клітин. Тим не менш, чітка картина з’являється, говорить Уейріч: "тромбоцит є динамічним і незалежним".

Атака тромбоцитів-вбивць

Найбільш помітною професією тромбоцитів є припинення втрати крові, але тромбоцити також «просочуються» за словами Італьяно в асортимент нових робочих місць. У січневому номері Nature Medicine, наприклад, Стефен Массберг з німецького кардіологічного центру Мюнхена і його колеги повідомили їх нову роль у процесі розвитку для клітин. Дослідники виявили, що у мишей тромбоцити забезпечують пломбування ductus arteriosus – шунта, який працює як відкритий артеріальний проток, що дозволяє крові протікати в обхід легенів у період внутрішньоутробного розвитку, і закривається як тільки тварини народжуються. Тромбоцити утворюють згусток крові у ductus arteriosus і стимулюють клітини в підкладці сформувати постійне ущільнення. Той же механізм, здається, працює у людей. Вчені ретроспективно вивчали недоношених дітей і виявили, що ті, що мали низьку кількість тромбоцитів, більш імовірно мали відкритий ductus arteriosus. Якщо цей зв'язок підтвердиться, то це може призвести до нового методу лікування новонароджених і недоношених дітей, які страждають від цього порушення.

Батьки і потомство? Ланцюжки з тромбоцитів, подібні до цих, в яких опуклості містять стандартні білки тромбоцитів, переконали деяких дослідників, що клітини можуть розмножуватися. КРЕДИТ: H. SCHWERTZ ET AL., Blood (січень 2010)

Тромбоцити також, схоже, захищають від мікробної інфекції. Шість років тому дослідники виявили, що, як і анти патогенні макрофаги і дендритні клітини, але на відміну від червоних клітин крові, тромбоцити мають Толл-подібні рецептори (TLRs), які розпізнають молекулярні ознаки мікробів. Семпл і його колеги виявили, що коли патогени зачіпляють TLR тромбоцитів, це викликає зростання TNF, компонента, який підсилює запалення - одне з найпотужніших механізмів захисту організму від інфекції.

Іноді тромбоцити грають більш активну роль у захисті, чіпляючись на загарбників. Вони, як правило, доставляють своїх бранців до макрофагів, які можуть знищити мікробів. Однак останні роботи показують, що вони можуть робити все самі: причепившись до поверхні червоних кров'яних клітин, вони можуть вбити малярійних паразитів, що ховаються всередині, хоча як - не ясно (Science, 6 лютого 2009, стор 797).

Семпл припускає, що тромбоцити є одними з найбільш важливих детекторів патогенів в організмі. Вони є другою за чисельністю популяцією клітин у крові після червоних кров'яних клітин, і вони циркулюють по всьому організму і "збирають все, що є в плазмі", говорить він.

Імунні таланти тромбоцитів, імовірно, залишились від ранньої епохи в еволюції тваринного світу, коли одного типу клітин було достатньо для мікробної оборони і гемостазу, або для запобігання втрати крові. Комахи мають такі багатоцільові клітини сьогодні, які називаються гемоцитами. "Тромбоцити еволюціонували у гемостатичних агентів, але вони зберегли свої запальні функції", говорить Семпл.

Стан сепсису

Тромбоцити можуть допомагати новонародженим і відстрахати мікробів, але вони також заподіюють багато страждань. Більше половини людей, які померли у Сполучених Штатах у минулому році були вбиті тромбоцитами. Більшість загинуло, коли згусток крові організований тромбоцитами заблокував артерію і викликав серцевий напад або інсульт. Тому аспірин, клопідогрель, і інші анти-тромбозні агенти знайшли широке застосування у людей з атеросклерозом або декількома іншими синдромами.

Дослідники нещодавно виявили, що ще один відомий вбивця багато в чому зобов'язаний тромбоцитам: сепсис, надмірна запальна реакція на мікробів в крові, яка може згубно позначатися на багатьох органах. За деякими оцінками, в Сполучених Штатах щороку від сепсису помирає понад 200 000 людей.

Розробляти ліки для боротьби з сепсисом не легко, але два останні дослідження показують, що орієнтація на функції тромбоцитів може запропонувати нові стратегії. У 2007 році Пол Кубес - імунолог з Університету Калгарі в Канаді та його колеги повідомили, що під час зараження крові, тромбоцити, які виявили бактерії через свої TLR, впливають на нейтрофіли, клітини білої крові, що знищують бактерії. У відповідь, клітини імунної системи виділяють позаклітинні пастки нейтрофілів (NET), сплетіння ДНК, які виловлюють деякі види мікробів. У малих кровоносних судинах легенів або печінки декілька нейтрофілів можуть зачепитись за підкладку і утворити завісу з липких ниток, яка затримує бактерії, що намагаються пройти. Цей захисний механізм "може бути останньою надією, якщо вам потрібно позбутися системної інфекції", говорить Кубес.

І все ж таки NETи можуть "завдати супутній збиток", відзначає Кубес, через ушкодження поверхні кровоносних судин, які можуть завдати шкоди печінці. Коли дослідники інфікували кров гризунів, у яких не вистачало тромбоцитів або нейтрофілів, тварини понесли менші пошкодження печінки, ніж спостерігались в контролі. З огляду на цей висновок, Кубес припускає, що ліки які припиняють спровоковане тромбоцитами виділення NEТ, можуть обмежити руйнацію органів від сепсису.

Безконтрольні тромбоцити також є одною з головних причин ускладнення сепсису, яка називається розпорошеною внутрішньо-судинною коагуляцією. Цей стан, який відповідає за половину випадків смерті від сепсису, супроводжується кровотечами і розповсюдженим згортанням крові в кровоносних судинах. У дослідженні 2008-го року в Nature Medicine, молекулярний біолог Джеймі Марс з університету Каліфорнії в Санта-Барбарі, і його колеги розкрили молекулярну таємницю і показали, як печінка намагається боротися з цим небезпечним явищем шляхом видалення тромбоцитів з обігу.

Дослідники показали, що деякі сепсисні бактерії виділяють фермент нейрамінідазу, що підрізає білки на поверхні тромбоцитів. Ця модифікація може дозволити бактеріям причепитись і їхати на тромбоцитах до травмованих кровоносних судин, де вони можуть проникати в оточуючі тканини, Марс говорить. Але зміна також сигналізує тілу, що масивне бактеріальне вторгнення йде повним ходом. І клітини печінки, використовуючи білок під назвою Ашуелл-Морелл рецептор, розпочинають захоплення і ліквідацію тромбоцитів полюючи на змінені білки. Цей рецептор є частиною останньої відчайдушної спроби тіла зупинити розсіяне внутрішньосудинне згортання крові, протягом чотирьох десятиліть досліджень ніхто не міг знайти фізіологічну функцію цього рецептора.

Марс і його колеги сподіваються, що використовуючи препарати, що імітують бактеріальні нейрамінідази на ранніх стадіях сепсису, можна підштовхнути видалення тромбоцитів і упередити розсіяне внутрішньосудинне згортання крові. Вони зараз досліджують цю можливість у дослідах з тваринами.

Тромбоцити проти суглобів

Джекілл- і- Гайд природа тромбоцитів проявляється і при ревматоїдному артриті (РА), автоімунній атаці на обгортку суглобів. Дослідники, як правило, пояснюють болючі, а іноді і калічні симптоми РА дією імунних клітин, таких як Т- і В-клітини. Але здатність тромбоцитів до запуску запалення нещодавно надихнула ревматолога Девіда Лі з Гарвардської медичної школи та його колег на перевірку зв'язку між тромбоцитами та РА. Дослідники викликали певну форму РА у мишей, а потім вводили деяким тваринам антитіла, які знищили 95% їх тромбоцитів. Тромбоцит-дефіцитні тварини страждали на полегшене запалення суглобів, порівняно з іншими гризунами (Science, 29 січня, стор 580).

Захоплення. Бактерії (помаранчевий), що потрапили у сітку ДНК випущену нейтрофілами. Тромбоцити, що виявили мікроби можуть підстьобувати нейтрофіли виділяти ці речовини. КРЕДИТ Інституту Макса Планка.

Проте, коли вчені розглянули рідину з суглобів людей з РА, там було мало тромбоцитів. Замість цього, дослідники виявили безліч мікрочастинок, які іноді називають тромбоцитним пилом. Ці крихітні капсули, випущені стимульованими тромбоцитами, наповнені молекулами запалення IL-1.

Лі та його колеги постулюють серію невдалих подій, які починаються, коли тромбоцити, що проходять через кровоносні судини і без того запаленого суглоба, реагують на хрящ, випускаючи мікрочастинки. У свою чергу, IL-1 в цих частинках провокує клітини всередині суглоба виділяти молекули, які сприяють подальшому запаленню. Тромбоцити не викликають РА, вони тільки його посилюють, прийшов до висновку Джеррі Вар, гематолог з Університету Арканзаса і центру медичних наук в Літл-Року, який співпрацював з Лі.

Спусковою молекулою для виділення мікрочастинок є рецептор глікопротеїну VI на поверхні тромбоцитів, і дослідники вважають, що блокування цього рецептора може утримати тромбоцити від вивантаження запальних вантажів. "Це шлях, на який ми раніше не були націлені" у зв'язку з РА, говорить Лі.

Маленькі помічники раку

Рак теж, здається, отримає неладний поштовх від тромбоцитів. Наприклад, вони можуть допомоги пухлині шляхом сприяння ангіогенезу, формуванню нових кровоносних судин. Юда Фолкман з Гарвардської медичної школи, що відстоював важливість ангіогенезу для росту пухлини, наполягав на такій можливості протягом десятиріччя. У минулому році в статті, де він є співавтором, деякі з його колишніх колег показали, що ракові клітини змінюють хімічний склад тромбоцитів.

У своїй аптечці першої допомоги для постраждалих тканини, тромбоцити мають молекули, які стимулюють або блокують ангіогенез, упаковані у контейнери під назвою гранули. У мишей з множинними пухлинами, гранули тромбоцитів накопичують більше молекул що сприяють ангіогенезу. "Пухлина якимось чином схиляє тромбоцити на створення про-ангіогенних гранул", говорить Італьяно, який був одним із співавторів дослідження. Дослідники тепер сподіваються визначити ракові сигнали, які впливають на тромбоцити.

Крім надання нових кровоносних судин пухлині, тромбоцити можуть допомогти зберегти їх, відзначає судинний біолог Деніса Вагнер з Гарвардської медичної школи. Кровопостачання пухлини схильне до крововиливів. Це тому, що для клітин імунної системи "пухлини виглядають, як рани", говорить вона. Вони юрмляться у новосформованих кровоносних судинах і викликають запалення, яке може призвести до руйнування стінок. Чотири роки тому Вагнер, Фолкман і колеги повідомили, що тромбоцити запобігають погіршенню цих судин. У 2008 році Вагнер і колеги запропонувала докази того, що тромбоцити повинні виділяти якісь захисні молекули: тромбоцити, які використали свій хімічний вміст, втрачають здатність зберігати судини. Але особистість цього молекулярного герметика залишається загадкою.

Рак також мобілізує тромбоцити щоб захиститись від імунної системи, згідно з дослідженнями проведеними пухлинним біологом Джозефом Палумбо з лікарні Медичного дитячого центру в Цинциннаті Огайо і його колегою Джей Деген. П'ять років тому, вони та їхні колеги виявили, що тромбоцити захищають пухлини від нападу з боку природних клітин-кілерів, одного з найпотужніших захисників організму від раку. Хоча цей захист не є необхідним для первинного зростання пухлини, він має важливе значення для поширення пухлини і метастазів. Палумбо підозрює, що тромбоцити виділяють речовину або речовини, які роззброюють природні клітини-кілери, але вони все ще залишаються невідомими.

Автор:  Мітч Леслі
Адреса джерела:  http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/328/5978/562
Джерело:  Science
Показів:308