Все виды позвоночных обладают лейкоцитами, которые делятся на несколько различных узкоспециализированных линий клеток или классов: гранулоциты, макрофаги и лимфоциты. Лейкоциты принимают участие в иммунном ответе и восстановлении тканей.
Гранулоциты были сохранены и эволюционировали у разных видов, превращаясь в клетки, которые обеспечивают одну из первых линий защиты хозяина от патогенов.
Нейтрофилы и гетерофилы- функционально аналогичная популяция гранулоцитарных фагоцитов, присутствующая у немлекопитающих и некоторых млекопитающих (Montali, 1988) возникают из общего пула гемопоэтических стволовых клеток (HSC) и митотических миелоидных клеток-предшественников (MEP). Эти клетки дифференцируются в моноциты, эозинофилы и базофилы после воздействия соответствующего каждому типу клеток фокторов роста.
Анализ пропорционального состава общих миелоидных лейкоцитов показал интересные изменения в распределении гранулоцитов по разным классам видов.
Распределение гранулоцитов в зависимости от класса видов
Линии челюстных рыб, представленные акулами и скатами, сохраняют как большинство гетерофильной популяции (49,0%), так и гораздо меньшее количество популяции нейтрофилов (1,6%).
Хладнокровные ; анура (29,7%), чешуйчатые (55,3%), тестудины (41,9%) и крокодилы (43,7%); сохраняют большую популяцию нейтрофилов/гетерофилов. Пропорции этих популяций варьируются в пределах родственных отрядов животных и между различными классами видов . Напротив, внутри теплокровных классов и отрядов; aves (84,7%), monotremata (83,8%), сумчатые (82,6%) и плацентарные (81,8%) наблюдается противоположное распределение, и нейтрофилы/гетерофилы здесь - наиболее распространенный тип клеток периферической крови .
Интересно, что базофилы и эозинофилы представлены в отряде бесхвостых нехарактерным для людей соотношением, 31,5% и 23,2% соответственно.
Аналогичная картина наблюдается в линии рептилий; однако между отрядами здесь есть различия, поскольку у чешуйчатых (10,1%) и крокодиловых (13,8%) доля эозинофилов ниже по сравнению с тестудинами (37,5%). Наоборот, базофилы повышены у крокодилов (27,2%) по сравнению с чешуйчатыми и тестудинами (9,7% и 0,6% соответственно). Это предполагает, что внутри близкородственных отрядов, имеющих сходные места обитания или окружающую среду, отдельные виды предпочитали разные конфигурации миелоидных лейкоцитов.
Эозинофилы присутствуют в виде небольшой популяции в линиях млекопитающих, опять же здесь наблюдаются различия между соответствующими классами, поскольку монотрематы имеют меньшую долю эозинофилов (6,7%) по сравнению с сумчатыми и плацентарными отрядами (8,2% и 10,0% соответственно). Напротив, по сравнению со всеми другими классами, базофилы, по-видимому, в значительной степени утрачены из классов млекопитающих однопроходных (0,7%) и сумчатых (0,6%), а чуть большая популяция наблюдается у плацентарных животных (1,7%).
Азурофилы – специализированная популяция миелоидных клеток – достигают по своей численности пика в линии крокодилов (1,5 × 10 9/л и 10,5% соответственно); остается неясным, следует ли классифицировать азурофилы как отдельный тип клеток или как подмножество моноцитов или нейтрофилов.
На каком-то этапе эволюции четвероногих после появления CSF3 и CSF1 гемопоэз в значительной степени перешел в тканеспецифический компартмент костного мозга, что, вероятно, имело значение для распределения лейкоцитов в определенный порядок.
У ранних рептилий, представленных ящерицами отряда чешуйчатых, нейтрофилы становятся доминирующими гранулоцитами с сопутствующим снижением количества базофилов и эозинофилов.
Воспаление
Можно сказать, что основной вклад миелоидных клеток в регуляцию процессов , связанных с воспалением основан на механизмах, которые оттачивались на протяжении сотен миллионов лет эволюции.
От апоптоза к фагоцитозу
Стремление к очищению от умирающих клеток очевидно даже в самых глубоких ветвях филогенеза архей и бактерий, где колониальные биопленки появились как способ, способствующий выживанию в различных средах (Hall-Stoodley L, et.al., 2004). Эти древние колонии (самая ранняя летопись окаменелостей ~ 3,25 миллиарда лет назад) уже демонстрировали признаки специализации многоклеточных организмов, удаляя нефункциональные отработанные клетки для повторного использования питательных веществ и поддержания целостности колонии. На смену колоний пришла многоклеточность, которая уже обладала способностью более эффективно удалять вредные агенты.
Ранняя работа H. Ellis и H. Horvitz (1986) на C. elegans идентифицировала генетических участников с основными регуляторными ролями в событиях апоптоза. Было обнаружено, что C. elegans ced-4 кодирует молекулярный шаперон, необходимый для активации ced-3 и стимуляции апоптоза. Напротив, ced-9 противодействует действию CED-3 и CED-4 в клетках, которые должны были выжить. Теперь мы знаем, что эти гены представляют собой гомологи для фактора активации апоптотической протеазы 1 (Apaf-1) - фермента, превращающего интерлейкин-1-бета (ICE) и протоонкогена bcl-2 млекопитающих, соответственно.
Более поздние исследования распространили происхождение этого запрограммированного процесса клеточной гибели на базальные метазои.
Фагоцитоз дал элегантный ответ на все эти проблемы и с тех пор служит основным инструментом обновления клеток и удаления чужеродных захватчиков во всех группах животных. Кроме того, книдарии, такие как Hydra, в значительной степени помогли определить молекулярные события, связанные с апоптозом, и роль фагоцитов в гомеостатическом вкладе у пребилатерий. Это взаимодействие наблюдается во время регуляции количества клеток при питании, ремоделировании тканей, гаметогенезе (оогенезе и сперматогенезе), регенерации и аллораспознавании (Reiter S, et.al., 2012).
В одном случае апоптотические интерстициальные стволовые клетки быстро интернализируются во время нормального роста и отпочкования полипов гидры соседними эпидермальными и гастродермальными эпителиальными клетками. В другом случае маленькие питающие клетки гидры интернализировались окружающими ооцитами во время оогенеза. Этот процесс позволил эффективно удалить отработанные клетки и дополнительно обеспечить питанием развивающиеся полипы.
Морфология апоптотических клеток Hydra почти неотличима от таковой у высших многоклеточных животных. Кроме того, биохимические механизмы, опосредующие эти события, сложность участвующих в них семейств генов, а также внутриклеточная локализация и функция ключевых игроков, таких как каспазы и белки семейства Bcl-2, демонстрируют значительную степень консервативности , по сравнению, с высшими многоклеточными животными (Reiter S, et.al., 2012).
Таким образом, вклад фагоцитов в интернализацию и удаление клеток после апоптоза, процесс , обозначаемый термином «эффероцитоз», хорошо известен у книдарий и, по-видимому, представляет собой своего рода платформу для поддержания гомеостаза у базальных многоклеточных животных. Механизм гибели клеток апоптоза Hydra демонстрирует значительно более высокий уровень сложности, чем у Caenorhabditis и дрозофилы . Это говорит о том, что за первоначальным формированием этой новой стратегии гомеостаза последовала селективная потеря генов после дивергенции последнего общего эвметазоанного предка в сторону протостомной клады, а не предполагавшуюся ранее более драматическую эволюцию апоптоза от червей к человеку на основе традиционных Coelomata (гипотеза, которая существовала во время ранней характеристики апоптоза C. elegans ) (Edgecombe G., 2011).
Фагоцитоз
В 1882 году И. Мечников обратил внимание на миелоидоподобные клетки личинок морских звезд, реагирующих на вторжение инородного тела (шиповник). Это открытие положило начало изучению врожденного иммунитета и осознанию того, что клеточный иммунитет хорошо развит у этих «примитивных» организмов.
Клетки, проявляющие некоторую фагоцитарную активность, называемые амебоцитами, видны уже на ранних стадиях филогенеза основных беспозвоночных, у которых еще отсутствует настоящая полость тела (целом) или сосудистая система.
Cnidarians - один из самых основных беспозвоночных, содержит «желатиновую матрицу» между эктодермой и энтодермой, включающую множество амебоцитов, способствующих пищеварению, постоянно пролиферирующих от стволовых клеток и действующих как фагоциты
Филогенетический анализ, направленный на поиск консервативных гомологов, кодирующих белки, важные для фагоцитоза, выявил их раннее присутствие среди подмножества архей. Среди прочего, они включают актиновые нуклеаторы, которые являются монофилетическими игроками и, кроме того, имеют общие уникальные структурные особенности с современным актин-родственным белком (ARP)-2/3
Несмотря на продолжающиеся споры о морфологических особенностях археального предка и относительной эффективности его фагоцитарного механизма, поддержку доминирующей модели, описывающей происхождение эукариот, можно найти в клеточной биологии, палеонтологии и наборах биохимических данных (Martin G., et.al., 2013).
Дополнительные свойства, приобретенные во время эукариогенеза, еще больше укрепили платформу для давней эволюционной роли, которую апоптоз и фагоциты играют в контроля гомеостаза.. Эукариоты предков также обрели способность сдерживать молекулярные события запрограммированной гибели клеток внутри мембранных оболочек, что предотвратило высвобождение внутриклеточных компонентов. Возникновение этой сложной эндомембранной системы уникально для эукариот.
Губки (филум Porifera) — это сидячие донные водные организмы, представляющие самую базальную кладу современных многоклеточных животных. У них отсутствуют специализированные органы и нервная система, и поэтому они должны полагаться на индивидуальное поведение ограниченного числа типов клеток для удовлетворения своих физиологических потребностей. Для фагоцитов предков этот вклад был основан на удовлетворении потребностей в питании и решении возникающих проблем с симбиотическими и патогенными микроорганизмами.
В соответствии с этой идеей плотоядные губки, такие как Asbestopluma hypogea, уже демонстрируют наличие специализированных мигрирующих клеток, которые способствуют перевариванию разрушенной добычи (Vacelet J, Duport E., 2004). У других губок питательные вещества получаются в результате фагоцитоза свободноживущих бактерий и других частиц в толще воды, фильтруемых через камеры губчатых хоаноцитов (Wehrl M, et.al., 2007).
Таким образом, примеры Porifera дополнительно подтверждают раннее присутствие специализированных клеточных механизмов, необходимых для хемотаксиса, фагоцитоза и внутриклеточной деградации, а также использование этих механизмов у базальных многоклеточных животных. Тем не менее, дальнейшие исследования позволят определить, представляют ли эти археоциты (амебоциты) и другие губчатые клетки, микроорганизмы способные интернализовать пищевые частицы и являются ли они настоящими предками фагоцитов, предшествовавших иммунным гемоцитам и фагоцитарным миелоидным клеткам высших многоклеточных животных, или это - независимая волна клеточной специализации, позволившая осуществить сдвиг в получении энергии при отсутствии пищеварительной полости в глубоководных олиготрофных средах (Barreda D., et.al., 2016).
Известно, что микробы Porifera составляющие до 40% объема губки, устанавливают тесные отношения, которые варьируются от мутуализма до ассоциаций хозяин-патоген, и могут находится во внеклеточном и внутриклеточном пространствах хозяина. Это позволяют понять, как ранние ассоциации «хозяин-микроб» могли привести к развитию функциональных адаптаций у базальных многоклеточных животных и взаимодействующих с ними микроорганизмов. Неудивительно, что наиболее распространенные бактериальные морфотипы среди микробных сообществ, колонизирующих губки, демонстрируют утолщенные клеточные стенки, множественные мембраны и слизистые капсулы, которые, по-видимому, служат для противодействия фагоцитарной активности археоцитов губок.
Нейтрофилы
Большинство периферических миелоидных клеток крови состоят из гранулоцитов, однако, доля базофилов, эозинофилов и нейтрофилов варьируется в зависимости от соответствующих порядков и родословных.
С появлением млекопитающих и птиц нейтрофилы стали преобладающими гранулоцитами крови (Wittkopp P., et.al., 2020).
С эволюционной точки зрения нейтрофилы являются одним из старейших типов иммунных клеток и представляют собой ключевой фактор, отвечают на инфекцию и повреждение тканей. Эти ранние иммунные компоненты впервые появляются у простых беспозвоночных, таких как книдарии, в виде клеток, называемых амебоцитами.
У высших беспозвоночных эти первичные нейтрофилы принимают форму гемоцитов - клеток, которые обладают многими функциями как нейтрофилов (фагоцитоз, дегрануляция), так и тромбоцитов (способность инициировать свертывание гемолимфы).
У позвоночных эти передние иммунные клетки принимают форму классических нейтрофилов - гранулярных фагоцитов, которые быстро рекрутируются в места инфекции или повреждения. Отходя от своих эволюционных корней, нейтрофилы позвоночных потеряли большую часть своей гемостатической функции и, по-видимому, предназначены для ответа хозяина на инфекцию / повреждение .
Известно, что нейтрофилы участвуют в раннем распознавании и уничтожении инфекционных патогенов. Нарушение продукции нейтрофилов, эмиграции, хемотаксиса и других функций вызывают спектр первичных иммунных дефектов, характеризующихся восприимчивостью хозяина к инвазивным инфекциям.
Нейтрофилы являются доминирующей популяцией лейкоцитов в организме человека. Они созревают в костном мозге в определенном порядке , от миелобласта до промиелоцита, от миелоцита до метамиелоцита, с образованием «полос», и, наконец, превращаются в зрелый нейтрофил. Только последние две из этих стадий, форма «полосы» и зрелый нейтрофил присутствуют в периферической крови.
Зрелые нейтрофилы должны иметь ядро с тремя или четырьмя лопастями и зернистую цитоплазму. Приблизительно 100 миллиардов нейтрофилов входят и выходят из циркулирующей крови каждый день . Нейтрофилы происходят из костного мозга и высвобождаются в сосудистую сеть, когда они созревают, и стимулируются инвазивными патогенами и сигналами воспаления. Хемокины - малые сигнальные молекулы, являются мощными хемоаттрактантами для нейтрофилов в местах инфекции или повреждения тканей.
Миграция к месту заражения включает в себя сложный многоэтапный процесс, включающий адгезию нейтрофилов на эндотелиальных клетках, устойчивую адгезию нейтрофилов, экстравазацию через эндотелий и хемотаксическую миграцию. После миграции в место заражения нейтрофил уничтожает патогенный микроорганизм, используя комбинацию активных форм кислорода (ROS), полученных из NADPH-оксидазы - компонентов цитотоксических гранул и внеклеточных ловушек нейтрофилов.
Нейтрофилы являются одними из первых клеток, которые реагируют на очаги острой инфекции и повреждения клеток, играя ключевую роль в защите хозяина от инфекционных патогенов, а также в развитии и разрешении воспаления.
Чтобы понять сложный воспалительный процесс, вызванный и разрешенный нейтрофилами, были разработаны модели для изучения биологии нейтрофилов. Короткая продолжительность жизни нейтрофилов человека является препятствием в исследовании биологии этих клеток in vivo и вызывает in vitro генетические изменения, что делает манипуляции с ними нецелесообразными. Из-за этих ограничений модель исследования биологии нейтрофилов у рыбок данио получила широкое признание. Нейтрофилы рыбок данио отражает нейтрофилы млекопитающих, обладая сходной морфологией, биохимическими и функциональными особенностями. Он имеет полиморфное ядро, первичные и вторичные гранулы и оксидазу NADPH. Было разработано и изучено множество моделей первичных иммунодефицитных заболеваний у рыбок данио.
На модели рыбок данио, выяснены механизмы рекрутирования нейтрофилов в места повреждения тканей. Связанные с повреждением молекулярные структуры и хемокины эффективно привлекают нейтрофилы. Перекись водорода, выделяемая поврежденной тканью, является одним из первых аттрактантов нейтрофилов к участкам повреждения тканей.
Хемокины, небольшие сигнальные белки, которые привлекают лейкоциты в определенные места в ткани, впервые появились у рыб ~ 650 миллионов лет назад.
Нейтрофилы отвечают на специфические сигнатуры хемокинов от умирающих клеток и способны дифференцировать патоген от неинфицированных клеток. Хемокины, подобные ответным реакциям патогенов, причем , CXCL1, CCL2 и CXCL10, являются мощными аттракторами нейтрофилов, приводящими к развитию воспаления и элиминации умирающих клеток. Хемокин-индуцированное рекрутирование нейтрофилов сохранено среди видов позвоночных, подтверждая важный процесс, который хемоаттракцион играет в рекрутировании нейтрофилов.
Как только инфекция устранена и клеточный мусор очищен, нейтрофилы должны покинуть место повреждения ткани. Изображения прозрачных рыбок данио с высоким разрешением обнаружили обратную миграцию как метод нейтрофильного разрешения воспаления. Обратная миграция - это процесс, при котором нейтрофилы мигрируют из места инфекции или воспаления, процесс, регулируемый провоспалительными цитокинами.
Когда нейтрофилы сохраняются в ткани, воспаление приобретает хроническое течение Хроническое воспаление, вызванное нейтрофилами, связано с множеством аутоиммунных заболеваний и прогрессированием рака.
Нейтрофилы обнаруживаются во многих видах рака и коррелируют с более агрессивным заболеванием и худшим прогнозом. Рекрутирование нейтрофилов в опухолевые клетки происходит таким же образом, как и в инфицированные клетки; хемокины и перекись водорода, продуцируемые опухолевыми клетками, привлекают нейтрофилы в клетки, пораженные опухолью. Считается, что связанные с опухолью нейтрофилы играют роль в прогрессировании рака, воздействуя на внеклеточный матрикс, обеспечивая усиление пролиферации и инвазии раковых клеток. Кроме того, нейтрофилы также подавляют противоопухолевый иммунитет от других типов клеток. Таргетирование нейтрофилов стало желательным терапевтическим вариантом для лечения некоторых видов рака.
Эозинофилы
Эозинофилы или эозинофилоподобные клетки эволюционно сохранялись у позвоночных, включая рептилий и рыб, на протяжении миллионов лет. Это свидетельствует о том, что эти клетки вносят свой биологический вклад в благополучие этих видов
Клетки беспозвоночных представляют собой эволюционных предшественников современных эозинофилов позвоночных. Связи, основанные на биохимическом или генетическом сходстве, ограничены, но включают экспрессию миелопероксидаз, из которых EPX является специфичным для эозинофилов.
Миелопероксидаза (экспрессируемая нейтрофилами) и EPX разошлись примерно 60–70 миллионов лет назад, но не являются достаточно надежными, чтобы указать, когда произошла более ранняя эволюция эозинофильной линии от беспозвоночных к позвоночным.
Эозинофилы позвоночных широко идентифицированы у репрезентативных видов, от рыб до млекопитающих, на световом / гистологическом, электронно-микроскопическом и биохимическом уровнях.
Эозинофилы, содержащие пероксидазу, окончательно идентифицированы у эмбрионов и взрослых рыбок данио, что представляет собой потенциально полезную модель позвоночных, которую можно генетически модифицировать для изучения развития и функций эозинофилов .
Наблюдения за лягушкой подтверждают роль эозинофилов в событиях ремоделирования тканей во время метаморфоза (например, укорочение кишечника головастика сопровождается значительной инфильтрацией эозинофилов), но особая роль эозинофилов в этих сложных метаболических, физиологических и анатомических процессах сохраняется.
Эозинофилы присутствуют у большинства видов птиц. У цыплят, транскрипционно регулируемая дифференцировка эозинофилов-коммитированных миелоидных предшественников (EoP) в зрелые эозинофилы очень похожа на дифференцировку эозинофилов человека.
Мыши, как модель эволюции эозинофилов
Теории об участии эозинофилов во врожденном иммунитете к паразитам, особенно к гельминтам, подверглась критики с появленим конститутивных и условно эозинофильно-дефицитных линий мышей.
Существует множество описаний эозинофилов млекопитающих. Эти эозинофилы хорошо оснащены для уничтожения и / или сдерживания паразитов-гельминтов и их личиночных стадий. Раннее появление в процессе эволюции и накопление исследований иммунных ответов хозяина на гельминтов и других паразитов у линий мышей с дефицитом эозинофилов (например, PHIL , ΔdblGATA ,МBP-1 - / - / EPX - / (т.н. «двойное выбивание» ) представляет собой серьезное возражение против гипотезы значительного избирательного преимущества в защите хозяина во время эволюции эозинофилов.
Действительно, эозинофилы человека в разной степени отличаются от эозинофилов других видов, причем наибольший интерес представляют в этом плане мыши. Эти различия присутствуют на нескольких уровнях, включая происхождение гематопоэтических предшественников, полиморфноядерную морфологию, ультраструктуру ацидофильных специфических гранул, экспрессию, типы и количества катионных и других основных белков в гранулах, поверхностные рецепторы, механизмы активации, секреции и дегрануляция и множество других функционально значимых свойств.
Отсутствие опасных для жизни аномалий развития или функциональных недостатков у линий мышей с дефицитом эозинофилов, по крайней мере, в определенных условиях отсутствия патогенов, присутствующих в большинстве животноводческих, вызывает вопрос о том, почему линия эозинофилов продолжает остается широко распространенной у позвоночных.
Эозинофилы человека и мыши обнаруживают значительные различия в катионных белковых составляющих их конкретных гранул. Например, хотя EPX, MBP-1 и -2 хорошо консервативны, человеческий эозинофил содержит только две катионные рибонуклеазы, EDN (RNase2) и ECP (RNase3) , тогда как гранулы эозинофилов мыши содержат более 7 членов развивающейся семейство рибонуклеаз, ассоциированных с эозинофилами (EARS), которые также экспрессируются другими миелоидными клетками у мышей и других грызунов.
В то время как у всех млекопитающих есть эозинофилы, они легко распознаются на основе ядерной морфологии и окрашивания цитоплазматических гранул, существуют поразительные видоспецифичные различия. Например, эозинофилы человека экспрессируют IgE-рецептор с высокой аффинностью, Fc RI, а эозинофилы мыши - нет. Кроме того, белок Charcot-Leyden crystal (CLC) - основной компонент эозинофилов человека, не имеет функциональных коррелятов в эозинофилах мыши и не имеет какого-либо идентифицируемого ортолога в геноме мыши.
Эозинофилы мыши экспрессируют Siglec F, связывающий сиаловую кислоту Ig-подобный лектин, который является функциональным, но сильно расходящимся ортологом белка эозинофилов человека, В отношении респираторного воспаления эозинофилы мыши имеют отчетливо отличающиеся ответы на хемотаксические цитокины, чем эозинофилы человека. Не менее замечательным и предметом многих исследований являются секреторные рибонуклеазы эозинофилов: EDN и ECP, которые присутствуют в высоких концентрациях в гранулах эозинофилов. EDN и ECP являются одними из наиболее быстро развивающихся функциональных кодирующих последовательностей, известных среди приматов. Ортологичные последовательности у млекопитающих, не являющихся приматами, не могут быть обнаружены методами гибридизации; RNAазы, ассоциированные с эозинофильными мышами, большой кластер одинаково быстро эволюционирующих непересекающихся последовательностей, которые возникли в результате быстрого дублирования и сортировки генов, являются отдаленными ортологами своих человеческих аналогов . Несмотря на быструю эволюцию, все идентифицированные кодирующие последовательности имеют элементы, необходимые для поддержания канонической третичной структуры RNAазы А, и каталитические элементы, необходимые для поддержки ферментативной активности.
Базофилы
Базофилы хорошо известны своей аллергической эффекторной функцией, которая применяется в тесте активации базофилов. Согласно современной литературе, базофилы оказались в центре между врожденным и адаптивным иммунными ответами.
Моноциты
Моноциты - агранулоцитарные клетки тесно связанные с нейтрофилами, с общими факторами роста и выживания, раннего развития, с общими предшественниками и, в некоторых случаях, эффекторными функциями в терминально дифференцированных клетках (Evrard M., et al., 2018; Yáñez A., et al. , 2017).
Увеличение популяций моноцитов, что совпадает с появлением специфического для моноцитов/макрофагов фактора роста CSF1. Эти изменения происходят у экзотермических видов, что позволяет предположить, что данный процесс больше связан с внутренними факторами клетки, чем с внешними, например, такими как окружающая среда.
Популяция моноцитов достигла пика как по количеству, так и по доле внутри класса рептилий, в отрядах; squamata (5,06 × 10 9 /л и 25% соответственно) и testudines (1,2 × 10 9 /л и 19,8% соответственно).
Aves - наиболее тесно связанная филогенетическая группа с рептилиями, поскольку у них есть общий предок. Несмотря на то, что aves потеряли азурофил, они все же сохранили небольшую популяцию моноцитов (4,9%). Аналогичная пропорция наблюдается в более отдаленном классе млекопитающих во всех трех отрядах (однопроходных (8,8%), сумчатых (8,5%) и плацентарных (6,9%), что позволяет предположить, что появление эндотермии могло сыграть решающую роль в распределении моноцитов у теплокровных животных.
Моноциты
Стоит обратить внимание на последовательный вклад YS в микроглию и другие резидентные в тканях макрофаги, а также в примитивные эритроциты.Также общепризнано, что гемопоэтические клетки желточного мешка не вносят вклада в лимфоидный компартмент, но предполагается, что в YS появляются некоторые второстепенные и временные субпопуляции лимфоцитов.
Некоторые авторы указывают на роль макрофагов, происходящих из YS, в образовании HSC (Mariani S., et al., 2019). Можно предположить, что селективное давление для ранней генерации этого уникального типа макрофагов заключается не только в их способности обеспечивать общий тканевой гомеостаз по мере развития эмбриона, но также и в их вкладе в появление HSC. Остается определить, являются ли уникальные свойства макрофагов, происходящих из YS, клеточно-автономными или они модулируются сигналами, полученными из окружающей среды, в которой они находятся (Elsaid R., et.al., 2020).
Лимфоциты
Появление лимфоцитов установлено на ранней стадии эволюции позвоночных на основе структур распознавания, клеточной морфологии и тканевой архитектуры.
Лимфоцитоподобные клетки не были описаны за пределами позвоночных, даже у вторичноротых беспозвоночных (например, иглокожих и хордовых). Сами позвоночные делятся на две основные группы: более базальные: бесчелюстные позвоночные и челюстные позвоночные Бесчелюстные, представленные миногами и миксинами, имеют клетки в нескольких различных тканях, которые морфологически напоминают лимфоциты
Эволюционное происхождение лимфоцитов можно проследить путем филогенетического сравнения ключевых признаков. Гомологи реаранжирующих генов TCR и Ig (В-клеточный рецептор) присутствуют у челюстных позвоночных, но не идентифицированы у других групп животных. Напротив, большинство факторов транскрипции, которые необходимы для развития Т- и В-лимфоцитов млекопитающих, принадлежат к мультигенным семействам, которые представлены членами большинства многоклеточных животных, обеспечивая потенциальный мост к ролям предков предпозвоночных (Anderson M., et.al., 2004).
Т- и В-лимфоциты представляют собой эволюционное нововведение в линии хордовых. Чтобы понять генезис этого нововведения, необходимо рассмотреть различные компоненты фенотипа лимфоцитов. Из этих свойств наиболее изученными на сегодняшний день у немлекопитающих организмов являются участие в иммунном распознавании. Оно включают в себя следующее: реаранжировка генов рецепторов Ag, включая Ig и TCR, компоненты аппарата перестройки, такие как ген, активирующий рекомбиназу ( Rag ) . - 1 и Rag-2, и полиморфные гены MHC, которые кодируют структуры презентации Ag (MHC класса I и II). Однако развитие лимфоцитов придает этим клеткам дополнительные свойства, выходящие за рамки их специфичности распознавания. Лимфоциты также приобретают специфические эффекторные функции, пролиферативные механизмы и строго регулируемую продолжительность клеточной жизни, что связывает распознавание антигена с иммунными реакциями, толерантностью и иммунологической памятью. Эти свойства у млекопитающих передаются и поддерживаются сложными регуляторными каскадами транскрипции со многими контрольными точками развития. Степень, в которой это программирование развития является общим для лимфоидноподобных клеток немлекопитающих позвоночных, является отдельным критерием эволюционной гомологии (Shintani, S., et.al., 2000).
У общего предка млекопитающих и хрящевых рыб присутствовали множество компоненов регуляторных сетей генов, которые принимают участие в развитии Т-клеток и В-клеток млекопитающих. Однако, некоторые факторы, относящиеся к линии В, отличаются по своим тканеспецифическим паттернам экспрессии от их аналогов у мышей.
Кардинальные элементы распознавания адаптивной иммунной системы, иммуноглобулины (Ig), рецепторы Т-клеток (TCR) и гены главного комплекса гистосовместимости (MHC) обнаружены у всех челюстных, но ни один из этих компонентов не выявлен у бесчелюстных позвоночных (Mayer W., et.al., 2002)
Бесчелюстные позвоночные были в центре внимания при поиске эволюционного происхождения адаптивного иммунитета из-за их ключевого положения в филогении хордовых (Cooper M., Alder M., 2006).
В 60-х и 70-х годах прошлого века было проведено несколько исследований бесчелюстных позвоночных: миног и миксинов для изучения их иммунного ответа. Иммунизация миног частицами антигенов, такими как убитые нагреванием бактерии и эритроциты млекопитающих, приводила к продукции специфических агглютининов против этих иммуногенов (Finstad J., Good R., 1964) . Также было обнаружено, что миксины способны продуцировать специфические агглютинины к гемоцианину лимфы улитки (Thoenes G., Hidemann W., 1970).. В дополнение к этим доказательствам гуморального иммунитета у миног и миксин гиперчувствительность замедленного типа к туберкулину и ускоренное отторжение второго набора аллотрансплантата свидетельствовали о клеточно-опосредованном иммунитете.
Бесчелюстные позвоночные, используют лейцин-богатые повторы (LRR) на основе вариабельных рецепторов лимфоцитов (VLR) для распознавания антигена.
Во время сборки генов VLR ( VLRA , VLRB и VLRC ) донорные последовательности, кодирующие LRR, поэтапно копируются в неполные гены зародышевой линии. Собранные гены VLR по-разному экспрессируются дискретными линиями лимфоцитов: клетки, продуцирующие VLRA и VLRC, подобны Т-клеткам, тогда как клетки, продуцирующие VLRB, подобны В-клеткам. VLRA + и VLRC + лимфоциты напоминают две основные линии Т-клеток челюстных позвоночных, которые экспрессируют рецепторы Т-клеток αβ или γδ (TCR), напоминая вкрапленную природу локуса TCRα/TCRδ у челюстных позвоночных, а непосредственная близость локусов VLRA и VLRC облегчает совместное использование донорских последовательностей LRR во время сборки VLRA и VLRC (Das S., et.al., 2015).
Моноклональные антитела, реактивные с различными субпопуляциями Т-лимфоцитов, были описаны у человека, мыши и крысы, а структурный анализ этих антигенов продемонстрировал высокую степень эволюционной сохранности. В литературе хорошо описана реактивность трех моноклональных антител (mAb), 19-19, альфа-SBU-T4 и альфа-SBU-T8
Добавить комментарий