1. Fattori di crescita(macrofagi, linfociti, fibroblasti, piastrine, ecc.) - stimolazione della proliferazione e limitazione dell'apoptosi.

2. Keylon- inibitori della crescita tessuto-specifici della glicoproteina.

3. fibronectina- chemiotattico dei fibroblasti.

4. Laminina- la principale proteina adesiva delle membrane basali.

5. Syndekan-proteoglicano integrale delle membrane cellulari, lega il collagene, la fibronectina e la trombospondina.

6. Trombospondina- la glicoproteina, forma complessi con syndecan, collagene ed eparina, svolge un ruolo significativo nell'assemblaggio del tessuto osseo.

La formazione e la realizzazione degli effetti delle sostanze biologicamente attive (BAS) è uno degli anelli chiave dell'infiammazione. BAS assicura la natura regolare dello sviluppo dell'infiammazione, la formazione delle sue manifestazioni generali e locali, nonché i risultati dell'infiammazione. Ecco perché BAS è spesso indicato come mediatori infiammatori.

Mediatori infiammatori- si tratta di segnali chimici locali che si formano, rilasciano o si attivano nel focolaio dell'infiammazione, agiscono e si distruggono anche all'interno del focolaio. I mediatori dell'infiammazione (mediatori) sono sostanze biologicamente attive responsabili dell'insorgenza o del mantenimento di alcuni fenomeni infiammatori, come l'aumento della permeabilità vascolare, l'emigrazione, ecc.

Si tratta delle stesse sostanze che, nelle condizioni di vita normale dell'organismo, essendosi formate in vari organi e tessuti in concentrazioni fisiologiche, sono responsabili della regolazione delle funzioni a livello cellulare e tissutale. Durante l'infiammazione, essendo rilasciati localmente (a causa dell'attivazione di cellule e mezzi liquidi) in grandi quantità, acquisiscono una nuova qualità: i mediatori dell'infiammazione. Quasi tutti i mediatori sono anche modulatori dell'infiammazione, cioè sono in grado di potenziare o attenuare la gravità dei fenomeni infiammatori. Ciò è dovuto alla complessità della loro influenza e alla loro interazione sia con le cellule che producono queste sostanze che tra loro. Di conseguenza, l'effetto di un mediatore può essere additivo (additivo), potenziante (sinergico) e indebolinte (antagonista) e l'interazione dei mediatori è possibile a livello della loro sintesi, secrezione o effetti.

Il collegamento del mediatore è il principale nella patogenesi dell'infiammazione. Coordina l'interazione di molte cellule - effettori dell'infiammazione, il cambiamento delle fasi cellulari al centro dell'infiammazione. Di conseguenza, la patogenesi dell'infiammazione può essere immaginata come una catena di molteplici interazioni intercellulari regolate da mediatori-modulatori dell'infiammazione.

I mediatori dell'infiammazione determinano lo sviluppo e la regolazione dei processi di alterazione (compresi i cambiamenti nel metabolismo, i parametri fisico-chimici, la struttura e la funzione), lo sviluppo delle reazioni vascolari, l'essudazione fluida e l'emigrazione delle cellule del sangue, la fagocitosi, la proliferazione e i processi riparativi al centro dell'infiammazione.

La maggior parte dei mediatori svolge le proprie funzioni biologiche agendo specificamente sui recettori delle cellule bersaglio. Tuttavia, alcuni di essi hanno un'attività enzimatica o tossica diretta (ad esempio, idrolasi lisosomiali e radicali reattivi dell'ossigeno). Le funzioni di ciascun mediatore sono regolate dai corrispondenti inibitori.

Il plasma sanguigno e le cellule infiammatorie possono fungere da fonti di mediatori dell'infiammazione. In accordo con ciò, si distinguono 2 grandi gruppi di mediatori dell'infiammazione: umorale e cellulare. Umorale

i mediatori sono principalmente rappresentati da polipeptidi che circolano costantemente nel sangue in uno stato inattivo e sono sintetizzati principalmente nel fegato. Questi mediatori costituiscono il cosiddetto Il polisistema sentinella del plasma sanguigno. Mediatori cellulari possono essere sintetizzati de novo (p. es., metaboliti dell'acido arachidonico) o rilasciati dai depositi cellulari (p. es., istamina). Le fonti di mediatori cellulari al centro dell'infiammazione sono principalmente macrofagi, neutrofili e basofili.

Dei mediatori infiammatori umorali, i più importanti sono derivati ​​del complemento. Tra le quasi 20 diverse proteine ​​formate durante l'attivazione del complemento, i frammenti C5a, C3a, C3b e il complesso C5b-C9 sono direttamente correlati all'infiammazione. Allo stesso tempo, C5a e, in misura minore, C3a sono mediatori dell'infiammazione acuta. C3b opsonizza l'agente patogeno e quindi promuove l'adesione immunitaria e la fagocitosi. Il complesso C5b-C9 è responsabile della lisi dei microrganismi e delle cellule patologicamente alterate. La fonte del complemento è il plasma sanguigno e, in misura minore, il fluido tissutale. Una maggiore fornitura di complemento plasmatico al tessuto è uno degli scopi importanti dell'essudazione. C5a, formato da esso nel plasma e nel fluido tissutale sotto l'influenza della carbossipeptidasi N, C5a des Arg e C3a aumenta la permeabilità delle venule postcapillari. Allo stesso tempo, C5a e C3a, essendo anafilatossine (cioè liberatori di istamina dai mastociti), aumentano la permeabilità sia direttamente che indirettamente attraverso l'istamina.L'effetto di C5a des Arg non è associato all'istamina, ma è dipendente dai neutrofili, cioè permeabilità fattori rilasciati dai granulociti polimorfonucleati - enzimi lisosomiali e proteine ​​​​cationiche non enzimatiche, metaboliti dell'ossigeno attivo. Inoltre, C5a e C5a des Arg attirano i neutrofili. Al contrario, C3a non ha praticamente proprietà chemiotattiche. I componenti attivi del complemento rilasciano non solo istamina e prodotti granulocitici, ma anche interyakin-1, prostaglandine, leucotrieni, fattore di attivazione piastrinica e interagiscono sinergicamente con le prostaglandine e la sostanza P.

kinins- peptidi vasoattivi formati da chininogeni (alfa2-globuline) sotto l'influenza di callicreine nel plasma (bradichinina nonapeptide) e nel fluido tissutale (lisilbradichinina decapeptide o callidina). Il fattore scatenante per l'attivazione del sistema callicreina-chinina è l'attivazione del fattore Hageman (XII fattore di coagulazione del sangue) in caso di danno tissutale, che converte le precallicreine in callicreine.

Le chinine mediano l'espansione delle arteriole e aumentano la permeabilità delle venule mediante la contrazione delle cellule endoteliali. Contraggono la muscolatura liscia delle vene e aumentano la pressione intracapillare e venosa. Le chinine inibiscono l'emigrazione dei neutrofili, modulano la distribuzione dei macrofagi, stimolano la migrazione e la mitogenesi dei linfociti T e la secrezione delle linfochine. Aumentano anche la proliferazione dei fibroblasti e la sintesi del collagene e quindi possono essere importanti nei fenomeni riparativi e nella patogenesi dell'infiammazione cronica.

Uno degli effetti più significativi delle chinine è l'attivazione dei riflessi stimolando le terminazioni dei nervi sensoriali e mediando così il dolore infiammatorio. Le chinine causano o aumentano il rilascio di istamina dai mastociti, la sintesi di prostaglandine da parte di molti tipi di cellule, quindi alcuni dei loro effetti principali - vasodilatazione, contrazione della muscolatura liscia, dolore - sono associati al rilascio di altri mediatori, in particolare le prostaglandine.

L'attivazione del fattore Hageman innesca non solo il processo di formazione della chinina, ma anche la coagulazione del sangue e la fibrinolisi. In questo caso si formano mediatori come i fibrinopeptidi e i prodotti di degradazione della fibrina, che sono potenti chemoattrattivi. Inoltre, la fibrinolisi e la formazione di coaguli di sangue nei vasi del focus sono essenziali sia nei fenomeni patologici che protettivi dell'infiammazione.

Dei mediatori cellulari di fondamentale interesse sono eicosanoidi poiché molto probabilmente sono l'anello mediatore centrale della reazione infiammatoria. Ciò è evidenziato dal mantenimento a lungo termine della produzione di eicosanoidi nel focus, dalla loro stretta relazione con l'evento chiave del processo infiammatorio - l'infiltrazione dei leucociti e dal potente effetto antinfiammatorio degli inibitori della loro sintesi.

Il ruolo principale nella produzione di eicosanoidi al centro dell'infiammazione è svolto dai leucociti, in particolare monociti e macrofagi, sebbene siano formati da quasi tutti i tipi di cellule nucleari su stimolazione di quest'ultimo. Gli eicosanoidi predominanti al centro dell'infiammazione sono quasi sempre la prostaglandina (PG) E2, il leucotriene (LT) B4 e l'acido 5-idrossiicosatetraenoico (5-HETE). Si formano anche trombossano (Tx) A2, PGF2alfa, PGD2, prostaciclina (PG12), LTS4, LTD4, LTE4 e altri GETE, sebbene in quantità minore.

I principali effetti degli eicosanoidi nell'infiammazione sono sui leucociti. PG, Tx e soprattutto LT sono potenti agenti chemiotattici e svolgono quindi un ruolo importante nei meccanismi di autosostenimento dell'infiltrazione leucocitaria. I PG di per sé non aumentano la permeabilità vascolare, ma, essendo forti vasodilatatori, aumentano l'iperemia e, di conseguenza, l'essudazione. LTC4, JITD4, LTE4 aumentano la permeabilità vascolare mediante contrazione diretta delle cellule endoteliali e LTV4 agisce come mediatore dipendente dai neutrofili. PG e LT sono importanti nella genesi del dolore infiammatorio. Allo stesso tempo, la PGE2, senza avere un'attività diretta del dolore, aumenta la sensibilità dei recettori delle terminazioni nervose del dolore afferente alla bradichinina e all'istamina. La PGE2 è un potente agente antipiretico e la febbre durante l'infiammazione può essere in parte dovuta al suo rilascio. I PG svolgono un ruolo chiave nella modulazione del processo infiammatorio attraverso la regolazione bidirezionale dell'essudazione, dell'emigrazione e della degranulazione dei leucociti e della fagocitosi. Ad esempio, le PGE sono in grado di potenziare lo sviluppo dell'edema causato dall'istamina o dalla bradichinina, mentre la PGF2alfa, al contrario, può essere indebolita. Una relazione simile tra PGE e PGF2alfa si applica anche all'emigrazione leucocitaria.

Una gamma particolarmente ampia di interazioni con altri mediatori dell'infiammazione è caratteristica della LT. Interagiscono sinergicamente rispetto al broncospasmo con istamina, acetilcolina, PG e Tx, stimolano il rilascio di PG e Tx. La funzione modulatoria degli eicosanoidi viene svolta attraverso cambiamenti nel rapporto dei nucleotidi ciclici nelle cellule.

Fonti istamina sono basofili e mastociti. Serotonina(neurotrasmettitore) nell'uomo, oltre che in piccola quantità nei mastociti, si trova anche nelle piastrine e nelle cellule enterocromaffini. A causa del rapido rilascio durante la degranulazione dei mastociti , la capacità di modificare il lume dei microvasi e causare la contrazione diretta delle cellule endoteliali venulari, l'istamina e la serotonina sono considerati i principali mediatori dei disturbi microcircolatori iniziali al centro dell'infiammazione acuta e della fase immediata di aumento della permeabilità vascolare. L'istamina svolge un ruolo dualistico sia nei vasi che nelle cellule. Attraverso i recettori H2, dilata le arteriole e attraverso i recettori H1 restringe le venule e quindi aumenta la pressione intracapillare. Attraverso i recettori Hi, l'istamina stimola e attraverso i recettori Hg inibisce l'emigrazione e la degranulazione dei leucociti. Nel normale decorso dell'infiammazione, l'istamina agisce principalmente attraverso i recettori Hg sui neutrofili, limitandone l'attività funzionale, e attraverso i recettori Hi sui monociti, stimolandoli. Pertanto, insieme agli effetti vascolari pro-infiammatori, ha effetti cellulari anti-infiammatori. La serotonina stimola anche i monociti nel sito dell'infiammazione. L'istamina regola bidirezionalmente la proliferazione, la differenziazione e l'attività funzionale dei fibroblasti e, pertanto, può essere importante nei fenomeni riparativi. Gli effetti modulatori dell'istamina sono anche mediati dai nucleotidi ciclici.

Per quanto riguarda le interazioni delle ammine biogeniche al centro dell'infiammazione, è noto che l'istamina può innescare o migliorare la sintesi delle prostaglandine attraverso i recettori Hi e inibirla attraverso i recettori H. Le ammine biogeniche interagiscono sia tra loro che con bradichinina, nucleotidi e nucleosidi, sostanza P nell'aumentare la permeabilità vascolare. L'effetto vasodilatatore dell'istamina è potenziato in combinazione con acetilcolina, serotonina e bradichinina.

fonte principale enzimi lisosomiali al centro dell'infiammazione ci sono i fagociti - granulociti e monociti-macrofagi. Nonostante la grande importanza della fagocitosi nella patogenesi dell'infiammazione, i fagociti sono principalmente portatori mobili di mediatori-modulatori extracellulari secreti. Il rilascio di contenuti lisosomiali viene effettuato durante la loro stimolazione chemiotattica, migrazione, fagocitosi, danno, morte. I componenti principali dei lisosomi umani sono le proteinasi neutre elastasi, la catepsina G e le collagenasi contenute nei granuli primari, azzurrofili, dei neutrofili. Nei processi di protezione antimicrobica, inclusa l'infiammazione, le proteinasi appartengono ai fattori di "secondo ordine" dopo i meccanismi ossigeno-dipendenti (mieloperossidasi - perossido di idrogeno) e ossigeno-indipendenti come la lattoferrina e il lisozima. Forniscono principalmente la lisi di microrganismi già uccisi. I principali effetti delle proteinasi sono la mediazione e la modulazione dei fenomeni infiammatori, compreso il danno ai propri tessuti. Gli effetti mediatori e modulatori delle proteinasi si svolgono in relazione alla permeabilità vascolare, all'emigrazione, alla fagocitosi.

Un aumento della permeabilità vascolare sotto l'influenza degli enzimi lisosomiali si verifica a causa della lisi della matrice subendoteliale, dell'assottigliamento e della frammentazione delle cellule endoteliali ed è accompagnato da emorragia e trombosi. Formando o scomponendo le sostanze chemiotattiche più importanti, gli enzimi lisosomiali sono modulatori dell'infiltrazione leucocitaria. Prima di tutto, ciò riguarda i componenti del sistema del complemento e la callicreina-chinina.

Gli enzimi lisosomiali, a seconda della concentrazione, possono essi stessi potenziare o inibire la migrazione dei neutrofili. In relazione alla fagocitosi, anche le proteinasi neutre hanno una serie di effetti. In particolare, l'elastasi può formare opsonina C3b; C3b è anche importante per l'adesione delle particelle alla superficie dei neutrofili. Di conseguenza, il neutrofilo stesso fornisce un meccanismo per potenziare la fagocitosi. Sia la catepsina G che l'elastasi aumentano l'affinità del recettore Fc della membrana dei neutrofili per i complessi immunoglobulinici e, di conseguenza, migliorano l'efficienza di assorbimento delle particelle.

Inoltre, a causa della capacità degli enzimi lisosomiali di attivare i sistemi complemento, callicreina-chinina, coagulazione e fibrinolisi, rilasciare citochine e linfochine, l'infiammazione si dispiega e si autosostiene per lungo tempo.

La proprietà più importante proteine ​​cationiche non enzimatiche, contenuto sia nei granuli azzurrofili che in quelli specifici dei neutrofili, è la loro elevata attività microbicida. A questo proposito, sono in interazione sinergica con il sistema mieloperossidasi-perossido di idrogeno. Le proteine ​​cationiche vengono adsorbite sulla membrana caricata negativamente di una cellula batterica mediante interazione elettrostatica. Di conseguenza, la permeabilità e la struttura della membrana vengono disturbate e si verifica la morte del microrganismo, che è un prerequisito per la successiva efficace lisi delle sue proteinasi lisosomiali. Le proteine ​​cationiche rilasciate extracellularmente mediano l'aumento della permeabilità vascolare (principalmente inducendo la degranulazione dei mastociti e il rilascio di istamina), l'adesione e l'emigrazione dei leucociti.

fonte principale citochine(monochine) nell'infiammazione sono monociti e macrofagi stimolati. Inoltre, questi polipeptidi sono prodotti da neutrofili, linfociti, cellule endoteliali e di altro tipo. Le citochine più studiate sono l'interleuchina-1 (IL-1) e il fattore di necrosi tumorale (TNF). Le citochine aumentano la permeabilità vascolare (via neutrofila-dipendente), l'adesione e l'emigrazione dei leucociti. Insieme alle proprietà pro-infiammatorie, le citochine possono anche essere importanti nella difesa diretta del corpo, stimolando neutrofili e monociti a uccidere, assorbire e digerire i microrganismi invasori, oltre a migliorare la fagocitosi mediante opsonizzazione dell'agente patogeno.

Stimolando la pulizia della ferita, la proliferazione cellulare e la differenziazione, le citochine migliorano i processi riparativi. Insieme a questo, possono mediare la distruzione dei tessuti (degradazione della matrice cartilaginea e riassorbimento osseo) e, quindi, svolgere un ruolo nella patogenesi delle malattie del tessuto connettivo, in particolare l'artrite reumatoide.

L'azione delle citochine provoca anche una serie di effetti metabolici che sono alla base delle comuni manifestazioni di infiammazione: febbre, sonnolenza, anoressia, alterazioni metaboliche, stimolazione degli epatociti per una maggiore sintesi delle proteine ​​​​della fase acuta, attivazione del sistema sanguigno, ecc.

Le citochine interagiscono tra loro, con prostaglandine, neuropeptidi e altri mediatori.

I mediatori dell'infiammazione includono anche un certo numero di linfochine- polipeptidi prodotti da linfociti stimolati. Le linfochine più studiate che modulano la risposta infiammatoria sono il fattore inibitorio dei macrofagi, il fattore di attivazione dei macrofagi e l'interleuchina-2. Le linfochine coordinano l'interazione di neutrofili, macrofagi e linfociti, regolando così la risposta infiammatoria in generale.

Metaboliti attivi dell'ossigeno, Prima di tutto, i radicali liberi - radicale anione superossido, radicale idrossile HO, peridrossile, a causa della presenza di uno o più elettroni spaiati nella loro orbita esterna, hanno una maggiore reattività con altre molecole e, quindi, un significativo potenziale distruttivo, che è importante nella patogenesi dell'infiammazione. La fonte di radicali liberi, così come altri derivati ​​​​dell'ossigeno di mediatori e modulatori dell'infiammazione - perossido di idrogeno (H 2 0 2), ossigeno singoletto (f0 2), ipocloruro (HOC1) sono: scoppio respiratorio dei fagociti durante la loro stimolazione, arachidonico cascata acida nel processo di formazione di eicosanoidi, processi enzimatici nel reticolo endoplasmatico e perossisomi, mitocondri, citosol, nonché l'autossidazione di piccole molecole, come idrochinoni, leucoflavine, catecolamine, ecc.

Il ruolo dei metaboliti attivi dell'ossigeno nell'infiammazione consiste, da un lato, nell'aumentare la capacità battericida dei fagociti e, dall'altro, nelle loro funzioni mediatrici e modulatrici. Il ruolo di mediatore dei metaboliti dell'ossigeno attivo è dovuto alla loro capacità di causare perossidazione lipidica, ossidazione di proteine, carboidrati e danni agli acidi nucleici. Questi cambiamenti molecolari sono alla base dei fenomeni causati dai metaboliti dell'ossigeno attivo caratteristici dell'infiammazione: aumento della permeabilità vascolare (a causa del danno alle cellule endoteliali), stimolazione dei fagociti.

Ruolo modulatore , i metaboliti attivi dell'ossigeno possono consistere sia nell'aumentare i fenomeni infiammatori (inducendo il rilascio di enzimi e interagendo con essi nel danno tissutale; non solo iniziando, ma anche modulando la cascata dell'acido arachidonico), sia in effetti antinfiammatori (dovuti all'inattivazione dei lisosomi idrolasi e altri mediatori dell'infiammazione).

I metaboliti reattivi dell'ossigeno svolgono un ruolo importante nel mantenimento dell'infiammazione cronica.

Detti anche mediatori e modulatori dell'infiammazione neuropeptidi- sostanze rilasciate dalle fibre C come risultato dell'attivazione da parte di un agente infiammatorio dei nocicettori polimodali, che svolgono un ruolo importante nell'insorgenza dei riflessi degli assoni nei rami terminali dei neuroni afferenti primari (sensibili). I più studiati sono la sostanza P, il peptide correlato al gene della calcitonina, la neurochinina A. I neuropeptidi aumentano la permeabilità vascolare e questa capacità è ampiamente mediata da mediatori derivati ​​dai mastociti. Esistono giunzioni di membrana tra nervi non mielinizzati e mastociti che forniscono la comunicazione tra il sistema nervoso centrale e il centro dell'infiammazione.

I neuropeptidi interagiscono sinergicamente nell'aumentare la permeabilità vascolare sia tra loro che con istamina, bradichinina, C5a, fattore attivante piastrinico, leucotriene B4; antagonisticamente - con ATP e adenosina. Hanno anche un effetto potenziante sull'attrazione e sulla funzione citotossica dei neutrofili, migliorano l'adesione dei neutrofili all'endotelio della venula. Inoltre, i neuropeptidi aumentano la sensibilità dei nocicettori all'azione di vari mediatori, in particolare la prostaglandina E2 e la prostaciclina, partecipando così alla ricostruzione del dolore infiammatorio.

Oltre alle sostanze di cui sopra, includono anche i mediatori dell'infiammazione acetilcoliv e catecolamine, rilasciato per eccitazione della colina e delle strutture adrenergiche. L'acetilcolina provoca vasodilatazione e svolge un ruolo nel meccanismo del riflesso assonale dell'iperemia arteriosa durante l'infiammazione. La noradrenalina e l'epinefrina inibiscono la crescita della permeabilità vascolare, agendo principalmente come modulatori dell'infiammazione.

La proliferazione è la fase finale dello sviluppo dell'infiammazione, fornendo la rigenerazione tissutale riparativa nel sito del focus dell'alterazione.

La proliferazione si sviluppa fin dall'inizio dell'infiammazione insieme ai fenomeni di alterazione ed essudazione.

Lungo la periferia della zona infiammatoria inizia la riproduzione degli elementi cellulari, mentre al centro del focolaio possono ancora progredire i fenomeni di alterazione e necrosi.

La proliferazione del tessuto connettivo e degli elementi cellulari specifici dell'organo raggiunge il suo pieno sviluppo dopo la "pulizia" dell'area danneggiata dai detriti cellulari e dai patogeni infettivi dell'infiammazione da parte dei macrofagi tissutali e dei neutrofili. A questo proposito, va notato che il processo di proliferazione è preceduto dalla formazione di barriere neutrofile e monocitiche, che si formano lungo la periferia della zona di alterazione.

Il recupero e la sostituzione dei tessuti danneggiati inizia con il rilascio di molecole di fibrinogeno dai vasi e la formazione di fibrina, che forma una sorta di rete, una struttura per la successiva riproduzione cellulare. Già lungo questa struttura, i fibroblasti formatisi rapidamente sono distribuiti al centro della riparazione.

La divisione, la crescita e il movimento dei fibroblasti è possibile solo dopo il loro legame alla fibrina o alle fibre di collagene. Questa connessione è fornita da una proteina speciale: la fibronectina.

La riproduzione dei fibroblasti inizia lungo la periferia della zona infiammatoria, fornendo la formazione di una barriera fibroblastica. All'inizio, i fibroblasti sono immaturi e non hanno la capacità di sintetizzare il collagene. La maturazione è preceduta da un riarrangiamento strutturale e funzionale interno dei fibroblasti: ipertrofia del nucleo e del nucleolo, iperplasia dell'EPS, aumento del contenuto di enzimi, in particolare fosfatasi alcalina, esterasi aspecifica e b-glucuronidasi. Solo dopo la ristrutturazione inizia la collagenogenesi.

I fibroblasti che si moltiplicano intensamente producono mucopolisaccaridi acidi - il componente principale della sostanza intercellulare del tessuto connettivo (acido ialuronico, condroitin acido solforico, glucosamina, galattosamina).

In questo caso, la zona dell'infiammazione non è solo incapsulata, ma vi è anche una graduale migrazione dei componenti cellulari e acellulari del tessuto connettivo dalla periferia al centro, la formazione di uno scheletro del tessuto connettivo nel sito di primario e secondario alterazione.

Insieme ai fibroblasti, si moltiplicano anche altri tessuti e cellule ematogene. Le cellule endoteliali proliferano dalle cellule dei tessuti e formano nuovi capillari. Attorno ai capillari neoformati si concentrano mastociti, macrofagi, neutrofili, che rilasciano sostanze biologicamente attive che promuovono la proliferazione dei capillari.

I fibroblasti insieme ai vasi neoformati formano il tessuto di granulazione. Si tratta, in sostanza, di un tessuto connettivo giovane, ricco di cellule e capillari a parete sottile, le cui anse sporgono sopra la superficie del tessuto sotto forma di granuli.

Le principali funzioni del tessuto di granulazione sono: protettiva - previene l'influenza di fattori ambientali sul focus dell'infiammazione e riparativa - riempiendo il difetto e ripristinando l'utilità anatomica e funzionale dei tessuti danneggiati.

La formazione del tessuto di granulazione non è strettamente necessaria. Dipende dalle dimensioni e dalla profondità del danno. Il tessuto di granulazione di solito non si sviluppa durante la guarigione di ferite cutanee contuse o danni minori alla mucosa (Kuzin M.I., Kostyuchenko B.M. et al., 1990).

Il tessuto di granulazione si trasforma gradualmente in un tessuto fibroso chiamato cicatrice.

Nel tessuto cicatriziale, il numero di vasi diminuisce, si svuotano, il numero di macrofagi, i mastociti diminuiscono e l'attività dei fibroblasti diminuisce.

Una piccola parte degli elementi cellulari situati tra i filamenti di collagene rimane attiva. Si presume che i macrofagi tissutali che hanno mantenuto la loro attività partecipino al riassorbimento del tessuto cicatriziale e assicurino la formazione di cicatrici più morbide.

Parallelamente alla maturazione delle granulazioni, si verifica l'epitelizzazione della ferita. Inizia nelle prime ore dopo il danno e già durante il primo giorno si formano 2-4 strati di cellule epiteliali basali.

La velocità di epitelizzazione è fornita dai seguenti processi: migrazione, divisione e differenziazione delle cellule. L'epitelizzazione di piccole ferite viene effettuata principalmente a causa della migrazione delle cellule dallo strato basale. Le ferite più grandi vengono epitelizzate a causa della migrazione e della divisione mitotica delle cellule dello strato basale, nonché della differenziazione dell'epidermide in rigenerazione. Il nuovo epitelio forma il confine tra lo strato danneggiato e quello sottostante, previene la disidratazione dei tessuti della ferita, una diminuzione degli elettroliti e delle proteine ​​​​in esso contenute e previene anche l'invasione di microrganismi.

Anche gli elementi cellulari specifici degli organi e dei tessuti partecipano al processo di proliferazione. Dal punto di vista delle possibilità di proliferazione di elementi cellulari organo-specifici, tutti gli organi e i tessuti possono essere classificati in tre gruppi:

Il primo gruppo può comprendere organi e tessuti i cui elementi cellulari hanno una proliferazione attiva o praticamente illimitata sufficiente a compensare completamente il difetto di struttura nella zona dell'infiammazione (epitelio della pelle, mucose delle vie respiratorie, mucosa delle tratto gastrointestinale, sistema genito-urinario, tessuto ematopoietico e così via).

Il secondo gruppo comprende tessuti con capacità rigenerative limitate (tendini, cartilagine, legamenti, tessuto osseo, fibre nervose periferiche).

Il terzo gruppo comprende quegli organi e tessuti in cui gli elementi cellulari organo-specifici non sono in grado di proliferare (muscolo cardiaco, cellule del SNC).

I fattori che stimolano lo sviluppo dei processi di proliferazione sono:

1. Il procollagene e la collagenasi dei fibroblasti interagiscono per tipo di autoregolazione e forniscono un equilibrio dinamico tra i processi di sintesi e distruzione del tessuto connettivo.

2. La fibronectina prodotta dai fibroblasti determina la migrazione, la proliferazione e l'adesione delle cellule del tessuto connettivo.

3. Il fattore stimolante i fibroblasti, secreto dai macrofagi tissutali, assicura la riproduzione dei fibroblasti e le loro proprietà adesive.

4. Le citochine mononucleari stimolano i processi proliferativi nel tessuto danneggiato (IL-1, TNF, epidermico, piastrinico, fattori di crescita dei fibroblasti, fattori chemiotattici). Alcune citochine possono inibire la proliferazione dei fibroblasti e la formazione del collagene.

5. Il peptide del gene correlato alla calcitonina stimola la proliferazione delle cellule endoteliali e la sostanza P induce la produzione di TNF nei macrofagi, che porta a una maggiore angiogenesi.

6. Le prostaglandine del gruppo E potenziano la rigenerazione aumentando l'afflusso di sangue.

7. Keylon e anti-keylon prodotti da varie cellule, agendo sul principio del feedback, possono attivare e inibire i processi mitotici al centro dell'infiammazione (Bala Yu.M., Lifshits V.M., Sidelnikova V.I., 1988).

8. Le poliammine (putrescina, spermidina, spermina) presenti in tutte le cellule dei mammiferi sono vitali per la crescita e la divisione cellulare.

Forniscono la stabilizzazione delle membrane plasmatiche e la struttura superavvolta del DNA, la protezione del DNA dall'azione delle nucleasi, la stimolazione della trascrizione, la metilazione dell'RNA e il suo legame con i ribosomi, l'attivazione di DNA ligasi, endonucleasi, protein chinasi e molti altri processi cellulari. La sintesi potenziata delle poliammine, che promuovono i processi proliferativi, è nota nel focus dell'alterazione (Berezov T.T., Fedoronchuk T.V., 1997).

9. Nucleotidi ciclici: il cAMP inibisce e il cGMP attiva i processi di proliferazione.

10. Concentrazioni moderate di sostanze biologicamente attive e ioni idrogeno stimolano i processi rigenerativi.

Maggiori informazioni sull'argomento Meccanismi per lo sviluppo della proliferazione al centro dell'infiammazione:

1. Caratteristiche generali e meccanismi di sviluppo delle reazioni vascolari al centro dell'infiammazione acuta. Meccanismi di attivazione della formazione di trombi al centro dell'infiammazione
2. Meccanismi di emigrazione leucocitaria. Il ruolo dei leucociti nell'infiammazione
3. Influenze neurotrofiche e proliferazione durante l'infiammazione
4. Caratteristiche dei disordini metabolici al centro dell'infiammazione
5. Meccanismi molecolari e cellulari di sviluppo dell'alterazione primaria e secondaria. Classificazione dei mediatori dell'infiammazione. Caratteristiche della loro azione biologica
6. Caratteristiche dello sviluppo di una reazione infiammatoria a seconda della localizzazione dell'infiammazione, della reattività del corpo, della natura del fattore eziologico. Il ruolo dell'età nello sviluppo dell'infiammazione

I processi proliferativi nell'infiammazione acuta iniziano poco dopo l'impatto del fattore flogogenico sul tessuto e sono più pronunciati lungo la periferia della zona infiammatoria. Una delle condizioni per l'andamento ottimale della proliferazione è l'attenuazione dei processi di alterazione ed essudazione.

Proliferazione

I fagociti producono e secernono anche nel fluido intercellulare una serie di sostanze biologicamente attive che regolano lo sviluppo dell'immunità, delle allergie o dello stato di tolleranza. Pertanto, l'infiammazione è direttamente correlata alla formazione di immunità o reazioni immunopatologiche nel corpo.

La proliferazione - una componente del processo infiammatorio e il suo stadio finale - è caratterizzata da un aumento del numero di cellule stromali e, di regola, parenchimali, nonché dalla formazione di una sostanza intercellulare al centro dell'infiammazione.Questi processi sono finalizzato alla rigenerazione di elementi tissutali alterati e/o sostituiti. In questa fase dell'infiammazione sono di grande importanza varie sostanze biologicamente attive, in particolare quelle che stimolano la proliferazione cellulare (mitogeni).

Le forme e il grado di proliferazione delle cellule organo-specifiche sono diverse e sono determinate dalla natura delle popolazioni cellulari (vedere l'articolo "Popolazione cellulare" nell'appendice "Libro di riferimento").

In alcuni organi e tessuti (ad esempio fegato, pelle, tratto gastrointestinale, tratto respiratorio), le cellule hanno un'elevata capacità proliferativa sufficiente per eliminare i difetti strutturali al centro dell'infiammazione.

In altri organi e tessuti, questa capacità è molto limitata (ad esempio, nei tessuti di tendini, cartilagini, legamenti, reni, ecc.).

In un certo numero di organi e tessuti, le cellule parenchimali praticamente non hanno attività proliferativa (ad esempio, miociti del muscolo cardiaco, neuroni). A questo proposito, al termine del processo infiammatorio nei tessuti del miocardio e del sistema nervoso, le cellule dello stroma, principalmente fibroblasti, proliferano nel sito del fuoco dell'infiammazione, che forma anche strutture non cellulari. Di conseguenza, si forma una cicatrice del tessuto connettivo. Allo stesso tempo, è noto che le cellule parenchimali di questi tessuti hanno un'elevata capacità di ipertrofia e iperplasia delle strutture subcellulari.

L'attivazione dei processi proliferativi è correlata alla formazione di sostanze biologicamente attive che hanno un effetto antinfiammatorio (una sorta di mediatori antinfiammatori). Tra i più efficaci tra loro ci sono:

Inibitori delle idrolasi, in particolare proteasi (p. es., antitripsina), β-microglobulina, plasmina o fattori del complemento;

Antiossidanti (p. es., ceruloplasmina, aptoglobina, perossidasi, SOD);

Poliammine (es. putrescina, spermina, cadaverina);

Glucocorticoidi;

Eparina (soppressione dell'adesione e dell'aggregazione dei leucociti, attività delle chinine, ammine biogeniche, fattori del complemento).

La sostituzione di elementi tissutali morti e danneggiati durante l'infiammazione viene annotata dopo la loro distruzione ed eliminazione (questo processo è chiamato pulizia della ferita).

Le reazioni di proliferazione delle cellule stromali e parenchimali sono regolate da vari fattori. Tra i più significativi tra loro ci sono:

Molti mediatori dell'infiammazione (ad esempio, TNF, che sopprime la proliferazione; leucotrieni, chinine, ammine biogeniche, che stimolano la divisione cellulare).

Prodotti metabolici specifici dei leucociti (ad esempio monochine, linfochine, IL, fattori di crescita), nonché piastrine che possono attivare la proliferazione cellulare.

Peptidi a basso peso molecolare rilasciati durante la distruzione dei tessuti, poliammine (putrescina, spermidina, spermina), nonché prodotti di degradazione degli acidi nucleici che attivano la riproduzione cellulare.

Ormoni (GH, insulina, T 4 , corticoidi, glucagone), molti dei quali sono in grado sia di attivare che di inibire la proliferazione in funzione della loro concentrazione, attività, interazioni sinergiche e antagoniste; ad esempio, i glucocorticoidi a basse dosi inibiscono e i mineralcorticoidi attivano le reazioni di rigenerazione.

Numerosi altri fattori influenzano anche i processi di proliferazione, ad esempio enzimi (collagenasi, ialuronidasi), ioni, neurotrasmettitori e altri.

REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE

introduzione

Attivazione della proliferazione

ciclo cellulare

Regolazione del ciclo cellulare

Regolatori esogeni della proliferazione

Regolatori endogeni del ciclo cellulare

Percorsi di regolazione CDK

Regolazione della fase G1

Regolazione della fase S

Regolazione della fase G2

Regolazione della mitosi

Danno al DNA

Percorsi di riparazione della rottura del doppio filamento del DNA

Risposta cellulare al danno del DNA e sua regolazione

Rigenerazione dei tessuti

Regolazione della rigenerazione tissutale

Conclusione

Bibliografia

introduzione

La cellula è l'unità di base di tutti gli esseri viventi. Non c'è vita fuori dalla cella. La riproduzione cellulare avviene solo dividendo la cellula originaria, che è preceduta dalla riproduzione del suo materiale genetico. L'attivazione della divisione cellulare si verifica a causa dell'influenza di fattori esterni o interni su di essa. Il processo di divisione cellulare dal momento della sua attivazione è chiamato proliferazione. In altre parole, la proliferazione è la moltiplicazione delle cellule, cioè un aumento del numero di cellule (in coltura o tessuto) che si verifica per divisione mitotica. La durata della vita di una cellula in quanto tale, da una divisione all'altra, è comunemente chiamata ciclo cellulare.

In un corpo umano adulto, le cellule di vari tessuti e organi hanno una capacità disuguale di dividersi. Inoltre, con l'invecchiamento, l'intensità della proliferazione cellulare diminuisce (cioè aumenta l'intervallo tra le mitosi). Ci sono popolazioni di cellule che hanno perso completamente la capacità di dividersi. Queste sono, di regola, cellule nella fase terminale della differenziazione, ad esempio neuroni maturi, leucociti del sangue granulare, cardiomiociti. A questo proposito, l'eccezione sono le cellule di memoria immunitarie B e T, che, essendo nella fase finale della differenziazione, quando nel corpo appare un certo stimolo sotto forma di un antigene precedentemente incontrato, sono in grado di iniziare a proliferare. Il corpo ha tessuti in costante rinnovamento: vari tipi di epitelio, tessuti ematopoietici. In tali tessuti ci sono cellule che si dividono costantemente, sostituendo i tipi di cellule esaurite o morenti (ad esempio, cellule della cripta intestinale, cellule dello strato basale dell'epitelio tegumentario, cellule ematopoietiche del midollo osseo). Anche nel corpo ci sono cellule che non si moltiplicano in condizioni normali, ma acquisiscono nuovamente questa proprietà in determinate condizioni, in particolare quando è necessario rigenerare tessuti e organi. Il processo di proliferazione cellulare è strettamente regolato sia dalla cellula stessa (regolazione del ciclo cellulare, cessazione o rallentamento della sintesi dei fattori di crescita autocrini e dei loro recettori) sia dal suo microambiente (mancanza di contatti stimolanti con le cellule vicine e la matrice, cessazione di secrezione e/o sintesi di fattori di crescita paracrini). La violazione della regolazione della proliferazione porta a una divisione cellulare illimitata, che a sua volta avvia lo sviluppo del processo oncologico nel corpo.

Attivazione della proliferazione

La funzione principale associata all'inizio della proliferazione è assunta dalla membrana plasmatica della cellula. È sulla sua superficie che si verificano eventi associati alla transizione delle cellule a riposo in uno stato attivato che precede la divisione. La membrana plasmatica delle cellule, a causa delle molecole recettoriali in essa situate, percepisce vari segnali mitogeni extracellulari e fornisce il trasporto nella cellula delle sostanze necessarie coinvolte nell'inizio della risposta proliferativa. I segnali mitogeni possono essere i contatti tra le cellule, tra la cellula e la matrice, così come l'interazione delle cellule con vari composti che stimolano il loro ingresso nel ciclo cellulare, che sono chiamati fattori di crescita. Una cellula che ha ricevuto un segnale mitogenico per la proliferazione avvia il processo di divisione.

CICLO CELLULARE

L'intero ciclo cellulare è costituito da 4 stadi: presintetico (G1), sintetico (S), postsintetico (G2) e mitosi vera e propria (M). Inoltre, esiste il cosiddetto periodo G0, che caratterizza lo stato di riposo della cellula. Nel periodo G1, le cellule hanno un contenuto di DNA diploide per nucleo. Durante questo periodo inizia la crescita cellulare, principalmente a causa dell'accumulo di proteine ​​​​cellulari, che è dovuto ad un aumento della quantità di RNA per cellula. Inoltre, iniziano i preparativi per la sintesi del DNA. Nel successivo periodo S, la quantità di DNA raddoppia e, di conseguenza, raddoppia il numero di cromosomi. La fase G2 postsintetica è anche chiamata premitotica. In questa fase avviene la sintesi attiva di mRNA (RNA messaggero). Questa fase è seguita dalla vera e propria divisione della cellula in due o mitosi.

La divisione di tutte le cellule eucariotiche è associata alla condensazione di cromosomi duplicati (replicati). Come risultato della divisione, questi cromosomi vengono trasferiti alle cellule figlie. Questo tipo di divisione delle cellule eucariotiche - mitosi (dal greco mitos - fili) - è l'unico modo completo per aumentare il numero di cellule. Il processo di divisione mitotica è suddiviso in più fasi: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase.

REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE

Lo scopo dei meccanismi di regolazione del ciclo cellulare non è quello di regolare il passaggio del ciclo cellulare in quanto tale, ma di garantire, in definitiva, la distribuzione priva di errori del materiale ereditario nel processo di riproduzione cellulare. La regolazione della riproduzione cellulare si basa sul cambiamento degli stati di proliferazione attiva e dell'organo proliferativo. I fattori regolatori che controllano la riproduzione cellulare possono essere suddivisi in due gruppi: extracellulari (o esogeni) o intracellulari (o endogeni). I fattori esogeni si trovano nel microambiente cellulare e interagiscono con la superficie cellulare. I fattori che sono sintetizzati dalla cellula stessa e agiscono al suo interno sono indicati come fattori endogeni. Tale suddivisione è molto condizionata, poiché alcuni fattori, essendo endogeni rispetto alla cellula che li produce, possono uscirne e agire come regolatori esogeni su altre cellule. Se i fattori regolatori interagiscono con le stesse cellule che li producono, allora questo tipo di controllo si chiama autocrino. Sotto controllo paracrino, la sintesi dei regolatori viene effettuata da altre cellule.

REGOLATORI DELLA PROLIFERAZIONE ESOGENA

Negli organismi multicellulari, la regolazione della proliferazione di vari tipi di cellule avviene a causa dell'azione non di uno qualsiasi dei fattori di crescita, ma della loro combinazione. Inoltre, alcuni fattori di crescita, essendo stimolanti per alcuni tipi di cellule, si comportano da inibitori nei confronti di altri. I fattori di crescita classici sono polipeptidi con un peso molecolare di 7-70 kDa. Ad oggi, sono noti più di un centinaio di tali fattori di crescita. Tuttavia, solo alcuni di essi saranno considerati qui.

Forse la maggior quantità di letteratura è dedicata al fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF). Rilasciato dopo la distruzione della parete vascolare, il PDGF è coinvolto nei processi di trombosi e guarigione delle ferite. Il PDGF è un potente fattore di crescita per i fibroblasti a riposo. Insieme al PDGF, è stato studiato in modo non meno approfondito il fattore di crescita epidermico (EGF), anch'esso in grado di stimolare la proliferazione dei fibroblasti. Ma, oltre a questo, ha anche un effetto stimolante su altri tipi di cellule, in particolare sui condrociti.

Un ampio gruppo di fattori di crescita sono le citochine (interleuchine, fattori di necrosi tumorale, fattori stimolanti le colonie, ecc.). Tutte le citochine sono polifunzionali. Possono potenziare o inibire le risposte proliferative. Così, ad esempio, diverse sottopopolazioni di linfociti T CD4+, Th1 e Th2, che producono un diverso spettro di citochine, sono reciprocamente antagoniste. Cioè, le citochine Th1 stimolano la proliferazione delle cellule che le producono, ma allo stesso tempo inibiscono la divisione delle cellule Th2 e viceversa. Pertanto, normalmente nel corpo, viene mantenuto un equilibrio costante di questi due tipi di linfociti T. L'interazione dei fattori di crescita con i loro recettori sulla superficie cellulare innesca un'intera cascata di eventi all'interno della cellula. Di conseguenza, si verifica l'attivazione dei fattori di trascrizione e l'espressione dei geni di risposta proliferativa, che alla fine avvia la replicazione del DNA e l'ingresso delle cellule nella mitosi.

REGOLATORI ENDOGENI DEL CICLO CELLULARE

Nelle normali cellule eucariotiche, il passaggio del ciclo cellulare è strettamente regolato. La causa delle malattie oncologiche è la trasformazione delle cellule, solitamente associata a violazioni dei meccanismi regolatori del ciclo cellulare. Uno dei principali risultati di un ciclo cellulare difettoso è l'instabilità genetica, poiché le cellule con un controllo del ciclo cellulare difettoso perdono la capacità di duplicare e distribuire correttamente il proprio genoma tra le cellule figlie. L'instabilità genetica porta all'acquisizione di nuove caratteristiche responsabili della progressione del tumore. Le chinasi ciclino-dipendenti (CDK) e le loro subunità regolatorie (cicline) sono i principali regolatori del ciclo cellulare. Il passaggio del ciclo cellulare è ottenuto mediante attivazione e disattivazione sequenziale di diversi complessi ciclina-CDK. L'azione dei complessi ciclina-CDK è quella di fosforilare un numero di proteine ​​​​bersaglio in accordo con la fase del ciclo cellulare in cui l'uno o l'altro complesso ciclina-CDK è attivo. Ad esempio, la ciclina E-CDK2 è attiva nella fase G1 tardiva e fosforila le proteine ​​necessarie per il passaggio attraverso la fase G1 tardiva e l'ingresso nella fase S. La ciclina A-CDK2 è attiva nelle fasi S e G2, assicura il passaggio della fase S e l'entrata in mitosi. La ciclina A e la ciclina E sono regolatori centrali della replicazione del DNA. Pertanto, l'errata regolazione dell'espressione di una qualsiasi di queste cicline porta all'instabilità genetica. È stato dimostrato che l'accumulo di ciclina nucleare A avviene esclusivamente nel momento in cui la cellula entra nella fase S, cioè al momento della transizione G1/S. D'altra parte, è stato dimostrato che i livelli di ciclina E sono aumentati dopo aver superato il cosiddetto punto limite (punto R) nella tarda fase G1, per poi diminuire significativamente quando la cellula è entrata nella fase S.

MODI DI REGOLAZIONE CDK

L'attività delle chinasi ciclina-dipendenti (CDK) è strettamente regolata da almeno quattro meccanismi:

1) La principale modalità di regolazione del CDK è il legame con la ciclina, cioè nella forma libera la chinasi non è attiva e solo il complesso con la corrispondente ciclina ha le attività necessarie.

2) L'attività del complesso ciclina-CDK è anch'essa regolata dalla fosforilazione reversibile. Per acquisire attività è necessaria la fosforilazione di CDK, che viene effettuata con la partecipazione del complesso di attivazione CDK (CAK), costituito da ciclina H, CDK7 e Mat1.

3) D'altra parte, nella molecola CDK, nella regione responsabile del legame del substrato, ci sono siti la cui fosforilazione porta all'inibizione dell'attività del complesso ciclina-CDK. Questi siti sono fosforilati da un gruppo di chinasi, inclusa la chinasi Wee1, e defosforilati dalle fosfatasi Cdc25. L'attività di questi enzimi (Wee1 e Cdc25) varia significativamente in risposta a vari eventi intracellulari come il danno al DNA.

4) Alla fine, alcuni complessi ciclina-CDK possono essere inibiti a causa del legame con gli inibitori CDK (CKI). Gli inibitori CDK sono costituiti da due gruppi di proteine ​​INK4 e CIP/KIP. Gli inibitori INK4 (p15, p16, p18, p19) si legano e inattivano CDK4 e CDK6, prevenendo l'interazione con la ciclina D. Gli inibitori CIP/KIP (p21, p27, p57) possono legarsi ai complessi ciclina-CDK contenenti CDK1, CDK2, CDK4 e CDK6. È interessante notare che, in determinate condizioni, gli inibitori CIP/KIP possono potenziare l'attività chinasica dei complessi ciclina D-CDK4/6.

REGOLAMENTO G 1 FASE

Nella fase G1, al cosiddetto punto di restrizione (restrictions, R-point), la cellula decide se dividerlo o meno. Il punto di restrizione è il punto nel ciclo cellulare dopo il quale la cellula diventa immune ai segnali esterni fino alla fine dell'intero ciclo cellulare. Il punto di restrizione divide la fase G1 in due fasi funzionalmente distinte: G1pm (fase postmitotica) e G1ps (fase presintetica). Durante G1pm, la cellula valuta i fattori di crescita presenti nel suo ambiente. Se i fattori di crescita necessari sono presenti in quantità sufficienti, la cellula entra in G1ps. Le cellule che sono passate nel periodo G1ps continuano il normale passaggio dell'intero ciclo cellulare anche in assenza di fattori di crescita. Se i fattori di crescita necessari sono assenti nel periodo G1pm, allora la cellula passa in uno stato di dormienza proliferativa (fase G0).

Il risultato principale della cascata di eventi di segnalazione che si verificano a causa del legame del fattore di crescita al recettore sulla superficie cellulare è l'attivazione del complesso ciclina D-CDK4/6. L'attività di questo complesso aumenta significativamente già nel primo periodo G1. Questo complesso fosforila i bersagli necessari per il passaggio alla fase S. Il substrato principale del complesso ciclina D-CDK4/6 è il prodotto del gene del retinoblastoma (pRb). Il pRb non fosforilato si lega e quindi inattiva i fattori di trascrizione del gruppo E2F. La fosforilazione di pRb da parte dei complessi ciclina D-CDK4/6 determina il rilascio di E2F, che entra nel nucleo e avvia la traduzione dei geni proteici necessari per la replicazione del DNA, in particolare i geni per la ciclina E e la ciclina A. Alla fine del Fase G1, c'è un aumento a breve termine della quantità di ciclina E, che fa presagire l'accumulo di ciclina A e il passaggio alla fase S.

L'arresto del ciclo cellulare nella fase G1 può essere causato dai seguenti fattori: aumento del livello di inibitori CDK, privazione di fattori di crescita, danno al DNA, influenze esterne, attivazione oncogenica

REGOLAMENTO S FASI

La fase S è lo stadio del ciclo cellulare in cui avviene la sintesi del DNA. Ognuna delle due cellule figlie che si formano alla fine del ciclo cellulare deve ricevere una copia esatta del DNA della cellula madre. Ogni base delle molecole di DNA che compongono i 46 cromosomi di una cellula umana deve essere copiata solo una volta. Ecco perché la sintesi del DNA è estremamente strettamente regolata.

È stato dimostrato che solo il DNA delle cellule in fase G1 o S può replicarsi. Questo suggerisce che il DNA deve essere<лицензирована>replicarsi e che il pezzo di DNA che è stato duplicato lo perda<лицензию>. La replicazione del DNA inizia in un sito di legame proteico chiamato ORC (Origin of replicating complex). Diversi componenti necessari per la sintesi del DNA si legano all'ORC nella fase M tardiva o G1 iniziale, formando un complesso pre-replicativo, che di fatto dà<лицензию>DNA per la replicazione. Nella fase di transizione G1/S, al complesso prerepletivo vengono aggiunte più proteine ​​necessarie per la replicazione del DNA, formando così un complesso di inizio. Quando inizia il processo di replicazione e si forma il fork di replicazione, molti componenti vengono separati dal complesso di inizio e solo i componenti del complesso post-replicativo rimangono nel sito di inizio della replicazione.

Molti studi hanno dimostrato che l'attività della ciclina A-CDK2 è necessaria per il normale funzionamento del complesso di inizio. Inoltre, il completamento con successo della fase S richiede anche l'attività del complesso ciclina A-CDK2, che, di fatto, è il principale meccanismo di regolazione che garantisce il completamento con successo della sintesi del DNA. L'arresto in fase S può essere indotto da danni al DNA.

REGOLAMENTO G 2 FASI

La fase G2 è la fase del ciclo cellulare che inizia dopo che la sintesi del DNA è completa ma prima che inizi la condensazione. Il principale regolatore del passaggio della fase G2 è il complesso ciclina B-CDK2. L'arresto del ciclo cellulare nella fase G2 si verifica a causa dell'inattivazione del complesso ciclina B-CDK2. La transizione G2/M è regolata dal complesso ciclina B-CDK1; la sua fosforilazione/defosforilazione regola l'ingresso nella fase M. Il danno al DNA o la presenza di regioni non replicate impedisce il passaggio alla fase M.

La crescita del tumore è una conseguenza di una violazione dell'omeostasi tissutale, mantenuta da un equilibrio tra proliferazione cellulare e morte (apoptosi). Un aumento della massa cellulare tumorale può essere dovuto sia all'aumento della proliferazione che all'inibizione dell'apoptosi. La probabilità di "fallimenti" nei meccanismi di mantenimento di questa omeostasi è abbastanza reale nelle condizioni degli effetti cancerogeni dei fattori ambientali.

Disturbi ereditari nei meccanismi dell'omeostasi tissutale sono causati da alcuni danni alla struttura del DNA.

Una normale cellula in divisione con DNA danneggiato smette di dividersi fino a quando il danno non è completamente riparato oppure si autodistrugge (apoptosi). Quest'ultima opzione è preferibile perché la perdita della cella potrebbe non avere conseguenze. La conservazione di una tale cellula rappresenta una minaccia mortale per l'organismo della comparsa di un clone di cellule difettose (potenzialmente tumorali). La crescita del tumore è possibile solo quando le cellule difettose sono in grado di "scivolare" attraverso la barriera protettiva dell'apoptosi.

Di seguito una breve descrizione dei disturbi che provocano la trasformazione delle cellule normali in cellule maligne.

Nel corpo esistono due tipi di regolazione fisiologica della riproduzione cellulare: endocrina e paracrina (figura 12.1). Le molecole regolatrici sono secrete dalla cellula e agiscono esternamente (attraverso il flusso sanguigno, sulle cellule vicine o su se stesse). I semicerchi ispessiti raffigurati sulla superficie della membrana cellulare sono siti recettoriali.

regolazione endocrina.

È svolto dalle ghiandole endocrine (ipofisi, surreni, tiroide, paratiroidi, pancreas e gonadi). Secernono i prodotti della loro attività nel sangue e hanno un effetto generalizzato su tutto il corpo.

regolazione paracrina.

Contrariamente alla regolazione endocrina, la regolazione paracrina consiste nel fatto che le sostanze attive secrete dalle cellule si diffondono per diffusione e agiscono sulle cellule bersaglio vicine. È così che agiscono, ad esempio, gli stimolanti mitogeni (fattori di crescita polipeptidici): fattore di crescita epidermico, fattore di crescita piastrinico, interleuchina-2 (fattore di crescita delle cellule T), fattore di crescita nervoso, ecc.

Riso. 12.1. Schema di regolazione endocrina (a), paracrina (b) e autocrina (c).

regolazione autocrina.

Differisce dalla regolazione paracrina in quanto la stessa cellula è la fonte del fattore di crescita e il suo bersaglio. Di conseguenza, può verificarsi il fenomeno di "eccitazione" mitogenica incessante e autosufficiente della cellula, che porta a una riproduzione non regolata. La cellula non ha bisogno di stimoli mitogeni esterni e diventa completamente autonoma. La regolazione autocrina può spiegare i meccanismi della cancerogenesi. Per fare ciò, spieghiamo prima il concetto chiamato "arco riflesso" mitogeno.

Riso. 12.2. "Arco riflesso" del segnale mitogeno

Nella regolazione di sistemi complessi, per quanto diversi tra loro, si riscontrano caratteristiche comuni. Esiste una somiglianza fondamentale tra l'attività riflessa dell'organismo e l'attività mitotica della cellula (Fig. 12.2).

La linea di fondo è che alla periferia del sistema (organismo, cellula) ci sono vari recettori specializzati (occhio, orecchio, tattile e olfattivo - nel primo caso; recettori del fattore di crescita - nel secondo); i segnali esterni da loro percepiti vengono trasmessi nel sistema (sotto forma di impulsi lungo i nervi sensoriali o sotto forma di cascate di reazioni di fosforilazione); quindi il segnale viene elaborato nel centro (il sistema nervoso centrale o nel nucleo cellulare) e l'informazione per via centrifuga (sotto forma di impulsi lungo i nervi motori o con l'ausilio di molecole di mRNA) entra negli organi esecutivi e ne induce l'attività ( motore, secretorio - nel primo caso e mitotico - nel secondo).

Il trasferimento del segnale mitogenico dalla periferia della cellula al suo nucleo avviene come una cascata di reazioni di fosforilazione tramite protein chinasi (enzimi che fosforilano le proteine). Esistono tre tipi di protein chinasi (tirosina, serina e treonina) in base alla loro capacità di fosforilare amminoacidi specifici. I gruppi fosfato svolgono il ruolo di interruttori molecolari: modificando la conformazione di determinate strutture proteiche (domini), possono “accendere” o “spegnere” la loro attività (intendendo l'attività enzimatica, la capacità di legare il DNA e la capacità di formare proteine- complessi proteici).

L'onda centripeta degli impulsi mitogeni nella forma più semplificata si riduce al trasferimento di un gruppo fosfato come un bastone da una protein chinasi all'altra. In definitiva, raggiunge le proteine ​​regolatrici nucleari, le attiva attraverso la fosforilazione e quindi induce la riprogrammazione del genoma. Va notato che l'attività delle protein chinasi in quasi tutte le fasi del trasferimento del segnale mitogenico è bilanciata dall'attività degli enzimi che le contrastano, le fosfatasi defosforilanti delle proteine. L'equilibrio degli effetti positivi e negativi è una proprietà fondamentale della regolazione della divisione cellulare, manifestata a qualsiasi suo livello.

Il flusso di informazioni diretto in modo opposto (centrifugo, dal nucleo al citoplasma) sotto forma di molecole di mRNA determina la risposta specifica della cellula al segnale mitogenico: vengono sintetizzate molte nuove proteine ​​che svolgono funzioni strutturali, enzimatiche e regolatorie.

Nella struttura di molte proteine ​​​​segnali esistono peculiari "nodi di aggancio" di vario tipo, progettati per le interazioni proteina-proteina. Poiché una molecola può avere diversi siti di questo tipo, esiste la possibilità di autoassemblaggio di strutture multicomponente molto complesse necessarie per la trasduzione del segnale e la regolazione della trascrizione. L'aggiunta di nuovi elementi alla struttura viene talvolta definita "reclutamento". Gli stessi blocchi strutturali possono formare strutture significativamente diverse, che conferiscono al sistema flessibilità funzionale e proprietà di intercambiabilità dei suoi singoli elementi.

La riproduzione non regolata della cellula trasformata può essere immaginata, se continuiamo l'analogia con l'arco riflesso, come conseguenza del verificarsi di un focus di eccitazione "stagnante" nell'uno o nell'altro collegamento nella via di trasmissione del segnale mitogenico. Il danneggiamento di un gene e, di conseguenza, un difetto strutturale in una qualsiasi delle proteine ​​di segnalazione che possono fissarlo in uno stato permanentemente attivo (cioè renderlo indipendente dalle autorità regolatorie "superiori") è uno dei principali meccanismi di carcinogenesi .

I geni normali coinvolti nel trasferimento del segnale mitogeno e potenzialmente capaci di tale trasformazione sono chiamati proto-oncogeni.

L'equilibrio di fattori positivi e negativi, come notato sopra, è una proprietà fondamentale di qualsiasi sistema di regolazione complesso, compreso quello che controlla la divisione cellulare. I proto-oncogeni sono elementi di regolazione positiva; sono acceleratori della divisione cellulare e, in caso di trasformazione in oncogeni, si manifestano come tratto dominante.

Allo stesso tempo, in esperimenti di lunga data sulla formazione di eterocari (prodotti della fusione cellulare in coltura), è stato stabilito che la proprietà della tumorigenicità (la capacità di formare tumori quando trapiantati in animali) si comporta come un tratto recessivo: gli eterocari . formati dalla fusione di cellule normali e trasformate (tumorali), si comportano come normali. Pertanto, le cellule normali contengono chiaramente fattori che inibiscono la divisione cellulare e sono in grado di normalizzarla quando vengono introdotte in una cellula tumorale. Molti di questi fattori proteici sono stati identificati; i geni che li codificano sono chiamati geni soppressori.

Riso. 12.3. Schema del ciclo cellulare (spiegazioni nel testo)

Pertanto, la completa trasformazione della cellula è il risultato di diversi eventi genetici: l'attivazione dell'oncogene (i) e l'inattivazione del gene (i) che svolgono funzioni di soppressione.

La base della cancerogenesi è una violazione del ciclo di divisione. Le cellule del corpo si trovano in uno dei tre possibili stati (Fig. 12.3):

1. in un ciclo;
2. nella fase di riposo con la possibilità di riprendere il ciclo;
3. nella fase di differenziazione finale, in cui la capacità di dividere è completamente persa (come, ad esempio, i neuroni del cervello). Naturalmente, solo le cellule in grado di dividersi possono formare tumori.

Il ciclo di raddoppio di diverse cellule umane varia in modo significativo: da 18 ore nelle cellule del midollo osseo a 50 ore nelle cellule della cripta del colon. I suoi periodi principali sono la mitosi (M) e la sintesi del DNA (fase S), tra i quali si distinguono due periodi intermedi: G e G 2. Durante l'interfase (il periodo tra due divisioni), la cellula cresce e si prepara alla mitosi.

Durante la fase G 1 c'è un momento cruciale (il cosiddetto punto di restrizione R) in cui si decide se la cellula entrerà nel successivo ciclo di divisione o preferirà la fase di riposo G 0, in cui può rimanere indefinitamente. Come già accennato, le cellule finalmente differenziate sono costantemente a riposo, mentre quelle che hanno conservato la capacità di dividersi possono riprendere il ciclo con opportuna stimolazione da parte di fattori esterni, e le fasi successive vengono eseguite automaticamente.

Contrariamente alla cellula tumorale "asociale", una cellula normale obbedisce ai segnali provenienti dal corpo (stimolo mitogenico). Se a un certo momento una cellula normale ha le condizioni necessarie (massa e contenuto proteico sufficienti, concentrazione di calcio, apporto di nutrienti) e riceve anche uno stimolo mitogeno, allora entra nel successivo ciclo di divisione. In assenza di un segnale esterno, una cellula normale esce dal ciclo, e questa è la sua fondamentale differenza da una cellula tumorale, che viene stimolata a dividersi da stimoli endogeni.

Quando una cellula si divide, ci sono due momenti critici: la fase di sintesi del DNA e l'ingresso nella mitosi, quando operano una sorta di "punti di controllo" (punti di controllo). In questi "punti" viene verificata la prontezza al raddoppio (replicazione) del DNA (nel primo caso) e la completezza della replicazione (nel secondo caso). Se il DNA nella cellula è danneggiato, la sua duplicazione viene bloccata prima dell'inizio della divisione. Di conseguenza, lo stadio che può riparare il danno al DNA e trasmetterlo alla prole è bloccato. Un obiettivo simile viene raggiunto dall'apoptosi e il percorso scelto dalla cellula (blocco della divisione o apoptosi) dipende da molte condizioni.

Il processo di replicazione del DNA richiede diverse ore. Durante questo periodo, tutto il materiale genetico deve essere riprodotto in modo assolutamente accurato. In caso di eventuali deviazioni, il progresso della cellula nel ciclo viene bloccato o può subire l'apoptosi. Se i "punti di controllo" stessi sono difettosi, i difetti nel genoma non vengono eliminati, vengono trasmessi alla prole e sussiste il pericolo di trasformazione maligna della cellula.

Come accennato in precedenza, la divisione cellulare richiede un segnale mitogeno, il cui trasferimento è un processo a più stadi.

A seconda del tipo di cellula e dello specifico stimolo mitogenico, viene realizzato uno dei tanti percorsi di segnalazione. Ad esempio, i fattori di crescita agiscono in modo mediato dai recettori della tirosin chinasi proteica e dalla cascata della chinasi MAP (proteina attivata dal mitogeno), cioè una cascata di reazioni di fosforizzazione derivanti dall'attivazione mitogenica della cellula.

Fattori di crescita (regolatori della proliferazione).

I fattori di crescita sono secreti da alcune cellule e agiscono in modo paracrino su altre. Queste sono piccole proteine; la catena polipeptidica dell'EGF (fattore di crescita epidermico) è costituita, ad esempio, da 53 amminoacidi. Esistono diverse famiglie di fattori di crescita, i cui membri sono uniti da omologia strutturale e somiglianza funzionale. Alcuni stimolano la proliferazione (ad esempio, EGF e PDGF - fattore di crescita derivato dalle piastrine, fattore di crescita piastrinico), mentre altri (TGF-p, TNF, interferoni) lo sopprimono.

Recettori per fattori di crescita.

I recettori si trovano sulla superficie cellulare. Ogni cellula ha il proprio insieme di recettori e, di conseguenza, un insieme di risposte. I recettori della tirosina chinasi sono costituiti da diversi domini: extracellulare (che interagiscono con il ligando), transmembrana e sottomembrana, con attività tirosina-proteina chinasica.

Quando si legano a fattori di crescita (ad esempio EGF), le molecole del recettore avviano reazioni, a seguito delle quali si verifica il trasferimento del segnale transmembrana - l'emergere di quell'onda di "eccitazione", che poi si propaga sotto forma di una cascata di reazioni di fosforilazione nel cellula e grazie alla quale lo stimolo mitogenico raggiunge infine l'apparato genetico del nucleo .

Proteine ​​Ras..

Una delle più importanti è la via di segnalazione che coinvolge le proteine ​​Ras (questa è una sottofamiglia delle cosiddette proteine ​​G che formano complessi con nucleotidi guanilici; Ras-GTP è la forma attiva, Ras-GDP è inattiva). Questo percorso è uno dei principali nella regolazione della divisione cellulare negli eucarioti superiori: è così conservativo che i suoi componenti sono in grado di sostituire i corrispondenti omologhi nelle cellule di Drosophila, lievito e nematodi. Media una varietà di segnali provenienti dall'ambiente esterno e funziona, con ogni probabilità, in ogni cellula del corpo. Le proteine ​​​​Ras svolgono il ruolo di una sorta di tornello attraverso il quale deve passare quasi tutti i segnali che entrano nella cellula. Il ruolo critico di questa proteina nella regolazione della divisione cellulare è noto sin dalla metà degli anni '80, quando la forma attivata del gene corrispondente (l'oncogene Ras) fu trovata in molti tumori umani.

La via di segnalazione mediata da Ras controlla la cosiddetta cascata MAP chinasi. L'attività degli enzimi coinvolti nelle cascate chinasiche è bilanciata dall'attività delle fosfatasi che le contrastano e sono sotto lo stesso stretto controllo. L'attivazione delle MAP chinasi provoca l'induzione di un certo numero di fattori di trascrizione e, di conseguenza, la stimolazione dell'attività di un certo numero di geni.

Pertanto, se in una cellula normale la conformazione attiva della proteina di segnalazione si forma solo sotto l'influenza di uno stimolo esterno e ha un carattere transitorio, allora nella cellula trasformata (e nei suoi cloni) è fissata in modo permanente.