Макрофаги детектируют рану и повышают проницаемость сосудов рядом с ней

При травме кровеносные сосуды в поврежденной ткани быстро расширяются, чтобы усиленный приток лейкоцитов и компонентов сыворотки обеспечил заживление раны. Однако как сосудистая система за короткое — секунды или минуты — время детектирует нарушения гомеостаза в тканях, на которые затем реагирует, до сих пор не установлено. Этому вопросу посвящена статья в Nature Communications, авторы которой показали на рыбках данио (Danio rerio), как макрофаги управляют проницаемостью сосудов. 

Данио-рерио — удобный для прижизненной визуализации модельный объект, на котором можно в реальном времени отслеживать реакцию сосудов на физические повреждения ткани. Для этого авторы вводили в сердце двух- или трехдневных эмбрионов рыбок флуоресцентно меченный декстран. Затем, стараясь не повредить сосуды, им ампутировали кончики хвостовых плавников. Ампутацию проводили в изотоническом растворе, после чего помещали рыбок в гипотонических — это позволяет синхронизировать реакцию у разных особей.

Проницаемость сосудов, которую отслеживали по флуоресцентной метке, резко возрастала при переносе рыбок в гипотонические условия. Убедившись, что перемещение из одного изотонического раствора в другой (отличающийся составом), такого эффекта не оказывало, авторы пришли к выводу, что изменения проницаемости сосудов — это реакция на осмотический стресс. 

Известно, что ответ лейкоцитов на осмотический стресс опосредован липидами эйкозаноидного пути. Нарушив различные этапы этого пути с помощью мутаций или химических ингибиторов ферментов, авторы выявили, что ключевую роль в пермеабилизации сосудов при осмотическом стрессе играет 5-липооксигеназа (Alox5a). Она же вместе с лейкотриен-A4-гидролазой (Lta4h) участвует в воспалительном сигналинге миелоидных клеток, поэтому ученые проверили, связана ли пермеабилизация сосудов с иммунными клетками. 

У мальков данио-рерио есть два основных типа иммунных клеток — нейтрофилы и макрофаги. Ученые показали, что отсутствие нейтрофилов не влияло на то, как проницаемость сосудов меняется при осмотическом шоке. А вот удаление макрофагов снизило ответ примерно на 54%.  

Субстратом для Alox5a служит арахидоновая кислота, которая образуется при участии фосфолипазы A2 (cPla2). Известно, что в лейкоцитах этот фермент сорбируется на растягивающейся ядерной мембране клеток, набухающих из-за осмоса. Исследователи предположили, что этот же механизм позволяет макрофагам реагировать на осмотические изменения вокруг раны.  

Чтобы проверить гипотезу, ученые экспрессировали в рыбках данио cPla2, слитую с флуоресцентным белком. Оказалось, что рана хвостового плавника в гипотонических условиях индуцировала адсорбцию cPla2 на ядерной мембране макрофагов. Это происходило в течение примерно 10 секунд, причем прочность связывания зависела от того, как далеко от раны находились макрофаги. В пределах 20 мкм от места повреждения адсорбция была конститутивной, а в периваскулярных макрофагах наблюдалось обратимое связывание cPla2 с ядерной мембраной.  

Таким образом, макрофаги способны напрямую детектировать раны, если поврежденная ткань подвергается осмотическому стрессу. Периваскулярные макрофаги реагируют на него активацией cIP2 и запуском сигнального каскада, который в итоге повышает проницаемость сосудов и обеспечивает доставку нужных факторов к месту травмы.  

Макрофаги берут на себя роль клеток сосудов при восстановлении после ишемии