On peut considérer comme prouvé que la valeur initiale élément de l'ensemble du système de cellules sanguines est une cellule souche, pluripotente, capable de nombreuses différenciations différentes et ayant en même temps la capacité de s'auto-entretenir, c'est-à-dire de proliférer sans différenciation visible.
Il s'ensuit que les principes de gestion du système hématopoïèse doit assurer sa régulation, de sorte que, avec une hématopoïèse stable, les deux conditions fondamentales suivantes sont remplies : le nombre de cellules produites de chaque type correspond constamment et strictement au nombre de cellules matures mortes ; le nombre de cellules souches est constant et la formation de nouvelles cellules souches correspond exactement au nombre d'entre elles qui se sont différenciées.
Des tâches encore plus difficiles sont résolus lorsque le système se stabilise après perturbation. Dans ce cas, le nombre de cellules souches formées doit dépasser le nombre de celles qui se sont différenciées jusqu'à ce que la taille du département atteigne le niveau initial, après quoi une relation équilibrée entre le nombre de cellules souches nouvellement formées et en différenciation doit à nouveau être établie. .
D'un autre côté, différenciation des cellules souches doit être régulé de manière à restaurer le nombre de cellules matures uniquement de la série qui a été réduite (par exemple, les cellules érythroïdes après une perte de sang) avec une production stable d'autres cellules. Et ici, après une nouvelle formation accrue de cette catégorie de cellules, sa production devrait être réduite à un niveau équilibré.
Régulation quantitative hématopoïèse, c'est-à-dire assurer la formation du nombre requis de cellules du type souhaité à un moment donné, est effectué dans les sections suivantes, principalement dans la section des précurseurs engagés.
Cellule souche possède deux propriétés principales : la capacité de s'auto-entretenir pendant une période assez longue, comparable à la durée de vie de l'ensemble de l'organisme multicellulaire, et la capacité de se différencier. Cette dernière étant apparemment irréversible, la cellule souche qui a « pris la décision » de se différencier quitte irréversiblement le département.
Donc le problème le plus important régulation dans ce département, c'est que lorsque la demande augmente, toutes les cellules souches ne subiraient pas de différenciation, après quoi la régénération de l'hématopoïèse serait impossible en raison de l'épuisement des éléments capables de s'auto-entretenir, puisque les cellules de tous les départements ultérieurs ne sont pas capables de se maintenir longtemps. à long terme. Une telle régulation existe réellement dans le corps. Après une irradiation à forte dose, presque tout le système hématopoïétique meurt. Par exemple, chez une souris, la régénération est possible après que 99,9 % de toutes les cellules souches ont été détruites par irradiation (Bond et al., 1965). Malgré l'énorme demande de différenciation, les 0,1 % restants de cellules souches rétablissent leur nombre et permettent une forte augmentation de la différenciation des cellules des sections suivantes.
La prolifération est la phase finale du développement de l'inflammation, assurant la régénération réparatrice des tissus au niveau du site d'altération.
La prolifération se développe dès le début de l'inflammation accompagnée de phénomènes d'altération et d'exsudation.
La prolifération des éléments cellulaires commence en périphérie de la zone inflammatoire, tandis qu'au centre de la lésion les phénomènes d'altération et de nécrose peuvent encore progresser.
La prolifération du tissu conjonctif et des éléments cellulaires spécifiques à un organe atteint son plein développement après avoir « nettoyé » la zone endommagée des détritus cellulaires et des agents infectieux de l'inflammation par les macrophages tissulaires et les neutrophiles. À cet égard, il convient de noter que le processus de prolifération est précédé par la formation de barrières de neutrophiles et de monocytes, qui se forment à la périphérie de la zone d'altération.
La restauration et le remplacement des tissus endommagés commencent par la libération de molécules de fibrinogène par les vaisseaux et la formation de fibrine, qui forme une sorte de maillage, cadre pour la reproduction cellulaire ultérieure. Déjà le long de ce cadre, des fibroblastes formés rapidement sont répartis dans le site de réparation.
La division, la croissance et le mouvement des fibroblastes ne sont possibles qu'après leur liaison aux fibres de fibrine ou de collagène. Cette connexion est assurée par une protéine spéciale - la fibronectine.
La prolifération des fibroblastes commence à la périphérie de la zone inflammatoire, assurant la formation d'une barrière fibroblastique. Au début, les fibroblastes sont immatures et n’ont pas la capacité de synthétiser du collagène. La maturation est précédée d'une restructuration structurelle et fonctionnelle interne des fibroblastes : hypertrophie du noyau et du nucléole, hyperplasie du RE, teneur accrue en enzymes, notamment phosphatase alcaline, estérase non spécifique, b-glucuronidase. Ce n'est qu'après la restructuration que commence la collagénogenèse.
Les fibroblastes à multiplication intensive produisent des mucopolysaccharides acides - le composant principal de la substance intercellulaire du tissu conjonctif (acide hyaluronique, acide chondroïtine sulfurique, glucosamine, galactosamine).
Dans ce cas, la zone d'inflammation est non seulement encapsulée, mais également une migration progressive des composants cellulaires et acellulaires du tissu conjonctif se produit de la périphérie vers le centre, la formation d'un squelette de tissu conjonctif au site d'altération primaire et secondaire.
Outre les fibroblastes, d'autres tissus et cellules hématogènes se multiplient également. Les cellules endothéliales prolifèrent à partir des cellules tissulaires et forment de nouveaux capillaires. Autour des capillaires nouvellement formés se concentrent des mastocytes, des macrophages et des neutrophiles, qui libèrent des substances biologiquement actives qui favorisent la prolifération des capillaires.
Les fibroblastes, ainsi que les vaisseaux nouvellement formés, forment du tissu de granulation. Il s'agit essentiellement d'un tissu conjonctif jeune, riche en cellules et en capillaires à parois fines, dont les anses dépassent de la surface du tissu sous forme de granules.
Les principales fonctions du tissu de granulation sont : protectrices - empêche l'influence des facteurs environnementaux sur la source de l'inflammation, et réparatrices - comblant le défaut et rétablissant l'utilité anatomique et fonctionnelle des tissus endommagés.
La formation de tissu de granulation n’est pas strictement nécessaire. Cela dépend de la taille et de la profondeur des dégâts. Le tissu de granulation ne se développe généralement pas lors de la cicatrisation de plaies cutanées meurtries ou de lésions mineures de la membrane muqueuse (Kuzin M.I., Kostyuchenok B.M. et al., 1990).
Le tissu de granulation se transforme progressivement en tissu fibreux appelé cicatrice.
Dans le tissu cicatriciel, le nombre de vaisseaux diminue, ils se vident, le nombre de macrophages et de mastocytes diminue et l'activité des fibroblastes diminue.
Une petite partie des éléments cellulaires, situés parmi les filaments de collagène, reste active. On suppose que les macrophages tissulaires qui restent actifs participent à la résorption du tissu cicatriciel et assurent la formation de cicatrices plus douces.
Parallèlement à la maturation des granulations, une épithélisation de la plaie se produit. Cela commence dans les premières heures qui suivent la lésion et, au cours du premier jour, 2 à 4 couches de cellules épithéliales basales se forment.
Le taux d'épithélialisation est assuré par les processus suivants : migration, division et différenciation des cellules. L'épithélialisation des petites plaies est réalisée principalement en raison de la migration des cellules de la couche basale. Les plaies plus grandes sont épithélialisées en raison de la migration et de la division mitotique des cellules de la couche basale, ainsi que de la différenciation de l'épiderme en régénération. Le nouvel épithélium forme la frontière entre les couches endommagées et sous-jacentes ; il empêche la déshydratation du tissu de la plaie, une diminution des électrolytes et des protéines, et empêche également l'invasion de micro-organismes.
Les éléments cellulaires spécifiques des organes et des tissus participent également au processus de prolifération. Du point de vue des possibilités de prolifération d'éléments cellulaires spécifiques à un organe, tous les organes et tissus peuvent être classés en trois groupes :
Le premier groupe peut comprendre les organes et tissus dont les éléments cellulaires ont une prolifération active ou pratiquement illimitée, suffisante pour compenser complètement le défaut structurel dans la zone d'inflammation (épithélium de la peau, muqueuses des voies respiratoires, muqueuse des voies respiratoires). tractus gastro-intestinal, système génito-urinaire, tissu hématopoïétique, etc.).
Le deuxième groupe comprend les tissus aux capacités de régénération limitées (tendons, cartilage, ligaments, tissu osseux, fibres nerveuses périphériques).
Le troisième groupe comprend les organes et tissus dans lesquels les éléments cellulaires spécifiques à un organe ne sont pas capables de se multiplier (muscle cardiaque, cellules du SNC).
Les facteurs stimulant le développement des processus de prolifération sont :
1. Le procollagène et la collagénase des fibroblastes interagissent selon le type d'autorégulation et assurent un équilibre dynamique entre les processus de synthèse et de destruction du tissu conjonctif.
2. La fibronectine, produite par les fibroblastes, détermine la migration, la prolifération et l'adhésion des cellules du tissu conjonctif.
3. Le facteur stimulant les fibroblastes, sécrété par les macrophages tissulaires, assure la prolifération des fibroblastes et leurs propriétés adhésives.
4. Les cytokines des cellules mononucléées stimulent les processus de prolifération dans les tissus endommagés (IL-1, TNF, épidermique, plaquettaire, facteurs de croissance fibroblastiques, facteurs chimiotactiques). Certaines cytokines peuvent inhiber la prolifération des fibroblastes et la formation de collagène.
5. Le peptide génétique lié à la calcitonine stimule la prolifération des cellules endothéliales et la substance P induit la production de TNF dans les macrophages, ce qui entraîne une augmentation de l'angiogenèse.
6. Les prostaglandines du groupe E potentialisent la régénération en augmentant l'apport sanguin.
7. Les keylons et antikeylons produits par diverses cellules, agissant selon le principe de rétroaction, peuvent activer et inhiber les processus mitotiques au foyer de l'inflammation (Bala Yu.M., Lifshits V.M., Sidelnikova V.I., 1988).
8. Les polyamines (putrescine, spermidine, spermine), présentes dans toutes les cellules de mammifères, sont essentielles à la croissance et à la division cellulaire.
Ils assurent la stabilisation des membranes plasmiques et de la structure superhélicoïdale de l'ADN, la protection de l'ADN contre l'action des nucléases, la stimulation de la transcription, la méthylation de l'ARN et sa liaison aux ribosomes, l'activation des ADN ligases, des endonucléases, des protéines kinases et de nombreux autres processus cellulaires. Une synthèse améliorée de polyamines, favorisant les processus de prolifération, est notée dans le foyer d'altération (Berezov T.T., Fedoronchuk T.V., 1997).
9. Nucléotides cycliques : l'AMPc inhibe et le GMPc active les processus de prolifération.
10. Des concentrations modérées de substances biologiquement actives et d'ions hydrogène stimulent les processus de régénération.
En savoir plus sur le sujet Mécanismes de développement de la prolifération dans le foyer de l'inflammation :
- Caractéristiques générales et mécanismes de développement des réactions vasculaires au foyer d'une inflammation aiguë. Mécanismes d'activation de la formation de thrombus sur le site de l'inflammation
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- Caractéristiques des troubles métaboliques au site de l'inflammation
- Mécanismes moléculaires cellulaires de développement des altérations primaires et secondaires. Classification des médiateurs inflammatoires. Caractéristiques de leur action biologique
- Caractéristiques du développement de la réaction inflammatoire en fonction de la localisation de l'inflammation, de la réactivité de l'organisme et de la nature du facteur étiologique. Le rôle de l'âge dans le développement de l'inflammation
La cellule est l'unité élémentaire de tout être vivant. Il n’y a pas de vie en dehors de la cellule. La reproduction cellulaire se produit uniquement par division de la cellule d'origine, qui est précédée de la reproduction de son matériel génétique. L'activation de la division cellulaire se produit en raison de l'influence de facteurs externes ou internes sur celle-ci. Le processus de division cellulaire à partir du moment de son activation est appelé prolifération. En d’autres termes, la prolifération est la multiplication des cellules, c’est-à-dire une augmentation du nombre de cellules (en culture ou dans les tissus) qui se produit par divisions mitotiques. La période d'existence d'une cellule en tant que telle, de division en division, est généralement appelée cycle cellulaire.
Dans le corps humain adulte, les cellules de différents tissus et organes ont différentes capacités à se diviser. De plus, avec le vieillissement, l’intensité de la prolifération cellulaire diminue (c’est-à-dire que l’intervalle entre les mitoses augmente). Il existe des populations de cellules qui ont complètement perdu la capacité de se diviser. Il s'agit généralement de cellules au stade terminal de différenciation, par exemple des neurones matures, des leucocytes du sang granulaire, des cardiomyocytes. À cet égard, l'exception concerne les cellules immunitaires mémoire B et T qui, étant au stade final de différenciation, lorsqu'un certain stimulus apparaît dans le corps sous la forme d'un antigène rencontré précédemment, sont capables de commencer à proliférer. . Le corps dispose de tissus en renouvellement constant - divers types d'épithélium, tissus hématopoïétiques. Dans ces tissus, il existe un pool de cellules qui se divisent constamment, remplaçant les types de cellules épuisés ou mourants (par exemple, les cellules des cryptes intestinales, les cellules de la couche basale de l'épithélium tégumentaire, les cellules hématopoïétiques de la moelle osseuse). Il existe également des cellules de l'organisme qui ne se reproduisent pas dans des conditions normales, mais acquièrent à nouveau cette propriété dans certaines conditions, notamment lorsqu'il est nécessaire de régénérer les tissus et les organes.
Le processus de prolifération cellulaire est étroitement régulé à la fois par la cellule elle-même (régulation du cycle cellulaire, arrêt ou ralentissement de la synthèse des facteurs de croissance autocrines et de leurs récepteurs) et par son microenvironnement (manque de contacts stimulants avec les cellules et la matrice voisines, arrêt de la sécrétion et/ou synthèse de facteurs de croissance paracrine). La dérégulation de la prolifération conduit à une division cellulaire illimitée, qui à son tour initie le développement du processus oncologique dans le corps.
Activation de la prolifération
La fonction principale associée à l'initiation de la prolifération est assumée par la membrane plasmique de la cellule. C'est à sa surface que se produisent les événements associés à la transition des cellules au repos vers un état activé qui précède la division. La membrane plasmique des cellules, grâce aux molécules réceptrices qui s'y trouvent, perçoit divers signaux mitogènes extracellulaires et assure le transport dans la cellule des substances nécessaires qui participent au déclenchement de la réponse proliférative. Les signaux mitogènes peuvent être des contacts entre cellules, entre une cellule et une matrice, ainsi que l'interaction des cellules avec divers composés qui stimulent leur entrée dans le cycle cellulaire, appelés facteurs de croissance. Une cellule qui a reçu un signal mitogène pour proliférer démarre le processus de division.
Cycle cellulaire
L'ensemble du cycle cellulaire se compose de 4 étapes : présynthétique (G1),
synthétique (S), postsynthétique (G2) et mitose proprement dite (M).
De plus, il existe une période dite G0, qui caractérise
état de repos des cellules. En période G1, les cellules sont diploïdes
Contenu en ADN par noyau. Durant cette période, la croissance cellulaire commence
principalement due à l’accumulation de protéines cellulaires, due à
augmenter la quantité d’ARN par cellule. De plus, les préparatifs pour la synthèse de l'ADN commencent. Au cours de la période S suivante, la quantité d’ADN double et le nombre de chromosomes double en conséquence. La phase post-synthétique G2 est également appelée prémitotique. Au cours de cette phase, une synthèse active d’ARNm (ARN messager) se produit. Cette étape est suivie par la division cellulaire elle-même, ou mitose.
La division de toutes les cellules eucaryotes est associée à la condensation de chromosomes dupliqués (répliqués). À la suite de la division, ces chromosomes sont transférés aux cellules filles. Ce type de division des cellules eucaryotes - mitose (du grec mitos - fils) - est le seul moyen complet d'augmenter le nombre de cellules. Le processus de division mitotique est divisé en plusieurs étapes : prophase, prométaphase, métaphase, anaphase, télophase.
Régulation du cycle cellulaire
Le but des mécanismes de régulation du cycle cellulaire n'est pas de réguler le déroulement du cycle cellulaire en tant que tel, mais d'assurer, à terme, la distribution sans erreur du matériel héréditaire au cours du processus de reproduction cellulaire. La régulation de la reproduction cellulaire repose sur l'alternance d'états de prolifération active et de dormance proliférative. Les facteurs régulateurs qui contrôlent la reproduction cellulaire peuvent être divisés en deux groupes : extracellulaires (ou exogènes) ou intracellulaires (ou endogènes). Les facteurs exogènes se trouvent dans le microenvironnement cellulaire et interagissent avec la surface cellulaire. Les facteurs synthétisés par la cellule elle-même et agissant à l'intérieur de celle-ci sont appelés
facteurs endogènes. Cette division est très arbitraire, puisque certains facteurs, étant endogènes par rapport à la cellule qui les produit, peuvent la quitter et agir comme régulateurs exogènes sur d'autres cellules. Si les facteurs régulateurs interagissent avec les mêmes cellules qui les produisent, alors ce type de contrôle est appelé autocrine. Avec le contrôle paracrine, la synthèse des régulateurs est réalisée par d'autres cellules.
Régulateurs exogènes de la prolifération
Dans les organismes multicellulaires, la régulation de la prolifération de divers types de cellules est due à l'action non pas d'un facteur de croissance, mais de leur combinaison. De plus, certains facteurs de croissance, étant des stimulateurs de certains types de cellules, se comportent comme des inhibiteurs par rapport à d'autres. Les facteurs de croissance classiques sont des polypeptides d'un poids moléculaire de 7 à 70 kDa. À ce jour, plus d'une centaine de ces facteurs de croissance sont connus. Toutefois, seuls quelques-uns d’entre eux seront abordés ici.
La plus grande partie de la littérature est peut-être consacrée au facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF). Libéré lors de la destruction de la paroi vasculaire, le PDGF est impliqué dans les processus de formation de thrombus et de cicatrisation des plaies. Le PDGF est un puissant facteur de croissance des fibroblastes au repos. Outre le PDGF, le facteur de croissance épidermique (EGF), également capable de stimuler la prolifération des fibroblastes, a été étudié de manière tout aussi approfondie. Mais en plus de cela, il a également un effet stimulant sur d’autres types de cellules, notamment les chondrocytes.
Un grand groupe de facteurs de croissance sont les cytokines (interleukines, facteurs de nécrose tumorale, facteurs de stimulation des colonies, etc.). Toutes les cytokines sont multifonctionnelles. Ils peuvent soit améliorer, soit inhiber les réponses prolifératives. Par exemple, différentes sous-populations de lymphocytes T CD4+, Th1 et Th2, produisant un spectre différent de cytokines, sont antagonistes les unes envers les autres. Autrement dit, les cytokines Th1 stimulent la prolifération des cellules qui les produisent, mais suppriment en même temps la division des cellules Th2, et vice versa. Ainsi, normalement, le corps maintient un équilibre constant entre ces deux types de lymphocytes T. L'interaction des facteurs de croissance avec leurs récepteurs à la surface cellulaire conduit au déclenchement de toute une cascade d'événements à l'intérieur de la cellule. En conséquence, les facteurs de transcription sont activés et les gènes de réponse prolifératifs sont exprimés, ce qui initie finalement la réplication de l'ADN et la cellule entre en mitose.
Régulateurs endogènes du cycle cellulaire
Dans les cellules eucaryotes normales, la progression dans le cycle cellulaire est étroitement régulée. La cause du cancer est la transformation cellulaire, généralement associée à des violations des mécanismes de régulation du cycle cellulaire. L’un des principaux résultats des anomalies du cycle cellulaire est l’instabilité génétique, car les cellules dont le contrôle du cycle cellulaire est défectueux perdent la capacité de dupliquer et de distribuer correctement leur génome entre les cellules filles. L'instabilité génétique conduit à l'acquisition de nouvelles caractéristiques responsables de la progression tumorale. Les kinases dépendantes des cyclines (CDK) et leurs sous-unités régulatrices (cyclines) sont des régulateurs majeurs du cycle cellulaire. La progression du cycle cellulaire est obtenue grâce à l’activation et à la désactivation séquentielles de différents complexes cycline-CDK. L'action des complexes cycline-CDK est de phosphoryler un certain nombre de protéines cibles en fonction de la phase du cycle cellulaire dans laquelle un complexe cycline-CDK particulier est actif. Par exemple, la cycline E-CDK2 est active à la fin de la phase G1 et phosphoryle les protéines nécessaires à la progression vers la fin de la phase G1 et à l'entrée dans la phase S. La cycline A-CDK2 est active dans les phases S et G2, elle assure le passage de la phase S et l'entrée en mitose. La cycline A et la cycline E sont des régulateurs centraux de la réplication de l'ADN. Par conséquent, une mauvaise régulation de l’expression de l’une de ces cyclines conduit à une instabilité génétique. Il a été démontré que l'accumulation de cycline nucléaire A se produit exclusivement au moment où la cellule entre dans la phase S, c'est-à-dire au moment de la transition G1/S. D’autre part, il a été démontré que le niveau de cycline E augmentait après avoir dépassé le point de restriction (point R) à la fin de la phase G1, puis diminuait de manière significative lorsque la cellule entrait en phase S.
Voies de régulation CDK
L'activité des kinases dépendantes des cyclines (CDK) est étroitement régulée par au moins quatre mécanismes :
1) La principale manière dont CDK est régulée est par liaison à la cycline, c'est-à-dire Sous sa forme libre, la kinase n'est pas active et seul le complexe avec la cycline correspondante possède les activités nécessaires.
2) L'activité du complexe cycline-CDK est également régulée par une phosphorylation réversible. Pour acquérir une activité, une phosphorylation de CDK est nécessaire, réalisée avec la participation du complexe d'activation de CDK (CAC), constitué de la cycline H, de CDK7 et de Mat1.
3) En revanche, dans la molécule CDK, dans la région responsable de
liaison au substrat, il existe des sites dont la phosphorylation conduit à l'inhibition de l'activité du complexe cycline-CDK. Ces sites
sont phosphorylées par un groupe de kinases, dont la kinase Wee1, et déphosphorylées par les phosphatases Cdc25. L'activité de ces enzymes (Wee1 et Cdc25) varie considérablement en réponse à divers événements intracellulaires, tels que des dommages à l'ADN.
4) Enfin, certains complexes cycline-CDK peuvent être inhibés en raison de leur liaison aux inhibiteurs de CDK (CKI). Les inhibiteurs de CDK sont constitués de deux groupes de protéines, INK4 et CIP/KIP. Les inhibiteurs d'INK4 (p15, p16, p18, p19) se lient à et inactivent CDK4 et CDK6, empêchant ainsi l'interaction avec la cycline D. Les inhibiteurs CIP/KIP (p21, p27, p57) peuvent se lier aux complexes cycline-CDK contenant CDK1, CDK2, CDK4 et CDK6. Notamment, dans certaines conditions, les inhibiteurs de CIP/KIP peuvent améliorer l’activité kinase des complexes cycline D-CDK4/6.
Régulation de phase G1
Dans la phase G1, au point dit de restriction (point de restriction, point R), la cellule décide de se diviser ou non. Le point de restriction est le point du cycle cellulaire après lequel la cellule ne répond plus aux signaux externes jusqu'à la fin du cycle cellulaire complet. Le point de restriction divise la phase G1 en deux étapes fonctionnellement distinctes : G1pm (stade postmitotique) et G1ps (stade présynthétique). Durant le G1pm, la cellule évalue les facteurs de croissance présents dans son environnement. Si les facteurs de croissance nécessaires sont présents en quantité suffisante, la cellule entre dans G1ps. Les cellules entrées dans la période G1ps continuent de progresser normalement tout au long du cycle cellulaire, même en l’absence de facteurs de croissance. Si les facteurs de croissance nécessaires sont absents pendant la période G1pm, alors la cellule entre dans un état de dormance proliférative (phase G0).
Le principal résultat de la cascade d’événements de signalisation résultant de la liaison du facteur de croissance au récepteur à la surface cellulaire est l’activation du complexe cycline D-CDK4/6. L’activité de ce complexe augmente considérablement dès le début de la période G1. Ce complexe phosphoryle les cibles nécessaires à la progression vers la phase S. Le substrat principal du complexe cycline D-CDK4/6 est le produit génique du rétinoblastome (pRb). Le pRb non phosphorylé se lie et inactive ainsi les facteurs de transcription du groupe E2F. La phosphorylation de pRb par les complexes cycline D-CDK4/6 conduit à la libération d'E2F, qui pénètre dans le noyau et initie la traduction des gènes protéiques nécessaires à la réplication de l'ADN, notamment les gènes de la cycline E et de la cycline A en fin de G1. phase, il y a une augmentation à court terme de la quantité de cycline E, ce qui laisse présager l'accumulation de cycline A et le passage à la phase S.
L'arrêt du cycle cellulaire en phase G1 peut être provoqué par les facteurs suivants : augmentation des niveaux d'inhibiteurs de CDK, privation de facteurs de croissance, dommages à l'ADN, influences externes, activation oncogène.
Régulation de phase S
La phase S est l’étape du cycle cellulaire où se produit la synthèse de l’ADN. Chacune des deux cellules filles formées à la fin du cycle cellulaire doit recevoir une copie exacte de l’ADN de la cellule mère. Chaque base des molécules d'ADN qui composent les 46 chromosomes d'une cellule humaine ne doit être copiée qu'une seule fois. C'est pourquoi la synthèse de l'ADN est extrêmement étroitement réglementée.
Il a été démontré que seul l’ADN des cellules en phase G1 ou S peut se répliquer. Cela suggère que l'ADN doit être « autorisé » à se répliquer et qu'un morceau d'ADN qui a été dupliqué perd cette « licence ». La réplication de l'ADN commence au site de liaison des protéines appelé ORC (Origin of Replicating Complex). Plusieurs composants nécessaires à la synthèse de l'ADN se lient à l'ORC à la fin de la phase M ou au début de la phase G1, formant le complexe préréplicatif, qui autorise en fait la réplication de l'ADN. Au stade de transition G1/S, davantage de protéines nécessaires à la réplication de l'ADN sont ajoutées au complexe préréplicatif, formant ainsi un complexe d'initiation. Lorsque le processus de réplication commence et qu'un fork de réplication est formé, de nombreux composants sont séparés du complexe d'initiation et seuls les composants du complexe post-réplication restent sur le site d'initiation de la réplication.
De nombreuses études ont montré que le fonctionnement normal du complexe d'initiation nécessite l'activité de la cycline A-CDK2. De plus, pour la réussite de la phase S, l'activité du complexe cycline A-CDK2 est également requise, qui est en fait le principal mécanisme de régulation garantissant la réussite de la synthèse de l'ADN. L'arrêt en phase S peut être induit par des dommages à l'ADN.
Régulation de phase G2
La phase G2 est une étape du cycle cellulaire qui commence après la synthèse de l’ADN mais avant le début de la condensation. Le principal régulateur de la phase G2 est le complexe cycline B-CDK2. L'arrêt du cycle cellulaire en phase G2 se produit en raison de l'inactivation du complexe cycline B-CDK2. Le régulateur de la transition G2/M est le complexe cycline B-CDK1 ; sa phosphorylation/déphosphorylation régule l'entrée dans la phase M. Les dommages à l'ADN ou la présence de régions non répliquées empêchent la transition vers la phase M.
Régulation de la mitose
La mitose est la division proprement dite d'une cellule en deux. Pour subir une mitose précoce, l'activité de la cycline A est requise. Cependant, la principale cycline régulatrice, comme au stade précédent, est la cycline B en complexe avec CDK1. L'activité du complexe cycline B-CDK1 conduit à la dégradation de l'enveloppe nucléaire, à la condensation de la chromatine et à la formation d'une plaque métaphasique à partir de chromosomes condensés. Avant que la cellule ne passe de la métaphase à l'anaphase, la cycline B est dégradée. La perte d'activité du complexe cycline B-CDK1 induit une migration des chromosomes vers les pôles et une division cellulaire en deux. En prophase, le complexe cycline B-CDK1 activé garantit que la transition de l'interphase à la mitose est irréversible en phosphorylant les membres de la famille cdc25. Ainsi, l’effet inhibiteur de cdc25B et cdc25C sur le complexe cycline B-CDK1 est réduit, ce qui forme ce qu’on appelle une boucle de rétroaction positive. Par conséquent, un complexe cycline B-CDK1 actif conduit à une sortie irréversible de l’interphase. Au début de l'anaphase, le complexe cycline B-CDK1 est dégradé, ce qui conduit ensuite à la formation de l'enveloppe nucléaire et à la cytokinèse.
Dommages à l'ADN
Pour préserver et protéger les informations génétiques, les cellules eucaryotes ont développé des réseaux de signalisation ou de communication chargés de réparer et de contrôler les dommages à l'ADN. Les dommages à l’ADN peuvent être induits par de nombreux agents, notamment les rayonnements ionisants, les radicaux libres et les substances toxiques. Les cassures double brin de l’ADN (DBS) sont les lésions de l’ADN les plus courantes. Des dommages similaires peuvent également se former lors de la réplication de l’ADN, et une réparation inappropriée des cassures peut entraîner la mort cellulaire, des mutations somatiques et la formation de tumeurs.
Façons de réparer les cassures double brin de l’ADN
Il existe au moins deux voies pour réparer les cassures double brin : la recombinaison homologue (HR) et la jonction terminale non homologue (NHEJ). La réparation HR utilise des séquences d'ADN homologues comme modèle pour la synthèse de réparation, alors que NHEJ implique souvent un simple collage d'extrémité au niveau des sites de cassure.
La réparation des ruptures d'ADN via NHEJ se produit immédiatement tout au long du cycle cellulaire. Bien que NHEJ épisse efficacement les extrémités au niveau des cassures, cette voie entraîne souvent une perte d'informations génétiques car les extrémités au niveau des cassures sont traitées par des nucléases. Contrairement au NHEJ, la HR se produit principalement à la fin de la phase S et de la phase G2, car elle dépend de la présence de chromatides sœurs pour fournir un modèle de réparation. Étant donné que la réparation de la HR est réalisée grâce à une nouvelle synthèse utilisant un ADN homologue complet comme modèle, elle permet à la cellule de réparer l'ADN avec une grande précision.
Réponse cellulaire aux dommages de l'ADN et sa régulation
Les protéines ATM et NBS1 jouent un rôle clé dans la réparation des cassures de l'ADN double brin. L'ATM est une protéine kinase qui est activée immédiatement après les cassures double brin de l'ADN. De plus, pour garantir un fonctionnement efficace de la réparation et du passage de l'ADN à travers des points clés du cycle cellulaire, la structure hautement ordonnée de la chromatine eucaryote doit être modifiée de manière appropriée pour donner accès aux facteurs
Réparation de l'ADN. Ces changements sont appelés réarrangements de la chromatine, ils sont réalisés grâce à des complexes spécifiques associés aux modifications des histones.
Pour réparer efficacement les cassures double brin, la cellule active de nombreuses voies différentes. La cascade de signalisation générée en réponse aux cassures de l'ADN est constituée de protéines capteurs, médiateurs et effecteurs et est régulée
modifications post-traductionnelles des protéines, à savoir leur phosphorylation et leur acétylation. La réponse cellulaire aux cassures de l'ADN double brin est initiée par la reconnaissance de la partie endommagée de la molécule par des protéines capteurs. Distributeur automatique de billets et
NBS1 agit de manière coopérative en tant que protéine capteur primaire. En raison de la reconnaissance des dommages à l'ADN par les protéines capteurs, des médiateurs tels que BRCA1, MDC1, 53BP1 acquièrent des modifications post-traductionnelles générées par les protéines capteurs. Ces
les protéines médiatrices modifiées améliorent ensuite le signal de l'ADN endommagé et le transmettent aux effecteurs tels que RAD51, Artemis, Chk2, p53.
L'ATM est l'une des principales protéines impliquées dans le maintien de la stabilité génétique, le contrôle de la longueur des télomères et l'activation des points de contrôle du cycle cellulaire. NBS1 est impliqué dans l'exécution
les mêmes fonctions. Comme mentionné ci-dessus, ces protéines agissent en synergie. NBS1 forme un complexe avec MRE11 et RAD50 et entraîne ce complexe directement vers le site d'ADN endommagé. De plus, ce complexe RAD50/MRE11/NBS1 (RMN) est requis pour le recrutement d'ATM sur le site de rupture double brin et pour une efficacité
phosphorylation des substrats ATM.
Bien que l’ATM phosphoryle de nombreux facteurs impliqués dans la voie HR, son rôle dans la régulation de cette voie reste flou.
La fonction de NBS1 en tant que facteur majeur dans le processus HR est de réguler la localisation cellulaire du complexe RMN. La fonction principale dans
L'accumulation du complexe RMN au site de la cassure double brin est réalisée par le domaine FHA/BRCT dans la molécule NBS1. Ce domaine est nécessaire non seulement pour un processus RH efficace, mais aussi pour
en utilisant les chromatides sœurs comme modèle. Ainsi, NBS1 peut réguler à la fois la cohésion des chromatides sœurs et l’étape de dissociation intermédiaire au cours de la réaction HR.
Les fonctions de l'ATM dans le processus NHEJ sont de phosphoryler la nucléase Artemis. NBS1 participe également activement à la réparation via le NHEJ. Bien que le rôle de NBS1 dans la voie NHEJ dans les cellules de mammifères ne soit pas
aussi critique que dans les cellules fongiques, NBS1 s'est avéré nécessaire pour les réactions NHEJ à proximité des cassures de l'ADN. NBS1
impliqué dans la voie NHEJ médiée par Artemis, probablement en raison de
Compte d'activation ATM. En réponse aux dommages à l'ADN, une interaction se produit entre le complexe RMN et la nucléase Artemis. Donc
Ainsi, RMN peut participer à deux voies de réparation des cassures de l’ADN, de manière dépendante et indépendante de l’ATM. RMN favorise la réparation homologue plutôt que la voie
fusion terminale non homologue.
Les réponses cellulaires aux cassures double brin de l'ADN sont régulées par des modifications post-traductionnelles des protéines, et l'ATM et le complexe RMN jouent un rôle clé dans une telle modification. Ces protéines sont
assurer en outre la réparation complète de l’ADN endommagé et, par conséquent, le fonctionnement normal des cellules.
Régénération des tissus
La régénération est la formation de nouveaux tissus en place
mort, mort. Dans un corps sain et normal, la régénération cellulaire physiologique se produit en permanence ; La couche cornée morte de l'épiderme est constamment éliminée et à sa place, de nouvelles cellules se multiplient dans la couche interne de la peau. La même desquamation de l'épithélium tégumentaire se produit sur les muqueuses. Dans les vaisseaux sanguins, les globules rouges vivent généralement de 60 à 120 jours. Par conséquent, leur renouvellement complet intervient dans un délai d'environ 2 mois. Les leucocytes et autres éléments formés du sang se reconstituent également systématiquement à mesure qu'ils meurent ou meurent. Dans divers processus pathologiques, les cellules et les tissus sont détruits en plus grande quantité que la normale. Régénération des tissus
est d’une grande importance dans le processus de restauration des tissus et organes endommagés (« régénération réparatrice »). Autrement dit, sans régénération, toute guérison serait impossible.
En régénération, on distingue des concepts tels que la forme de régénération, le niveau de régénération et la méthode de régénération.
Formes de régénération :
1. Régénération physiologique - restauration des cellules tissulaires après leur mort naturelle (par exemple, hématopoïèse) ;
2. Régénération réparatrice - restauration des tissus et
organes après leurs dommages (traumatisme, inflammation, chirurgie et
etc).
Les niveaux de régénération correspondent aux niveaux d'organisation de la matière vivante :
1. Cellulaire (intracellulaire) ;
2. Tissu ;
3. Orgue.
Méthodes de régénération :
1. Méthode cellulaire (reproduction (prolifération) de cellules) ;
2. Méthode intracellulaire (intracellulaire
restauration des organites, hypertrophie, polyploïdie) ;
3. Méthode de remplacement (remplacement d'un défaut tissulaire ou
tissu conjonctif d'un organe, généralement avec formation de cicatrice, par exemple : formation de cicatrice dans le myocarde après un infarctus du myocarde).
Facteurs régulant la régénération :
1. Les hormones sont des substances biologiquement actives ;
2. Médiateurs - indicateurs des processus métaboliques ;
3. Les keylons sont des substances de nature glycoprotéique qui sont synthétisées par les cellules somatiques, dont la fonction principale est d'inhiber la maturation cellulaire ;
4. Antagonistes du Keylon - facteurs de croissance ;
5. Microenvironnement de n’importe quelle cellule.
Régulation de la régénération tissulaire
La régénération tissulaire se produit en raison de la prolifération de cellules indifférenciées qui ont la capacité non seulement de se diviser sous l'influence de stimuli appropriés, mais également de se différencier en cellules tissulaires dont la régénération
est passe. Ces cellules sont appelées cellules souches adultes. De nombreux tissus d'un organisme adulte, tels que les tissus du système hématopoïétique, l'épithélium digestif, le cerveau, l'épiderme et les poumons, contiennent un pool de telles cellules. Les cellules souches des tissus d'un individu adulte fournissent à l'organisme des cellules différenciées matures.
pendant l'homéostasie normale, ainsi que pendant la régénération et la restauration des tissus et des organes. Deux caractéristiques uniques caractérisent les cellules souches adultes : la capacité d’en générer de nouvelles (c’est-à-dire la capacité de s’auto-renouveler) et la capacité de produire une descendance différenciée qui perd la capacité de s’auto-renouveler.
Notre connaissance des mécanismes qui déterminent quand, où et pourquoi les cellules souches vont s'auto-renouveller ou se différencier reste très limitée, mais il a été récemment démontré que le microenvironnement (ou niche) des cellules souches
fournit les signaux nécessaires au comportement ultérieur de ces cellules. De plus, la perte de contrôle sur le comportement de ces cellules peut conduire à une transformation cellulaire et au cancer. Différencié
les cellules, en plus de remplir leurs fonctions spécifiques, sont capables de synthétiser des substances spéciales - Keylons, inhibant l'intensité de la reproduction des cellules progénitrices et des cellules souches. Si, pour une raison quelconque, le nombre de cellules fonctionnelles différenciées diminue (par exemple après une blessure), l'effet inhibiteur des keylons s'affaiblit et la taille de la population
est en cours de restauration. En plus des kelons (régulateurs locaux), la reproduction cellulaire est contrôlée par des hormones ; dans le même temps, les déchets des cellules régulent l'activité des glandes endocrines. Si des cellules subissent des mutations sous l’influence de facteurs externes dommageables, elles
éliminé du système tissulaire en raison de réactions immunologiques.
Conclusion
La recherche sur les mécanismes de contrôle du cycle cellulaire et de régulation de la réparation de l’ADN est largement menée dans le monde entier. Ce sujet est d'actualité depuis de nombreuses décennies, car de nombreuses maladies, en particulier le cancer, sont associées à des perturbations des processus de division cellulaire. De plus, le processus de vieillissement de l'organisme est principalement associé aux processus de vieillissement des cellules (c'est l'incapacité des cellules à s'auto-reproduire et à se régénérer, l'incapacité à préserver et à restaurer en cas de « pannes » des informations héréditaires).
Le scientifique britannique Paul Maxime Nurse a joué un rôle important dans l'étude des mécanismes de régulation du cycle cellulaire. P. Nurse avec Leland H. Harwell et R. Timothy Hunt en 2001 ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine pour leur découverte des mécanismes de régulation du cycle cellulaire par les cyclines et les kinases cyclines-dépendantes. P. Nurse dispose d'un grand nombre de publications sur la régulation du travail des cellules individuelles et du corps dans son ensemble.
Stephen J. Elledge, professeur et généticien de l'Université Harvard, est un scientifique bien connu dans le domaine de l'étude du cycle cellulaire et de la réparation de l'ADN. S. Elledge étudie la régulation du cycle cellulaire et les réponses cellulaires aux dommages à l'ADN. Elledge, suite à la découverte par le lauréat du prix Nobel Paul Nurse d'un gène clé du cycle cellulaire CDC2 chez les champignons, a découvert un gène homologue dans des cellules de mammifères. Ainsi, il a pu découvrir les mécanismes de régulation qui sous-tendent le passage de la phase G1 à la phase S du cycle cellulaire, et, en outre, identifier les erreurs survenant à cette étape, qui conduisent à une transformation maligne des cellules. Elledge et son collègue Wade Harper ont isolé le gène p21, qui est un inhibiteur CDC2. Ils ont montré que des mutations de ce gène sont observées dans près de la moitié des cas de cancer. Elledge a également découvert un gène p57, membre de la famille p21, qui est muté dans le cas d'une maladie appelée syndrome de Beckwith-Wiedemann, il s'agit d'une maladie héréditaire dans laquelle le risque de tumeur maligne est considérablement augmenté. Un autre domaine de recherche du Prof. Elledge est l'étude des problèmes liés à la reconnaissance et à la réparation des dommages à l'ADN. Il n'y a pas si longtemps, il a réussi à identifier l'enzyme Chk2, qui active la protéine p53 (suppresseur de croissance tumorale), empêchant ainsi la division des cellules dont la molécule d'ADN est endommagée. Dans une autre étude, Elledge a montré qu'une protéine connue sous le nom d'ATM est impliquée dans la réparation de l'ADN. Et des mutations dans le gène codant pour cette protéine surviennent dans 10 % des cas de cancer du sein. De plus, Stephen Elledge développe des technologies génétiques pour créer de nouveaux médicaments.
Pour maintenir et préserver l'homéostasie du corps, des systèmes stricts de régulation des processus se produisant non seulement dans l'ensemble de l'organisme, mais également des processus se produisant aux niveaux cellulaire et moléculaire sont nécessaires. Ainsi, afin d'éviter la formation de néoplasmes malins, chaque cellule du corps en division a développé des mécanismes qui contrôlent sa division. De plus, ce contrôle est assuré à la fois par des facteurs extracellulaires et intracellulaires. Au cours du processus de vieillissement, non seulement l’activité proliférative des cellules diminue, mais les processus qui régulent cette activité sont également perturbés. C'est pourquoi le risque de cancer augmente avec l'âge. À cet égard, une étude détaillée des mécanismes régulant la prolifération et la régénération est nécessaire afin de prévenir et/ou prévenir les conséquences de processus incontrôlés se produisant dans la cellule et dans l’organisme dans son ensemble.
Andreas Sturm Claudio Fiocchi et Alan D. Levine
7. BIOLOGIE CELLULAIRE : Ce qu'une cellule devrait savoir (mais ne peut pas le savoir).
1Nos résultats expérimentaux et nos données publiées indiquent que la régulation des processus de prolifération, de différenciation et d'apoptose peut se produire dans les cellules de neuroblastome sous l'influence de concentrations sublétales d'un large éventail de substances, y compris des modifications de la composition ionique du milieu de culture. Le cycle cellulaire et la différenciation cellulaire sont contrôlés par les cyclines et les kinases dépendantes des cyclines. Cependant, les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la différenciation sont encore mal compris. Un modèle simple de régulation enzymatique avec des centres de liaison pour les substrats organiques et les ions inorganiques a été proposé. L'activité d'une telle enzyme dépend non seulement de la présence du substrat, mais également de l'activité intracellulaire des ions inorganiques. La composition ionique du cytoplasme peut affiner divers systèmes enzymatiques de la cellule.
culture de cellules
neuroblastome
prolifération
différenciation
ions inorganiques
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Le neuroblastome est la tumeur solide la plus courante chez l’enfant et le neuroblastome représente jusqu’à 15 % de tous les décès par cancer infantile. Le neuroblastome est une tumeur provenant de cellules immatures du système nerveux sympathique embryonnaire. Sous l'influence de divers facteurs, les cellules du neuroblastome peuvent proliférer, se différencier ou se dédifférencier, et également mourir par des mécanismes de nécrose ou d'apoptose. Il existe également des types périphériques de neuroblastome qui surviennent dans les glandes surrénales ou dans les ganglions rétropéritonéaux, les os et la moelle osseuse.
Les cellules de neuroblastome constituent un modèle expérimental classique pour étudier les mécanismes de prolifération, de différenciation et d’apoptose. Selon PubMed, au moins 2 revues sur le neuroblastome sont publiées chaque semaine, et le nombre total de publications avoisine les 37 000, augmentant chaque année de près de 1 500.
La corrélation entre les caractéristiques histologiques et génétiques des cellules de neuroblastome a été notée par de nombreux chercheurs et cliniciens. Le développement et la pathogenèse du système nerveux embryonnaire sont principalement associés à la voie de signalisation Wnt. Dans les cellules de neuroblastome, l'inhibition de la signalisation Wnt bloque la prolifération et favorise la différenciation, et l'hyperactivation de la signalisation Wnt dirige les cellules cancéreuses vers l'apoptose. Nous avons précédemment montré que les cellules murines du neuroblastome N1E-115 présentent une sensibilité à un large éventail de substances biologiquement actives, ainsi qu'à la composition ionique du milieu de culture. Cependant, la question demeure de savoir quelles voies métaboliques sont communes à la fois à de nombreuses substances biologiquement actives et aux ions inorganiques qui sont des composants des milieux de culture.
Le but du travail est la recherche de cibles combinant l’influence de diverses substances biologiquement actives exogènes et d’ions inorganiques.
Morphologie des cellules de neuroblastome de souris N1E -115
Les cellules de neuroblastome ont été cultivées à 37 ° C dans un milieu DMEM (Sigma, USA) additionné de 10% de sérum fœtal (Fetal Bovine Serum, Flow Laboratories, Royaume-Uni). La densité d'ensemencement dans des bouteilles en plastique (50 ml) était de 104 cellules par cm2 avec un volume moyen de 5 ml. Un jour après la sous-culture habituelle, le milieu a été remplacé par le milieu DMEM habituel sans sérum. Les études cellulaires ont été réalisées par observation intravitale à l'aide d'un microscope.
Riz. 1. Morphologie typique des cellules de neuroblastome en prolifération (A), différenciées (B) et mortes (C)
Les cellules de forme ronde ou ovale adhérant à la surface, avec présence de processus courts ou sans processus, ont été définies comme proliférantes (Fig. 1A). Le critère de différenciation cellulaire était une augmentation de la taille et l'apparition de longs processus ressemblant à des axones (Fig. 1B). Les cellules mortes ont été définies comme des cellules arrondies ou déformées avec une structure fragmentée du noyau et du cytoplasme, n'adhérant généralement pas à la surface (Fig. 1B).
Effet des médicaments pharmacologiques sur les cellules de neuroblastome
Auparavant, les processus de prolifération et de différenciation morphologique des cellules de neuroblastome sous l'influence de l'aversectine C, du diméthylsulfoxyde (DMSO) et de la forskoline ont été étudiés. La proportion de cellules différenciées due à l'utilisation de ces substances à des concentrations sublétales a atteint 50 % après cinq jours de culture. L'effet de la mélatonine sur les cellules de neuroblastome dépendait de la concentration dans la plage de 10-8M à 10-3M et conduisait à l'inhibition de la prolifération et à l'induction de la différenciation. Certaines préparations à base de plantes inhibent également la prolifération et induisent une différenciation. Une préparation à base de plantes obtenue à partir de la cyanose bleue Polemonium coeruleum L. a eu un effet similaire sur les cellules de neuroblastome.
Les données expérimentales présentées indiquent que les changements morphologiques décrits ont été observés lors de l'utilisation de concentrations sublétales d'une variété de substances qui activent ou inhibent diverses voies de signalisation, en particulier la signalisation Wnt ou la voie de signalisation MAPK/ERK. A noter que la morphologie des cellules en prolifération, différenciées ou mortes est pratiquement indépendante de la nature du facteur actif. De plus, il sera montré ci-dessous que le processus de différenciation s'accompagne d'un changement naturel de la composition ionique de l'environnement intracellulaire.
Effet des ions inorganiques sur les cellules de neuroblastome
Dans nos expériences, la différenciation des cellules de neuroblastome NIE-115 s'est produite uniquement dans des milieux sans sérum. Les dépendances du taux de différenciation cellulaire sur l'osmoticité du milieu, la concentration en ions Na+, les valeurs de pH et la teneur en acides aminés et en glucides dans le milieu de culture ont été révélées. Il a été démontré qu'une différenciation rapide entraîne une mort cellulaire rapide et que la durée de vie maximale des cellules différenciées était assurée par des milieux dans lesquels le temps de différenciation était comparable à la durée du cycle cellulaire. Dans le cadre de notre modèle théorique, la différenciation des cellules de neuroblastome s'est produite à des valeurs très spécifiques d'activités intracellulaires des ions inorganiques Na+, K+, Ca2+ et pH. Il n'est pas surprenant que certains médicaments pharmacologiques qui affectent directement la répartition des ions inorganiques entre la cellule et l'environnement, en particulier le glycoside cardiaque endogène ouabaïne, agissant sur Na+/K+ - ATPase, provoquent un arrêt réversible du cycle cellulaire en S. -G2 en phase de neuroblastome malin humain et une augmentation de la teneur en Na+ dans le cytoplasme, qui active l'ouverture des canaux Ca2+ et l'entrée du Ca2+ dans la cellule. A noter que dès la première heure d'incubation de cellules cultivées avec de l'ouabaïne, l'inhibition de la Na+/K+ - ATPase conduit à une dépolarisation presque complète de la membrane plasmique cellulaire. Les cellules de neuroblastome N2A possèdent deux types de canaux K+ voltage-dépendants, qui sont inhibés par la 4-aminopyridine et le tétraéthylammonium. L'inhibition des courants potassiques dans ces canaux bloque la différenciation, en particulier la neurotogenèse, pilotée par l'AMPc intracellulaire.
Les ions cadmium Cd2+ perturbent l'homéostasie du calcium intracellulaire libre Ca2+, ce qui conduit à l'apoptose de diverses cellules, y compris dans la culture primaire de neurones de souris. Cd2+ inhibe l'activité de Na+/K+ - ATPase, Ca2+ - ATPase et Mg2+ - ATPase, perturbe le transport du Ca2+ dans le réticulum endoplasmique, provoquant une augmentation du Ca2+ intracellulaire et l'activation de la voie de signalisation apoptotique dans les mitochondries. Le trioxyde d'arsenic As2O3 à une concentration d'environ 0,5 × 10-6 M provoque également une inhibition de la prolifération dépendante de la dose, et à des concentrations supérieures à 1,5 × 10-6 M conduit à l'apoptose des cellules de neuroblastome. On sait que l'arsenic As3+ est impliqué dans les réactions redox : dégradation oxydative des glucides complexes, fermentation, glycolyse, etc. Il est possible que As3+ entre en compétition avec les ions Ca2+ pour les sites de liaison correspondants sur les enzymes.
Tous les changements dans les principaux paramètres de l'homéostasie ion-osmotique au cours du processus de différenciation, qui ont été décrits dans les expériences indépendantes ci-dessus, peuvent être décrits dans le cadre du modèle le plus simple prenant en compte le transport actif des ions Na+ et K+.
Complexation d'enzymes avec des ions
La régulation de l'activité fonctionnelle par complexation avec des ions métalliques joue un rôle clé dans de nombreuses réactions enzymatiques. Jusqu'à 40 % de toutes les protéines étudiées jusqu'à présent sont des métalloprotéines. Les métaux jouent un rôle important dans la formation de la structure des protéines. De nombreuses enzymes contiennent plusieurs métaux dans leurs sites actifs, situés à différents endroits de la chaîne protéique. Dans certains cas, le remplacement d'un métal par un autre peut inhiber l'activité enzymatique et provoquer un empoisonnement et la mort de l'organisme. La plupart des protéines sont associées à des métaux divalents : Fe2+ est impliqué dans les cycles rédox, Zn2+ - dans les réactions catalytiques, Ca2+ détermine la stabilité de la structure enzymatique et joue un rôle clé dans le système de signalisation intracellulaire. Il existe une famille de métalloprotéines de bas poids moléculaire qui se lient au Zn2+ et participent aux processus physiologiques les plus importants chez tous les êtres vivants, en particulier aux processus de cancérogenèse. Pour le fonctionnement des macromolécules biologiques, des ions monovalents du groupe IA sont également nécessaires : Na+ et K+.
La liaison d'un cation monovalent à son centre allostérique entraîne l'activation de l'enzyme et la transformation de cet événement en un changement d'activité catalytique. Les ions sodium et potassium sont essentiels au fonctionnement de nombreuses enzymes, notamment les kinases, les chaperons, les phosphatases, les aldolases, les recombinases, les déshydrogénases et les ribokinases, les dialkylcarglycine décarboxylases, la tryptophane synthase, la thrombine et les Na/K-ATPases. Les effets des ions Na+ ou K+ pour toutes les enzymes étudiées sont multidirectionnels.
Relation entre l'activité enzymatique et la concentration locale d'ions à l'intérieur de la cellule
Il y a plus de 20 ans, il a été démontré que les changements électrophysiologiques étaient corrélés aux changements dans les processus de synthèse. Le cycle cellulaire et le processus de différenciation sont contrôlés par les cyclines et les kinases dépendantes des cyclines Cdks. Une activité altérée des cyclines et des kinases dépendantes des cyclines conduit au développement de tumeurs. En fonction de la dose de certains médicaments, différents mécanismes moléculaires sont activés dans les cellules, ce qui peut entraîner une augmentation de la prolifération cellulaire ou une différenciation cellulaire conduisant à l'apoptose.
Le lien entre l'activité enzymatique et l'homéostasie ion-osmotique de la cellule se manifeste clairement dans un modèle théorique qui prend en compte le flux de substrats et de produits métaboliques à travers la membrane plasmique sous diverses charges fonctionnelles, telles que la synthèse d'acide nucléique, la synthèse de protéines, les lipides. synthèse, ou activité motrice qui nécessite une consommation importante d’ATP. Les résultats obtenus avec ce modèle peuvent expliquer les changements observés expérimentalement dans la perméabilité ionique de la membrane cellulaire, le potentiel membranaire et les activités intracellulaires des ions inorganiques au cours du cycle cellulaire et lors de la différenciation. Notez que la présence d'effets dépendants de la dose enregistrés lors de l'action de nombreuses substances sur les processus de prolifération, de différenciation et de mort cellulaire indique un mécanisme probabiliste d'interaction à la fois de substances biologiquement actives et d'ions inorganiques avec l'enzyme, qui est la cible principale. De telles cibles, qui combinent l'influence de cations inorganiques et de substrats organiques, peuvent être notamment des kinases cyclines-dépendantes ou des cyclines.
L'équation de Michaelis-Menten pour une enzyme possédant des centres de liaison à la fois pour un substrat organique et des ions inorganiques est la suivante :
où P est la vitesse de la réaction enzymatique ; - l'activité intracellulaire d'un substrat organique ou d'un ion inorganique spécifique ; - activité intracellulaire d'un substrat organique ou d'un ion inorganique spécifique inhibant ce centre, kmi et kii - constantes d'association apparentes d'un substrat organique ou d'un ion inorganique spécifique et de leurs inhibiteurs. Une expression similaire pour la vitesse d'une réaction enzymatique a déjà été utilisée pour décrire le fonctionnement de la Na+/K+ - ATPase de la membrane plasmique lorsque la composition ionique de l'environnement externe change et a montré un bon accord avec les résultats d'un certain nombre d'études électrophysiologiques indépendantes. expériences. L'équation ci-dessus signifie que la vitesse de la réaction enzymatique P est déterminée par le produit des probabilités de remplir les n sites de liaison enzymatiques. Dans ce cas, l'activité de l'enzyme dépend des concentrations intracellulaires de nombreux ions, et le rôle de l'homéostasie ion-osmotique est de maintenir les concentrations d'ions intracellulaires à un niveau permettant une régulation fine de la commutation de divers systèmes enzymatiques. Dans ce cas, le facteur limitant de l'activité enzymatique peut être la concentration intracellulaire de n'importe quel ion si les concentrations intracellulaires des autres ions sont optimales, c'est-à-dire les probabilités de remplir les sites de liaison correspondants sont proches de l'unité.
Conclusion
Prises ensemble, les données présentées indiquent que la morphogenèse du neuroblastome in vitro peut être contrôlée par diverses influences, à la fois par des substances biologiquement actives et par la composition ionique du milieu de culture. Tous les effets biologiques discutés ci-dessus et obtenus dans des expériences indépendantes peuvent être facilement interprétés dans le cadre d'un modèle de régulation de l'activité enzymatique, qui suppose l'accomplissement d'un seul acte tout en remplissant simultanément tous les sites de liaison des substrats et des ions inorganiques.
En effet, dans des conditions de culture, deux stratégies de développement de cellules de neuroblastome peuvent être réalisées. Une stratégie est sa différenciation et sa sénescence, et finalement la mort individuelle (apoptotique ou nécrotique). Une autre possibilité pourrait être une prolifération accrue, voire une dédifférenciation. Le premier scénario se développe sur des milieux sans sérum et s'intensifie lorsqu'il est exposé à des facteurs dommageables exogènes ou endogènes, en particulier lorsqu'il est exposé à des concentrations sublétales d'une grande variété de substances ou à certains changements dans la composition ionique du milieu de culture. Au niveau du corps, lorsqu'une certaine limite des capacités compensatoires des cellules est atteinte, l'homéostasie tissulaire et fonctionnelle des organes vitaux est perturbée, ce qui entraîne le vieillissement et la mort ultérieure de l'organisme tout entier. Dans les conditions de culture, la présence de sérum, notamment la présence de substances biologiquement actives, favorise le processus de prolifération. Au niveau corporel, la prolifération accrue des cellules souches conduit au développement d’un clone de cellules néoplasiques, à la croissance tumorale et à la mort ultérieure du corps. Les deux stratégies discutées sont des processus à plusieurs étapes, dont certaines sont bien caractérisées, tandis que d’autres nécessitent des recherches supplémentaires. En particulier, la présence d'une enzyme clé possédant des sites de liaison pour le substrat organique et les ions inorganiques peut être détectée à l'aide de faibles champs magnétiques réglés en résonance avec certains ions inorganiques, tels que Na+, K+, Ca2+.
Lien bibliographique
Myakisheva S.N., Krestinina O.V., Aslanidi K.B. MÉCANISMES POSSIBLES DE RÉGULATION DES PROCESSUS DE PROLIFÉRATION, DE DIFFÉRENCIATION ET D'APOPTOSE DANS LES CELLULES DE NEUROBASTOME // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2016. – N° 12-8. – P. 1451-1455 ;URL : https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11060 (date d'accès : 25/12/2019). Nous portons à votre connaissance les magazines édités par la maison d'édition "Académie des Sciences Naturelles"
1. Facteurs de croissance(macrophages, lymphocytes, fibroblastes, plaquettes, etc.) – stimulation de la prolifération et limitation de l'apoptose.
2. Keylons– des inhibiteurs de croissance spécifiques des tissus glycoprotéiques.
3. Fibronectine- chimioattractant des fibroblastes.
4. Laminine-la principale protéine adhésive des membranes basales.
5. Syndécan-un protéoglycane intégral des membranes cellulaires, lie le collagène, la fibronectine et la thrombospondine.
6. Thrombospondine– une glycoprotéine, forme des complexes avec le syndécan, le collagène et l'héparine, joue un rôle important dans l'assemblage du tissu osseux.
La formation et la mise en œuvre des effets des substances biologiquement actives (BAS) sont l'un des maillons clés de l'inflammation. Les BAS assurent le développement naturel de l'inflammation, la formation de ses manifestations générales et locales, ainsi que l'issue de l'inflammation. C'est pourquoi les substances biologiquement actives sont souvent appelées "médiateurs de l'inflammation".
Médiateurs de l'inflammation- ce sont des signaux chimiques locaux qui se forment, sont libérés ou activés au niveau du site de l'inflammation, agissant et détruits également au sein du site. Par médiateurs inflammatoires, on entend des substances biologiquement actives responsables de l'apparition ou du maintien de certains phénomènes inflammatoires, par exemple une augmentation de la perméabilité vasculaire, l'émigration, etc.
Ce sont les mêmes substances qui, dans des conditions de fonctionnement normal du corps, se forment dans divers organes et tissus à des concentrations physiologiques et sont responsables de la régulation des fonctions au niveau cellulaire et tissulaire. Au cours de l'inflammation, étant libérés localement (en raison de l'activation des cellules et des milieux liquides) en grande quantité, ils acquièrent une nouvelle qualité : médiateurs de l'inflammation. Presque tous les médiateurs sont également des modulateurs de l’inflammation, c’est-à-dire qu’ils sont capables d’augmenter ou de diminuer la sévérité des phénomènes inflammatoires. Cela est dû à la complexité de leur influence et de leur interaction à la fois avec les cellules qui produisent ces substances et entre elles. Ainsi, l'effet d'un médiateur peut être additif (additif), potentialisateur (synergique) et affaiblissant (antagoniste), et l'interaction des médiateurs est possible au niveau de leur synthèse, de leur sécrétion ou de leurs effets.
Le lien médiateur est le principal dans la pathogenèse de l'inflammation. Il coordonne l'interaction de nombreuses cellules - effecteurs de l'inflammation, changement de phases cellulaires sur le site de l'inflammation. En conséquence, la pathogenèse de l’inflammation peut être imaginée comme une chaîne d’interactions intercellulaires multiples régulées par des médiateurs-modulateurs de l’inflammation.
Les médiateurs inflammatoires déterminent le développement et la régulation des processus d'altération (y compris les modifications du métabolisme, des paramètres physico-chimiques, de la structure et de la fonction), le développement de réactions vasculaires, l'exsudation de liquide et l'émigration des cellules sanguines, la phagocytose, la prolifération et les processus réparateurs au site de l'inflammation.
La plupart des médiateurs remplissent leurs fonctions biologiques en affectant spécifiquement les récepteurs des cellules cibles. Cependant, certains d'entre eux ont une activité enzymatique ou toxique directe (par exemple, les hydrolases lysosomales et les radicaux réactifs de l'oxygène). Les fonctions de chaque médiateur sont régulées par les inhibiteurs correspondants.
Le plasma sanguin et les cellules inflammatoires peuvent servir de sources de médiateurs inflammatoires. Conformément à cela, on distingue 2 grands groupes de médiateurs inflammatoires : humoral et cellulaire. Humoral
les médiateurs sont principalement représentés par des polypeptides qui circulent constamment dans le sang à l'état inactif et sont synthétisés principalement dans le foie. Ces médiateurs constituent ce qu'on appelle "polysystème sentinelle du plasma sanguin." Médiateurs cellulaires peut être synthétisé de novo (par exemple, les métabolites de l'acide arachidonique) ou libéré des réserves cellulaires (par exemple, l'histamine). Les sources de médiateurs cellulaires au site de l'inflammation sont principalement les macrophages, les neutrophiles et les basophiles.
Parmi les médiateurs humoraux de l'inflammation, les plus importants sont dérivés du complément. Parmi la vingtaine de protéines différentes formées lors de l’activation du complément, ses fragments C5a, C3a, C3b et le complexe C5b-C9 sont directement liés à l’inflammation. Parallèlement, le C5a et, dans une moindre mesure, le C3a sont des médiateurs de l'inflammation aiguë. C3b opsonise l'agent pathogène et favorise ainsi l'adhésion immunitaire et la phagocytose. Le complexe C5b-C9 est responsable de la lyse des micro-organismes et des cellules pathologiquement altérées. La source du complément est le plasma sanguin et, dans une moindre mesure, le liquide tissulaire. L’apport accru de complément plasmatique aux tissus est l’un des objectifs importants de l’exsudation. C5a, formé à partir de celui-ci dans le plasma et le liquide tissulaire sous l'influence de la carboxypeptidase N, C5a des Arg et C3a augmentent la perméabilité des veinules post-capillaires. Dans le même temps, C5a et C3a, étant des anaphylatoxines (c'est-à-dire des libérateurs d'histamine des mastocytes), augmentent la perméabilité à la fois directement et indirectement par l'intermédiaire de l'histamine. L'effet du C5a des Arg n'est pas associé à l'histamine, mais dépend des neutrophiles, c'est-à-dire , elle est réalisée grâce aux facteurs de perméabilité libérés par les granulocytes polymorphonucléaires - enzymes lysosomales et protéines cationiques non enzymatiques, métabolites actifs de l'oxygène. De plus, C5a et C5a des Arg attirent les neutrophiles. En revanche, le C3a n’a pratiquement aucune propriété chimiotactique. Les composants actifs du complément libèrent non seulement de l'histamine et des produits granulocytaires, mais également de l'interyaukine-1, des prostaglandines, des leucotriènes, du facteur d'activation plaquettaire et interagissent en synergie avec les prostaglandines et la substance P.
Kinines- des peptides vasoactifs formés à partir de kininogènes (alpha2-globulines) sous l'influence des kallicréines du plasma (bradykinine nonapeptide) et du liquide tissulaire (décapeptide lysylbradykinine, ou kallidine). Le facteur déclenchant de l'activation du système kallicréine-kinine est l'activation du facteur Hageman (facteur XII de coagulation sanguine) lors de lésions tissulaires, qui convertit les prékallicréines en kallicréines.
Les kinines assurent la dilatation artériolaire et l'augmentation de la perméabilité veinulaire en contractant les cellules endothéliales. Ils contractent le muscle lisse des veines et augmentent la pression intracapillaire et veineuse. Les kinines inhibent l'émigration des neutrophiles, modulent la distribution des macrophages, stimulent la migration et la mitogenèse des lymphocytes T et la sécrétion de lymphokines. Ils améliorent également la prolifération des fibroblastes et la synthèse du collagène et peuvent donc jouer un rôle important dans les phénomènes réparateurs et dans la pathogenèse de l'inflammation chronique.
L’un des effets les plus significatifs des kinines est l’activation des réflexes en irritant les terminaisons nerveuses sensorielles et en médiateurant ainsi la douleur inflammatoire. Les kinines provoquent ou améliorent la libération d'histamine par les mastocytes et la synthèse de prostaglandines par de nombreux types de cellules, de sorte que certains de leurs principaux effets - vasodilatation, contraction des muscles lisses, douleur - sont associés à la libération d'autres médiateurs, notamment les prostaglandines.
L'activation du facteur Hageman déclenche non seulement le processus de formation de kinines, mais également la coagulation sanguine et la fibrinolyse. Dans ce cas, il se forme des médiateurs tels que les fibrinopeptides et les produits de dégradation de la fibrine, qui sont de puissants hémattractants. De plus, la fibrinolyse et la formation de caillots sanguins dans les vaisseaux de la lésion sont essentielles tant dans les phénomènes pathologiques que protecteurs de l'inflammation.
Parmi les médiateurs cellulaires, le principal intérêt est eicosanoïdes puisqu’ils sont très probablement le médiateur central de la réaction inflammatoire. Ceci est soutenu par le maintien à long terme de la production d'eicosanoïdes dans la lésion, leur lien étroit avec l'événement clé du processus inflammatoire - l'infiltration des leucocytes et le puissant effet anti-inflammatoire des inhibiteurs de leur synthèse.
Le rôle principal dans la production d'eicosanoïdes sur le site de l'inflammation est joué par les leucocytes, en particulier les monocytes et les macrophages, bien qu'ils soient formés par presque tous les types de cellules nucléaires lors de la stimulation de ces dernières. Les eicosanoïdes prédominants au site de l'inflammation sont presque toujours la prostaglandine (PG) E2, le leucotriène (LT) B4 et l'acide 5-hydroxyeicosatétraénoïque (5-HETE). Le thromboxane (Tx) A2, le PGF2alpha, le PGD2, la prostacycline (PG12), le LTC4, le LTD4, le LTE4 et d'autres GETE sont également formés, bien qu'en plus petites quantités.
Les principaux effets des eicosanoïdes sur l’inflammation sont leurs effets sur les leucocytes. PG, Tx et surtout LT sont de puissants hémattractants et jouent ainsi un rôle important dans les mécanismes d'auto-entretien de l'infiltration leucocytaire. Les PG eux-mêmes n'augmentent pas la perméabilité vasculaire, mais, étant de puissants vasodilatateurs, ils augmentent l'hyperémie et, par conséquent, l'exsudation. LTS4, JITD4, LTE4 augmentent la perméabilité vasculaire par contraction directe des cellules endothéliales, et LTV4 agit comme médiateur dépendant des neutrophiles. Le PG et le LT jouent un rôle dans la genèse des douleurs inflammatoires. Dans le même temps, la PGE2, sans avoir d'activité douloureuse directe, augmente la sensibilité des récepteurs des terminaisons nerveuses afférentes de la douleur à la bradykinine et à l'histamine. La PGE2 est un agent antipyrétique puissant et la fièvre lors d'une inflammation peut être due en partie à sa libération. Les PG jouent un rôle clé dans la modulation du processus inflammatoire, en effectuant une régulation bidirectionnelle de l'exsudation, de l'émigration et de la dégranulation des leucocytes, ainsi que de la phagocytose. Par exemple, la PGE peut potentialiser le développement d'un œdème provoqué par l'histamine ou la bradykinine, et la PGF2alpha, au contraire, peut l'affaiblir. Une relation similaire entre la PGE et la PGF2alpha s'applique également à l'émigration des leucocytes.
Une gamme particulièrement large d'interactions avec d'autres médiateurs inflammatoires est caractéristique de la RT. Ils interagissent en synergie par rapport au bronchospasme avec l'histamine, l'acétylcholine, le PG et le Tx, et stimulent la libération de PG et de Tx. La fonction modulatrice des eicosanoïdes est réalisée par des modifications du rapport des nucléotides cycliques dans les cellules.
Sources histamine sont les basophiles et les mastocytes. Sérotonine(neurotransmetteur) chez l'homme, en plus d'une petite quantité dans les mastocytes, on le trouve également dans les plaquettes et les cellules entérochromaffines. En raison de la libération rapide lors de la dégranulation des mastocytes , la capacité de modifier la lumière des microvaisseaux et de provoquer une contraction directe des cellules endothéliales des veinules, l'histamine et la sérotonine sont considérées comme les principaux médiateurs des troubles microcirculatoires initiaux au foyer d'une inflammation aiguë et de la phase immédiate d'augmentation de la perméabilité vasculaire. L'histamine joue un double rôle dans les vaisseaux sanguins et dans les cellules. Grâce aux récepteurs H2, il dilate les artérioles et, grâce aux récepteurs H1, il resserre les veinules et augmente ainsi la pression intracapillaire. Grâce aux récepteurs Hi, l'histamine stimule et grâce aux récepteurs Hg, elle inhibe l'émigration et la dégranulation des leucocytes. Au cours de l'inflammation normale, l'histamine agit principalement par l'intermédiaire des récepteurs Hg sur les neutrophiles, limitant leur activité fonctionnelle, et par l'intermédiaire des récepteurs Hi sur les monocytes, les stimulant. Ainsi, en plus des effets vasculaires pro-inflammatoires, il possède des effets cellulaires anti-inflammatoires. La sérotonine stimule également les monocytes au niveau du site de l'inflammation. L'histamine effectue une régulation bidirectionnelle de la prolifération, de la différenciation et de l'activité fonctionnelle des fibroblastes et peut donc jouer un rôle important dans les phénomènes réparateurs. Les effets modulateurs de l'histamine sont également médiés par des nucléotides cycliques.
Quant aux interactions des amines biogènes au site de l'inflammation, on sait que l'histamine, via les récepteurs Hi, peut déclencher ou améliorer la synthèse des prostaglandines, et via les récepteurs Na, l'inhiber. Les amines biogènes interagissent à la fois entre elles et avec la bradykinine, les nucléotides et nucléosides ainsi que la substance P pour augmenter la perméabilité vasculaire. L'effet vasodilatateur de l'histamine est renforcé en association avec l'acétylcholine, la sérotonine et la bradykinine.
Source principale enzymes lysosomales au centre de l'inflammation se trouvent les phagocytes - granulocytes et monocytes-macrophages. Malgré l'énorme importance de la phagocytose dans la pathogenèse de l'inflammation, les phagocytes sont avant tout des porteurs mobiles de médiateurs-modulateurs sécrétés de manière extracellulaire. La libération du contenu lysosomal se produit lors de leur stimulation chimiotactique, de leur migration, de leur phagocytose, de leurs dommages et de leur mort. Les principaux composants des lysosomes chez l'homme sont les protéinases neutres - l'élastase, la cathepsine G et les collagénases contenues dans les granules primaires azurophiles des neutrophiles. Dans les processus de protection antimicrobienne, y compris l'inflammation, les protéinases sont considérées comme des facteurs de « second ordre » après les mécanismes dépendants de l'oxygène (myéloperoxydase - peroxyde d'hydrogène) et indépendants de l'oxygène tels que la lactoferrine et le lysozyme. Ils assurent principalement la lyse des micro-organismes déjà tués. Les principaux effets des protéinases sont la médiation et la modulation des phénomènes inflammatoires, y compris les dommages causés aux propres tissus. Les effets médiateurs et modulateurs des protéinases se produisent en relation avec la perméabilité vasculaire, l'émigration et la phagocytose.
Une augmentation de la perméabilité vasculaire sous l'influence des enzymes lysosomales se produit en raison de la lyse de la matrice sous-endothéliale, de l'amincissement et de la fragmentation des cellules endothéliales et s'accompagne d'hémorragies et de thromboses. En formant ou en décomposant les substances chimiotactiques les plus importantes, les enzymes lysosomales sont des modulateurs de l'infiltration des leucocytes. Tout d’abord, cela concerne les composants du système du complément et la kallicréine-kinine.
Les enzymes lysosomales, selon leur concentration, peuvent elles-mêmes améliorer ou inhiber la migration des neutrophiles. En ce qui concerne la phagocytose, les protéinases neutres ont également un certain nombre d'effets. En particulier, l'élastase peut former l'opsonine C3b ; C3b est également important pour l’adhésion des particules à la surface des neutrophiles. Par conséquent, le neutrophile lui-même fournit un mécanisme permettant d’améliorer la phagocytose. La cathepsine G et l'élastase augmentent toutes deux l'affinité du récepteur Fc membranaire des neutrophiles pour les complexes d'immunoglobulines et, par conséquent, améliorent l'efficacité de l'absorption des particules.
Grâce également à la capacité des enzymes lysosomales à activer le système du complément, la kallikréine-kinine, la coagulation et la fibrinolyse, et à libérer des cytokines et des lymphokines, l'inflammation se développe et s'auto-entretient pendant longtemps.
La propriété la plus importante protéines cationiques non enzymatiques, contenues dans les granules azurophiles et spécifiques des neutrophiles, sont leurs propriétés microbicides élevées. À cet égard, ils sont en interaction synergique avec le système myéloperoxydase – peroxyde d’hydrogène. Les protéines cationiques sont adsorbées sur la membrane cellulaire bactérienne chargée négativement par interaction électrostatique. En conséquence, la perméabilité et la structure de la membrane sont perturbées et la mort du micro-organisme se produit, condition préalable à une lyse efficace ultérieure par les protéinases lysosomales. Les protéines cationiques libérées de manière extracellulaire induisent une augmentation de la perméabilité vasculaire (principalement en induisant la dégranulation des mastocytes et la libération d'histamine), l'adhésion et l'émigration des leucocytes.
Source principale cytokines(monokines) lors de l'inflammation sont des monocytes et des macrophages stimulés. De plus, ces polypeptides sont produits par les neutrophiles, les lymphocytes, les cellules endothéliales et autres. Les cytokines les plus étudiées sont l'interleukine-1 (IL-1) et le facteur de nécrose tumorale (TNF). Les cytokines augmentent la perméabilité vasculaire (de manière dépendante des neutrophiles), l'adhésion et l'émigration des leucocytes. Outre leurs propriétés pro-inflammatoires, les cytokines peuvent également jouer un rôle important dans la défense directe de l'organisme, en stimulant les neutrophiles et les monocytes pour tuer, absorber et digérer les micro-organismes envahisseurs, ainsi qu'en améliorant la phagocytose en opsonisant l'agent pathogène.
En stimulant le nettoyage des plaies, la prolifération et la différenciation cellulaire, les cytokines améliorent les processus réparateurs. Parallèlement, ils peuvent intervenir dans la destruction des tissus (dégradation de la matrice cartilagineuse et résorption osseuse) et jouer ainsi un rôle dans la pathogenèse des maladies du tissu conjonctif, en particulier la polyarthrite rhumatoïde.
L'action des cytokines provoque également un certain nombre d'effets métaboliques qui sont à la base des manifestations générales de l'inflammation - fièvre, somnolence, anorexie, changements métaboliques, stimulation des hépatocytes pour une synthèse accrue des protéines de la phase aiguë, activation du système sanguin, etc.
Les cytokines interagissent entre elles, avec les prostaglandines, les neuropeptides et d'autres médiateurs.
Les médiateurs inflammatoires comprennent également un certain nombre lymphokines- des polypeptides produits par des lymphocytes stimulés. Les lymphokines les plus étudiées qui modulent la réponse inflammatoire sont le facteur inhibiteur des macrophages, le facteur d’activation des macrophages et l’interleukine-2. Les lymphokines coordonnent l’interaction des neutrophiles, des macrophages et des lymphocytes, régulant ainsi la réponse inflammatoire dans son ensemble.
Métabolites actifs de l'oxygène, Tout d'abord, les radicaux libres - radical anion superoxyde, radical hydroxyle HO, perhydroxyle, en raison de la présence d'un ou plusieurs électrons non appariés dans leur orbite externe, ont une réactivité accrue avec d'autres molécules et, par conséquent, un potentiel destructeur important, ce qui est important dans la pathogenèse de l'inflammation. La source de radicaux libres, ainsi que d'autres médiateurs et modulateurs de l'inflammation dérivés de l'oxygène - peroxyde d'hydrogène (H 2 0 2), oxygène singulet (f0 2), hypochlorure (HOC1) sont : l'explosion respiratoire des phagocytes lors de leur stimulation, la cascade de l'acide arachidonique dans le processus de formation des eicosanoïdes, les processus enzymatiques dans le réticulum endoplasmique et les peroxysomes, les mitochondries, le cytosol, ainsi que l'autoxydation de petites molécules telles que les hydroquinones, les leucoflavines, les catécholamines, etc.
Le rôle des métabolites actifs de l'oxygène dans l'inflammation est, d'une part, d'augmenter la capacité bactéricide des phagocytes et, d'autre part, leurs fonctions médiatrices et modulatrices. Le rôle médiateur des métabolites actifs de l’oxygène est dû à leur capacité à provoquer une peroxydation lipidique, une oxydation des protéines, des glucides et des dommages aux acides nucléiques. Ces changements moléculaires sont à l'origine des phénomènes provoqués par les métabolites actifs de l'oxygène, caractéristiques de l'inflammation - augmentation de la perméabilité vasculaire (due à des dommages aux cellules endothéliales), stimulation des phagocytes.
Rôle modulateur , Les métabolites actifs de l'oxygène peuvent consister à la fois à renforcer les phénomènes inflammatoires (en induisant la libération d'enzymes et en interagissant avec elles dans des lésions tissulaires ; non seulement en initiant, mais également en modulant la cascade de l'acide arachidonique) et en des effets anti-inflammatoires (dus à l'inactivation des cellules lysosomales). hydrolases et autres médiateurs inflammatoires ).
Les métabolites réactifs de l’oxygène jouent un rôle important dans le maintien de l’inflammation chronique.
Les médiateurs et modulateurs de l’inflammation comprennent également neuropeptides- les substances libérées par les fibres C à la suite de l'activation par un agent inflammatoire des nocicepteurs multimodaux, qui jouent un rôle important dans l'apparition des réflexes axonaux dans les branches terminales des neurones afférents primaires (sensibles). Les plus étudiés sont la substance P, le peptide lié au gène de la calcitonine, la neurokinine A. Les neuropeptides augmentent la perméabilité vasculaire, et cette capacité est largement médiée par des médiateurs dérivés des mastocytes. Entre les nerfs non myélinisés et les mastocytes, il existe des contacts membranaires qui assurent la communication entre le système nerveux central et le site de l'inflammation.
Les neuropeptides interagissent de manière synergique pour augmenter la perméabilité vasculaire entre eux et avec l'histamine, la bradykinine, le C5a, le facteur d'activation plaquettaire, le leucotriène B4 ; de manière antagoniste - avec l'ATP et l'adénosine. Ils ont également un effet potentialisateur sur le recrutement et la fonction cytotoxique des neutrophiles et améliorent l'adhésion des neutrophiles à l'endothélium des veinules. De plus, les neuropeptides augmentent la sensibilité des nocicepteurs à l'action de différents médiateurs, notamment la prostaglandine E2 et la prostacycline, participant ainsi à la recréation des douleurs inflammatoires.
En plus des substances ci-dessus, les médiateurs inflammatoires comprennent également acétylcholiv et catécholamines, libéré lors de la stimulation de la choline et des structures adrénergiques. L'acétylcholine provoque une vasodilatation et joue un rôle dans le mécanisme axonal-réflexe de l'hyperémie artérielle au cours de l'inflammation. La noradrénaline et l'adrénaline inhibent la croissance de la perméabilité vasculaire, agissant principalement comme modulateurs de l'inflammation.
