Печень состав: Калорийность Печень говяжья. Химический состав и пищевая ценность.

Клетки печени или гепатоциты имеют прямой доступ к кровоснабжению печени через небольшие капилляры, называемые синусоидами.Гепатоциты выполняют множество метаболических функций, включая производство желчи. Клетки Купфера выстилают сосудистую систему печени; они играют роль в кроветворении и разрушении клеточного мусора.

Печень подвержена множеству других расстройств и заболеваний. Абсцессы могут быть вызваны острым аппендицитом; те, которые возникают в желчных протоках, могут возникать в результате образования камней в желчном пузыре или после хирургического вмешательства. Паразит, вызывающий амебную дизентерию в тропиках, также может вызывать абсцессы печени.Различные другие паразиты, распространенные в разных частях мира, также поражают печень. Рак печени является распространенным явлением, чаще всего возникающим в виде вторичных опухолей, возникающих в других частях тела. Заболевания накопления гликогена, группа наследственных заболеваний, вызывают накопление гликогена в печени и недостаточное поступление глюкозы в кровь. Некоторые лекарства могут повредить печень, вызывая желтуху.

Структурные и функциональные аспекты печени и синусоидальных клеток печени в связи с метастазами карциномы толстой кишки

Печень является преобладающим местом рецидива заболевания после первоначальной терапевтической операции на толстой кишке, в основном из-за двух факторов.Во-первых, жизнеспособные опухолевые клетки могут выходить в портальный кровоток во время хирургических манипуляций и проникать в печень [41]. Во-вторых, серьезное хирургическое вмешательство вызывает временное послеоперационное ослабление иммунной системы [42–44]. Таким образом, временная иммуносупрессия, вызванная хирургическим вмешательством, связана с повышенным риском метастазирования. Когда рак толстой кишки распространяется на печень, удаление метастазов с помощью хирургической резекции, криотерапии или радиочастоты является единственным лечебным лечением [45]. Более того, подавляющее большинство пациентов не поддаются хирургической резекции из-за наличия множественных метастазов.Для разработки новых стратегий, направленных на предотвращение метастазирования, крайне важно понимать механизмы клеточной защиты от опухолевых клеток и механизмы ускользания от опухоли.

Цитотоксичность синусоидальных клеток по отношению к опухолевым клеткам

Когда опухолевые клетки проникают в сосудистое русло и метастазируют в печень, они сталкиваются с защитными механизмами, специфичными для печени. Клетки Купфера и NK-клетки печени являются основными резидентными клетками иммунного надзора, но синусоидальные эндотелиальные клетки также участвуют в этом процессе.

Клетки Купфера Самая важная функция клеток Купфера – защита от инфекций и опухолевых клеток. Клетки Купфера действуют как антигенпрезентирующие клетки и как эффекторные клетки, которые действуют непосредственно путем фагоцитоза или косвенно путем активации других клеток, например NK-клетки [46,47]. Хотя клетки Купфера постоянно действуют как мусорщики, они могут активироваться разными путями. Во-первых, их активацию могут запускать растворимые медиаторы. IFN-γ – это типичный фактор активации макрофагов.Он играет центральную роль в развитии иммунных ответов с преобладанием Th2 и влияет не только на макрофаги аутокринным образом, но и на другие иммунные клетки.

Одним из ключевых событий во время реакций врожденного иммунитета является продукция IL-12, в основном макрофагами [48]. IL-12 побуждает NK-клетки быстро секретировать IFN-γ, который, в свою очередь, активирует макрофаги на ранней стадии иммунного ответа. Он также индуцирует продукцию IFN-γ Т-клетками. IL-18, который продуцируется клетками Купфера и другими типами клеток, также участвует в усилении продукции IFN-γ Т-клетками [49,50].Макрофаги также секретируют IFN-γ при одновременной стимуляции IL-12 и IL-18. Известно, что IFN-γ является возможным редуктором метастазирования рака толстой кишки в печень [51].

Макрофаги также могут быть активированы путем прямого взаимодействия с микроорганизмами или бактериальными продуктами, такими как липополисахарид, глюкан, мурамилдипептид и липид A [52]. Ключевая роль IFN-γ в клиренсе различных внутриклеточных патогенов была подробно продемонстрирована [53,54]. Было описано, что макрофаги выделяют цитотоксический радикал NO [55,56]. Исследования in vitro показали, что NO вызывает митохондриальную дисфункцию в опухолевых клетках, за которой следует дисфункция мембранного барьера в синусоиде печени [57,58]. Другим важным цитотоксическим фактором, высвобождаемым активированными макрофагами, является фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), который продуцируется как в растворимой, так и в мембраносвязанной формах. После связывания с его рецептором в клетке-мишени может быть индуцирован апоптоз [59].

Цитотоксичность макрофагов можно разделить на антителозависимую и антителозависимую цитотоксичность, опосредованную клетками.Оба пути зависят от контакта и вызывают гибель опухолевых клеток через несколько часов. Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность основана на распознавании покрытой антителом мишени рецепторами Fc на эффекторных клетках [60-62]. При перекрестном связывании рецептора Fc происходит секреция цитотоксических медиаторов. Вероятно, участвует секреция активных форм кислорода, IL-1 и TNF-α [63]. Антител-независимая клеточно-опосредованная цитотоксичность включает связывание с макрофагом с последующей транслокацией лизосомных органелл к мишени [47].Более того, цитотоксичность по отношению к опухолевым мишеням включает цитолиз и фагоцитоз [64].

При определенных патофизиологических состояниях апоптоз носит хаотический и неизбирательный характер, может быть массивным и постоянно протекать в течение длительного периода времени [65]. Большое количество продуцируемых апоптотических телец фагоцитируется клетками Купфера. Недавно сообщалось, что поглощение апоптотических тел приводит к генерации лигандов смерти, таких как FasL и TNF-α на мембране клеток Купфера, но поглощение латексных шариков не вызывает подобного ответа [59].Это означает, что поглощение апоптотических тел вызывает дополнительный иммунологический ответ, включающий воспаление и фиброз печени [59,66].

Печеночные NK-клетки Цитотоксические лимфоциты (CTL) и NK-клетки вызывают гибель клеток-мишеней посредством гранул и путей, опосредованных рецепторами смерти. Апоптоз относится к организованной гибели клеток, которая необходима для поддержания гомеостаза. Характеристики апоптоза: конденсация хроматина, фрагментация ядер, образование пузырей на мембранах, сжатие клеток, деградация белка и фрагментация межнуклеосомной ДНК.Большинство морфологических изменений вызвано набором цистеиновых протеаз, которые активируются специфически в апоптотических клетках. Эти протеазы смерти гомологичны друг другу и являются членами большого семейства белков, известных как каспазы [67]. У людей было идентифицировано более десятка каспаз, и было высказано предположение, что около двух третей из них действуют при апоптозе [68,69]. Различные пути могут вызывать апоптоз, из которых наиболее известен путь Fas / FasL. Этот путь часто используется цитотоксическими Т-клетками и другими иммунокомпетентными клетками.Стимуляция рецептора Fas (CD95) лигандом Fas рекрутирует проформу инициатора каспазы 8 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой Fas-ассоциированного домена смерти через домены смерти и эффекторные домены смерти. Это приводит к образованию комплекса, называемого сигнальным комплексом, вызывающим смерть. Затем прокаспаза 8 автокаталитически расщепляется с образованием активной инициаторной каспазы 8. Последствия активации каспазы 8 зависят от типа клетки. В клетках типа 1 другие члены семейства каспаз (например, каспаза 3) активируются напрямую [70].В клетках типа 2 активация каспазы 8 приводит к расщеплению проапоптотического члена семейства Bcl-2 Bid. Впоследствии Bid и Bax перемещаются в митохондрии, вызывая высвобождение цитохрома c . Это приводит к активации каспазы 9 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой, активирующей апоптотический фактор протеазы. Каспаза 9 активирует каспазу 3, которая затем может выполнять свою функцию [71,72].

Гранулы CTL содержат различные белки, некоторые из которых, как известно, участвуют в гибели клеток-мишеней, такие как перфорин и гранзим.Описаны различные изоформы гранзимов. После того, как гранзим B попадает в клетку-мишень, он может непосредственно расщеплять прокаспазу 3, Bid и ингибитор каспазо-активируемой ДНКазы, тем самым вызывая апоптоз [71,73-75]. Смерть, вызванная гранзимом A, по-видимому, не зависит от путей, используемых гранзимом B [75,76]. Гранзим А не активирует каспазы в клетках-мишенях и не индуцирует расщепление других субстратов гранзима В. Функции других изоформ гранзима остаются неясными [76]. Перфорин образует трансмембранные поры и является важным активатором гранзим-опосредованного апоптоза [77].

Синусоидальные эндотелиальные клетки печени LSEC, как и клетки Купфера, экспрессируют рецептор Fc, который может участвовать в иммунологической защите. Было показано, что опосредованное FcR поглощение IgG-иммунного комплекса усиливает презентацию антигенов MHC класса II [78]. Этот процесс может происходить в компартменте, напоминающем мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC. Следовательно, возможно, что эти органеллы участвуют в процессинге и презентации антигенных пептидов.В отличие от клеток Купфера, однако, мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC, не богаты MHC класса II, что может указывать на то, что LSEC не участвуют в презентации антигена [79-81]. Тем не менее, Knolle и др. [82,83] продемонстрировали, что и клетки Купфера, и LSEC имеют класс II MHC, и что обе эти клетки участвуют в презентации антигена. Однако LSEC не смогли вызвать дифференцировку в сторону воспалительного Th2 [82]. Более того, представление растворимых передающихся с кровью антигенов приводит в первую очередь к толерантности, а не к иммунному надзору.Известно, что LSEC экспрессируют CD80 и CD86, молекулы, которые присутствуют на профессиональных антигенпрезентирующих клетках, таких как дендритные клетки [14]. Кроме того, LSEC играют ключевую роль в опосредованном рецептором захвате, в деградации макромолекул из синусоидальной крови [84-86] и в удалении циркулирующих апоптотических телец [83,84]. Katz et al [18] сообщили о некоторых противоречивых данных, низком уровне или отсутствии MHC класса II, CD86 и CD11c. Однако они упомянули высокую способность поглощения AG in vivo и in vitro .Согласно Knolle et al [14,83], LSEC были неспособны стимулировать аллогенные Т-клетки.

LSEC, как известно, секретируют NO и могут вызывать апоптоз в различных типах раковых клеток, таких как лимфома и колоректальная карцинома [87,88]. Сообщалось также, что NO действует как цитолитический фактор при опосредованной макрофагами цитотоксичности раковых клеток [89].

Через семнадцать дней после инъекции клеток карциномы толстой кишки CC531s в брыжеечную вену наблюдаются метастазы в виде узелков диаметром 1-3 мм на поверхности долей печени.Когда синусоидальные клетки печени окрашивают in vivo с помощью FSA, не может быть обнаружено окрашивание в центре узелка метастаза (рисунок). На границе опухоли можно увидеть положительное окрашивание, но меньшей интенсивности, чем в нормальной ткани. Известно, что узелки диаметром 1-2 мм не имеют внутренней васкуляризации и что клетки получают питательные вещества и кислород просто путем диффузии (предваскулярная фаза) [90]. Формирование сосудов, однако, наблюдали с помощью конфокальной микроскопии в кластере клеток из 12 клеток CC531s через 24 часа после инъекции клеток CC531s (рисунок), и известно, что клетки карциномы толстой кишки продуцируют ангиогенные факторы, такие как VEGF [91].Однако даже несмотря на то, что ангиогенные факторы допускают образование сосудов в микрометастазах, как показано на рисунке, эти сосуды неспособны расширяться для обеспечения кровоснабжения в узелках макрометастазов, как показано на рисунке.

клеток CC531s вводили в брыжеечную вену и оставляли в кровотоке на 17 дней. За час до перфузионной фиксации в вену полового члена вводили FSA. FSA окрашивает только LSEC. Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий.A: Окрашивание FSA измеряли с помощью CLSM; флуоресценция наблюдалась только в части сканируемого поля; B: Просвечивающее изображение того же поля с областью опухоли в нижней части поля. Можно наблюдать образование крипт опухоли (Т); C: После объединения двух изображений внутри области опухоли не наблюдалось окрашивания. Размер изображения: 500 мкм × 500 мкм.

CC531 были помечены DiO, введенным в брыжеечную вену. Через 24 часа клетки Купфера (KC) окрашивали in vivo с помощью меченных TRITC латексных шариков и фиксировали печень перфузией.Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий. A: Визуализирована группа CC531; B: KC был визуализирован путем поглощения флуоресцентных латексных шариков; C: Остальная часть поля была исследована с функцией передачи; D: CC531s пролиферировал внутри паренхимы печени и внутри группы клеток CC531s был замечен сосуд. Сосуд намного прямее, чем нормальные синусоиды печени, что указывает на новообразованный сосуд. Размер изображения: 158,7 мкм × 158,7 мкм.

Структурные и функциональные аспекты печени и синусоидальных клеток печени в связи с метастазами карциномы толстой кишки

Печень является преобладающим местом рецидива заболевания после первоначальной терапевтической операции на толстой кишке, в основном из-за двух факторов.Во-первых, жизнеспособные опухолевые клетки могут выходить в портальный кровоток во время хирургических манипуляций и проникать в печень [41]. Во-вторых, серьезное хирургическое вмешательство вызывает временное послеоперационное ослабление иммунной системы [42–44]. Таким образом, временная иммуносупрессия, вызванная хирургическим вмешательством, связана с повышенным риском метастазирования. Когда рак толстой кишки распространяется на печень, удаление метастазов с помощью хирургической резекции, криотерапии или радиочастоты является единственным лечебным лечением [45]. Более того, подавляющее большинство пациентов не поддаются хирургической резекции из-за наличия множественных метастазов.Для разработки новых стратегий, направленных на предотвращение метастазирования, крайне важно понимать механизмы клеточной защиты от опухолевых клеток и механизмы ускользания от опухоли.

Цитотоксичность синусоидальных клеток по отношению к опухолевым клеткам

Когда опухолевые клетки проникают в сосудистое русло и метастазируют в печень, они сталкиваются с защитными механизмами, специфичными для печени. Клетки Купфера и NK-клетки печени являются основными резидентными клетками иммунного надзора, но синусоидальные эндотелиальные клетки также участвуют в этом процессе.

Клетки Купфера Самая важная функция клеток Купфера – защита от инфекций и опухолевых клеток. Клетки Купфера действуют как антигенпрезентирующие клетки и как эффекторные клетки, которые действуют непосредственно путем фагоцитоза или косвенно путем активации других клеток, например NK-клетки [46,47]. Хотя клетки Купфера постоянно действуют как мусорщики, они могут активироваться разными путями. Во-первых, их активацию могут запускать растворимые медиаторы. IFN-γ – это типичный фактор активации макрофагов.Он играет центральную роль в развитии иммунных ответов с преобладанием Th2 и влияет не только на макрофаги аутокринным образом, но и на другие иммунные клетки.

Одним из ключевых событий во время реакций врожденного иммунитета является продукция IL-12, в основном макрофагами [48]. IL-12 побуждает NK-клетки быстро секретировать IFN-γ, который, в свою очередь, активирует макрофаги на ранней стадии иммунного ответа. Он также индуцирует продукцию IFN-γ Т-клетками. IL-18, который продуцируется клетками Купфера и другими типами клеток, также участвует в усилении продукции IFN-γ Т-клетками [49,50].Макрофаги также секретируют IFN-γ при одновременной стимуляции IL-12 и IL-18. Известно, что IFN-γ является возможным редуктором метастазирования рака толстой кишки в печень [51].

Макрофаги также могут быть активированы путем прямого взаимодействия с микроорганизмами или бактериальными продуктами, такими как липополисахарид, глюкан, мурамилдипептид и липид A [52]. Ключевая роль IFN-γ в клиренсе различных внутриклеточных патогенов была подробно продемонстрирована [53,54]. Было описано, что макрофаги выделяют цитотоксический радикал NO [55,56]. Исследования in vitro показали, что NO вызывает митохондриальную дисфункцию в опухолевых клетках, за которой следует дисфункция мембранного барьера в синусоиде печени [57,58]. Другим важным цитотоксическим фактором, высвобождаемым активированными макрофагами, является фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), который продуцируется как в растворимой, так и в мембраносвязанной формах. После связывания с его рецептором в клетке-мишени может быть индуцирован апоптоз [59].

Цитотоксичность макрофагов можно разделить на антителозависимую и антителозависимую цитотоксичность, опосредованную клетками.Оба пути зависят от контакта и вызывают гибель опухолевых клеток через несколько часов. Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность основана на распознавании покрытой антителом мишени рецепторами Fc на эффекторных клетках [60-62]. При перекрестном связывании рецептора Fc происходит секреция цитотоксических медиаторов. Вероятно, участвует секреция активных форм кислорода, IL-1 и TNF-α [63]. Антител-независимая клеточно-опосредованная цитотоксичность включает связывание с макрофагом с последующей транслокацией лизосомных органелл к мишени [47].Более того, цитотоксичность по отношению к опухолевым мишеням включает цитолиз и фагоцитоз [64].

При определенных патофизиологических состояниях апоптоз носит хаотический и неизбирательный характер, может быть массивным и постоянно протекать в течение длительного периода времени [65]. Большое количество продуцируемых апоптотических телец фагоцитируется клетками Купфера. Недавно сообщалось, что поглощение апоптотических тел приводит к генерации лигандов смерти, таких как FasL и TNF-α на мембране клеток Купфера, но поглощение латексных шариков не вызывает подобного ответа [59].Это означает, что поглощение апоптотических тел вызывает дополнительный иммунологический ответ, включающий воспаление и фиброз печени [59,66].

Печеночные NK-клетки Цитотоксические лимфоциты (CTL) и NK-клетки вызывают гибель клеток-мишеней посредством гранул и путей, опосредованных рецепторами смерти. Апоптоз относится к организованной гибели клеток, которая необходима для поддержания гомеостаза. Характеристики апоптоза: конденсация хроматина, фрагментация ядер, образование пузырей на мембранах, сжатие клеток, деградация белка и фрагментация межнуклеосомной ДНК.Большинство морфологических изменений вызвано набором цистеиновых протеаз, которые активируются специфически в апоптотических клетках. Эти протеазы смерти гомологичны друг другу и являются членами большого семейства белков, известных как каспазы [67]. У людей было идентифицировано более десятка каспаз, и было высказано предположение, что около двух третей из них действуют при апоптозе [68,69]. Различные пути могут вызывать апоптоз, из которых наиболее известен путь Fas / FasL. Этот путь часто используется цитотоксическими Т-клетками и другими иммунокомпетентными клетками.Стимуляция рецептора Fas (CD95) лигандом Fas рекрутирует проформу инициатора каспазы 8 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой Fas-ассоциированного домена смерти через домены смерти и эффекторные домены смерти. Это приводит к образованию комплекса, называемого сигнальным комплексом, вызывающим смерть. Затем прокаспаза 8 автокаталитически расщепляется с образованием активной инициаторной каспазы 8. Последствия активации каспазы 8 зависят от типа клетки. В клетках типа 1 другие члены семейства каспаз (например, каспаза 3) активируются напрямую [70].В клетках типа 2 активация каспазы 8 приводит к расщеплению проапоптотического члена семейства Bcl-2 Bid. Впоследствии Bid и Bax перемещаются в митохондрии, вызывая высвобождение цитохрома c . Это приводит к активации каспазы 9 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой, активирующей апоптотический фактор протеазы. Каспаза 9 активирует каспазу 3, которая затем может выполнять свою функцию [71,72].

Гранулы CTL содержат различные белки, некоторые из которых, как известно, участвуют в гибели клеток-мишеней, такие как перфорин и гранзим.Описаны различные изоформы гранзимов. После того, как гранзим B попадает в клетку-мишень, он может непосредственно расщеплять прокаспазу 3, Bid и ингибитор каспазо-активируемой ДНКазы, тем самым вызывая апоптоз [71,73-75]. Смерть, вызванная гранзимом A, по-видимому, не зависит от путей, используемых гранзимом B [75,76]. Гранзим А не активирует каспазы в клетках-мишенях и не индуцирует расщепление других субстратов гранзима В. Функции других изоформ гранзима остаются неясными [76]. Перфорин образует трансмембранные поры и является важным активатором гранзим-опосредованного апоптоза [77].

Синусоидальные эндотелиальные клетки печени LSEC, как и клетки Купфера, экспрессируют рецептор Fc, который может участвовать в иммунологической защите. Было показано, что опосредованное FcR поглощение IgG-иммунного комплекса усиливает презентацию антигенов MHC класса II [78]. Этот процесс может происходить в компартменте, напоминающем мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC. Следовательно, возможно, что эти органеллы участвуют в процессинге и презентации антигенных пептидов.В отличие от клеток Купфера, однако, мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC, не богаты MHC класса II, что может указывать на то, что LSEC не участвуют в презентации антигена [79-81]. Тем не менее, Knolle и др. [82,83] продемонстрировали, что и клетки Купфера, и LSEC имеют класс II MHC, и что обе эти клетки участвуют в презентации антигена. Однако LSEC не смогли вызвать дифференцировку в сторону воспалительного Th2 [82]. Более того, представление растворимых передающихся с кровью антигенов приводит в первую очередь к толерантности, а не к иммунному надзору.Известно, что LSEC экспрессируют CD80 и CD86, молекулы, которые присутствуют на профессиональных антигенпрезентирующих клетках, таких как дендритные клетки [14]. Кроме того, LSEC играют ключевую роль в опосредованном рецептором захвате, в деградации макромолекул из синусоидальной крови [84-86] и в удалении циркулирующих апоптотических телец [83,84]. Katz et al [18] сообщили о некоторых противоречивых данных, низком уровне или отсутствии MHC класса II, CD86 и CD11c. Однако они упомянули высокую способность поглощения AG in vivo и in vitro .Согласно Knolle et al [14,83], LSEC были неспособны стимулировать аллогенные Т-клетки.

LSEC, как известно, секретируют NO и могут вызывать апоптоз в различных типах раковых клеток, таких как лимфома и колоректальная карцинома [87,88]. Сообщалось также, что NO действует как цитолитический фактор при опосредованной макрофагами цитотоксичности раковых клеток [89].

Через семнадцать дней после инъекции клеток карциномы толстой кишки CC531s в брыжеечную вену наблюдаются метастазы в виде узелков диаметром 1-3 мм на поверхности долей печени.Когда синусоидальные клетки печени окрашивают in vivo с помощью FSA, не может быть обнаружено окрашивание в центре узелка метастаза (рисунок). На границе опухоли можно увидеть положительное окрашивание, но меньшей интенсивности, чем в нормальной ткани. Известно, что узелки диаметром 1-2 мм не имеют внутренней васкуляризации и что клетки получают питательные вещества и кислород просто путем диффузии (предваскулярная фаза) [90]. Формирование сосудов, однако, наблюдали с помощью конфокальной микроскопии в кластере клеток из 12 клеток CC531s через 24 часа после инъекции клеток CC531s (рисунок), и известно, что клетки карциномы толстой кишки продуцируют ангиогенные факторы, такие как VEGF [91].Однако даже несмотря на то, что ангиогенные факторы допускают образование сосудов в микрометастазах, как показано на рисунке, эти сосуды неспособны расширяться для обеспечения кровоснабжения в узелках макрометастазов, как показано на рисунке.

клеток CC531s вводили в брыжеечную вену и оставляли в кровотоке на 17 дней. За час до перфузионной фиксации в вену полового члена вводили FSA. FSA окрашивает только LSEC. Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий.A: Окрашивание FSA измеряли с помощью CLSM; флуоресценция наблюдалась только в части сканируемого поля; B: Просвечивающее изображение того же поля с областью опухоли в нижней части поля. Можно наблюдать образование крипт опухоли (Т); C: После объединения двух изображений внутри области опухоли не наблюдалось окрашивания. Размер изображения: 500 мкм × 500 мкм.

CC531 были помечены DiO, введенным в брыжеечную вену. Через 24 часа клетки Купфера (KC) окрашивали in vivo с помощью меченных TRITC латексных шариков и фиксировали печень перфузией.Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий. A: Визуализирована группа CC531; B: KC был визуализирован путем поглощения флуоресцентных латексных шариков; C: Остальная часть поля была исследована с функцией передачи; D: CC531s пролиферировал внутри паренхимы печени и внутри группы клеток CC531s был замечен сосуд. Сосуд намного прямее, чем нормальные синусоиды печени, что указывает на новообразованный сосуд. Размер изображения: 158,7 мкм × 158,7 мкм.

Структурные и функциональные аспекты печени и синусоидальных клеток печени в связи с метастазами карциномы толстой кишки

Печень является преобладающим местом рецидива заболевания после первоначальной терапевтической операции на толстой кишке, в основном из-за двух факторов.Во-первых, жизнеспособные опухолевые клетки могут выходить в портальный кровоток во время хирургических манипуляций и проникать в печень [41]. Во-вторых, серьезное хирургическое вмешательство вызывает временное послеоперационное ослабление иммунной системы [42–44]. Таким образом, временная иммуносупрессия, вызванная хирургическим вмешательством, связана с повышенным риском метастазирования. Когда рак толстой кишки распространяется на печень, удаление метастазов с помощью хирургической резекции, криотерапии или радиочастоты является единственным лечебным лечением [45]. Более того, подавляющее большинство пациентов не поддаются хирургической резекции из-за наличия множественных метастазов.Для разработки новых стратегий, направленных на предотвращение метастазирования, крайне важно понимать механизмы клеточной защиты от опухолевых клеток и механизмы ускользания от опухоли.

Цитотоксичность синусоидальных клеток по отношению к опухолевым клеткам

Когда опухолевые клетки проникают в сосудистое русло и метастазируют в печень, они сталкиваются с защитными механизмами, специфичными для печени. Клетки Купфера и NK-клетки печени являются основными резидентными клетками иммунного надзора, но синусоидальные эндотелиальные клетки также участвуют в этом процессе.

Клетки Купфера Самая важная функция клеток Купфера – защита от инфекций и опухолевых клеток. Клетки Купфера действуют как антигенпрезентирующие клетки и как эффекторные клетки, которые действуют непосредственно путем фагоцитоза или косвенно путем активации других клеток, например NK-клетки [46,47]. Хотя клетки Купфера постоянно действуют как мусорщики, они могут активироваться разными путями. Во-первых, их активацию могут запускать растворимые медиаторы. IFN-γ – это типичный фактор активации макрофагов.Он играет центральную роль в развитии иммунных ответов с преобладанием Th2 и влияет не только на макрофаги аутокринным образом, но и на другие иммунные клетки.

Одним из ключевых событий во время реакций врожденного иммунитета является продукция IL-12, в основном макрофагами [48]. IL-12 побуждает NK-клетки быстро секретировать IFN-γ, который, в свою очередь, активирует макрофаги на ранней стадии иммунного ответа. Он также индуцирует продукцию IFN-γ Т-клетками. IL-18, который продуцируется клетками Купфера и другими типами клеток, также участвует в усилении продукции IFN-γ Т-клетками [49,50].Макрофаги также секретируют IFN-γ при одновременной стимуляции IL-12 и IL-18. Известно, что IFN-γ является возможным редуктором метастазирования рака толстой кишки в печень [51].

Макрофаги также могут быть активированы путем прямого взаимодействия с микроорганизмами или бактериальными продуктами, такими как липополисахарид, глюкан, мурамилдипептид и липид A [52]. Ключевая роль IFN-γ в клиренсе различных внутриклеточных патогенов была подробно продемонстрирована [53,54]. Было описано, что макрофаги выделяют цитотоксический радикал NO [55,56]. Исследования in vitro показали, что NO вызывает митохондриальную дисфункцию в опухолевых клетках, за которой следует дисфункция мембранного барьера в синусоиде печени [57,58]. Другим важным цитотоксическим фактором, высвобождаемым активированными макрофагами, является фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), который продуцируется как в растворимой, так и в мембраносвязанной формах. После связывания с его рецептором в клетке-мишени может быть индуцирован апоптоз [59].

Цитотоксичность макрофагов можно разделить на антителозависимую и антителозависимую цитотоксичность, опосредованную клетками.Оба пути зависят от контакта и вызывают гибель опухолевых клеток через несколько часов. Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность основана на распознавании покрытой антителом мишени рецепторами Fc на эффекторных клетках [60-62]. При перекрестном связывании рецептора Fc происходит секреция цитотоксических медиаторов. Вероятно, участвует секреция активных форм кислорода, IL-1 и TNF-α [63]. Антител-независимая клеточно-опосредованная цитотоксичность включает связывание с макрофагом с последующей транслокацией лизосомных органелл к мишени [47].Более того, цитотоксичность по отношению к опухолевым мишеням включает цитолиз и фагоцитоз [64].

При определенных патофизиологических состояниях апоптоз носит хаотический и неизбирательный характер, может быть массивным и постоянно протекать в течение длительного периода времени [65]. Большое количество продуцируемых апоптотических телец фагоцитируется клетками Купфера. Недавно сообщалось, что поглощение апоптотических тел приводит к генерации лигандов смерти, таких как FasL и TNF-α на мембране клеток Купфера, но поглощение латексных шариков не вызывает подобного ответа [59].Это означает, что поглощение апоптотических тел вызывает дополнительный иммунологический ответ, включающий воспаление и фиброз печени [59,66].

Печеночные NK-клетки Цитотоксические лимфоциты (CTL) и NK-клетки вызывают гибель клеток-мишеней посредством гранул и путей, опосредованных рецепторами смерти. Апоптоз относится к организованной гибели клеток, которая необходима для поддержания гомеостаза. Характеристики апоптоза: конденсация хроматина, фрагментация ядер, образование пузырей на мембранах, сжатие клеток, деградация белка и фрагментация межнуклеосомной ДНК.Большинство морфологических изменений вызвано набором цистеиновых протеаз, которые активируются специфически в апоптотических клетках. Эти протеазы смерти гомологичны друг другу и являются членами большого семейства белков, известных как каспазы [67]. У людей было идентифицировано более десятка каспаз, и было высказано предположение, что около двух третей из них действуют при апоптозе [68,69]. Различные пути могут вызывать апоптоз, из которых наиболее известен путь Fas / FasL. Этот путь часто используется цитотоксическими Т-клетками и другими иммунокомпетентными клетками.Стимуляция рецептора Fas (CD95) лигандом Fas рекрутирует проформу инициатора каспазы 8 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой Fas-ассоциированного домена смерти через домены смерти и эффекторные домены смерти. Это приводит к образованию комплекса, называемого сигнальным комплексом, вызывающим смерть. Затем прокаспаза 8 автокаталитически расщепляется с образованием активной инициаторной каспазы 8. Последствия активации каспазы 8 зависят от типа клетки. В клетках типа 1 другие члены семейства каспаз (например, каспаза 3) активируются напрямую [70].В клетках типа 2 активация каспазы 8 приводит к расщеплению проапоптотического члена семейства Bcl-2 Bid. Впоследствии Bid и Bax перемещаются в митохондрии, вызывая высвобождение цитохрома c . Это приводит к активации каспазы 9 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой, активирующей апоптотический фактор протеазы. Каспаза 9 активирует каспазу 3, которая затем может выполнять свою функцию [71,72].

Гранулы CTL содержат различные белки, некоторые из которых, как известно, участвуют в гибели клеток-мишеней, такие как перфорин и гранзим.Описаны различные изоформы гранзимов. После того, как гранзим B попадает в клетку-мишень, он может непосредственно расщеплять прокаспазу 3, Bid и ингибитор каспазо-активируемой ДНКазы, тем самым вызывая апоптоз [71,73-75]. Смерть, вызванная гранзимом A, по-видимому, не зависит от путей, используемых гранзимом B [75,76]. Гранзим А не активирует каспазы в клетках-мишенях и не индуцирует расщепление других субстратов гранзима В. Функции других изоформ гранзима остаются неясными [76]. Перфорин образует трансмембранные поры и является важным активатором гранзим-опосредованного апоптоза [77].

Синусоидальные эндотелиальные клетки печени LSEC, как и клетки Купфера, экспрессируют рецептор Fc, который может участвовать в иммунологической защите. Было показано, что опосредованное FcR поглощение IgG-иммунного комплекса усиливает презентацию антигенов MHC класса II [78]. Этот процесс может происходить в компартменте, напоминающем мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC. Следовательно, возможно, что эти органеллы участвуют в процессинге и презентации антигенных пептидов.В отличие от клеток Купфера, однако, мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC, не богаты MHC класса II, что может указывать на то, что LSEC не участвуют в презентации антигена [79-81]. Тем не менее, Knolle и др. [82,83] продемонстрировали, что и клетки Купфера, и LSEC имеют класс II MHC, и что обе эти клетки участвуют в презентации антигена. Однако LSEC не смогли вызвать дифференцировку в сторону воспалительного Th2 [82]. Более того, представление растворимых передающихся с кровью антигенов приводит в первую очередь к толерантности, а не к иммунному надзору.Известно, что LSEC экспрессируют CD80 и CD86, молекулы, которые присутствуют на профессиональных антигенпрезентирующих клетках, таких как дендритные клетки [14]. Кроме того, LSEC играют ключевую роль в опосредованном рецептором захвате, в деградации макромолекул из синусоидальной крови [84-86] и в удалении циркулирующих апоптотических телец [83,84]. Katz et al [18] сообщили о некоторых противоречивых данных, низком уровне или отсутствии MHC класса II, CD86 и CD11c. Однако они упомянули высокую способность поглощения AG in vivo и in vitro .Согласно Knolle et al [14,83], LSEC были неспособны стимулировать аллогенные Т-клетки.

LSEC, как известно, секретируют NO и могут вызывать апоптоз в различных типах раковых клеток, таких как лимфома и колоректальная карцинома [87,88]. Сообщалось также, что NO действует как цитолитический фактор при опосредованной макрофагами цитотоксичности раковых клеток [89].

Через семнадцать дней после инъекции клеток карциномы толстой кишки CC531s в брыжеечную вену наблюдаются метастазы в виде узелков диаметром 1-3 мм на поверхности долей печени.Когда синусоидальные клетки печени окрашивают in vivo с помощью FSA, не может быть обнаружено окрашивание в центре узелка метастаза (рисунок). На границе опухоли можно увидеть положительное окрашивание, но меньшей интенсивности, чем в нормальной ткани. Известно, что узелки диаметром 1-2 мм не имеют внутренней васкуляризации и что клетки получают питательные вещества и кислород просто путем диффузии (предваскулярная фаза) [90]. Формирование сосудов, однако, наблюдали с помощью конфокальной микроскопии в кластере клеток из 12 клеток CC531s через 24 часа после инъекции клеток CC531s (рисунок), и известно, что клетки карциномы толстой кишки продуцируют ангиогенные факторы, такие как VEGF [91].Однако даже несмотря на то, что ангиогенные факторы допускают образование сосудов в микрометастазах, как показано на рисунке, эти сосуды неспособны расширяться для обеспечения кровоснабжения в узелках макрометастазов, как показано на рисунке.

клеток CC531s вводили в брыжеечную вену и оставляли в кровотоке на 17 дней. За час до перфузионной фиксации в вену полового члена вводили FSA. FSA окрашивает только LSEC. Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий.A: Окрашивание FSA измеряли с помощью CLSM; флуоресценция наблюдалась только в части сканируемого поля; B: Просвечивающее изображение того же поля с областью опухоли в нижней части поля. Можно наблюдать образование крипт опухоли (Т); C: После объединения двух изображений внутри области опухоли не наблюдалось окрашивания. Размер изображения: 500 мкм × 500 мкм.

CC531 были помечены DiO, введенным в брыжеечную вену. Через 24 часа клетки Купфера (KC) окрашивали in vivo с помощью меченных TRITC латексных шариков и фиксировали печень перфузией.Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий. A: Визуализирована группа CC531; B: KC был визуализирован путем поглощения флуоресцентных латексных шариков; C: Остальная часть поля была исследована с функцией передачи; D: CC531s пролиферировал внутри паренхимы печени и внутри группы клеток CC531s был замечен сосуд. Сосуд намного прямее, чем нормальные синусоиды печени, что указывает на новообразованный сосуд. Размер изображения: 158,7 мкм × 158,7 мкм.

Структурные и функциональные аспекты печени и синусоидальных клеток печени в связи с метастазами карциномы толстой кишки

Печень является преобладающим местом рецидива заболевания после первоначальной терапевтической операции на толстой кишке, в основном из-за двух факторов.Во-первых, жизнеспособные опухолевые клетки могут выходить в портальный кровоток во время хирургических манипуляций и проникать в печень [41]. Во-вторых, серьезное хирургическое вмешательство вызывает временное послеоперационное ослабление иммунной системы [42–44]. Таким образом, временная иммуносупрессия, вызванная хирургическим вмешательством, связана с повышенным риском метастазирования. Когда рак толстой кишки распространяется на печень, удаление метастазов с помощью хирургической резекции, криотерапии или радиочастоты является единственным лечебным лечением [45]. Более того, подавляющее большинство пациентов не поддаются хирургической резекции из-за наличия множественных метастазов.Для разработки новых стратегий, направленных на предотвращение метастазирования, крайне важно понимать механизмы клеточной защиты от опухолевых клеток и механизмы ускользания от опухоли.

Цитотоксичность синусоидальных клеток по отношению к опухолевым клеткам

Когда опухолевые клетки проникают в сосудистое русло и метастазируют в печень, они сталкиваются с защитными механизмами, специфичными для печени. Клетки Купфера и NK-клетки печени являются основными резидентными клетками иммунного надзора, но синусоидальные эндотелиальные клетки также участвуют в этом процессе.

Клетки Купфера Самая важная функция клеток Купфера – защита от инфекций и опухолевых клеток. Клетки Купфера действуют как антигенпрезентирующие клетки и как эффекторные клетки, которые действуют непосредственно путем фагоцитоза или косвенно путем активации других клеток, например NK-клетки [46,47]. Хотя клетки Купфера постоянно действуют как мусорщики, они могут активироваться разными путями. Во-первых, их активацию могут запускать растворимые медиаторы. IFN-γ – это типичный фактор активации макрофагов.Он играет центральную роль в развитии иммунных ответов с преобладанием Th2 и влияет не только на макрофаги аутокринным образом, но и на другие иммунные клетки.

Одним из ключевых событий во время реакций врожденного иммунитета является продукция IL-12, в основном макрофагами [48]. IL-12 побуждает NK-клетки быстро секретировать IFN-γ, который, в свою очередь, активирует макрофаги на ранней стадии иммунного ответа. Он также индуцирует продукцию IFN-γ Т-клетками. IL-18, который продуцируется клетками Купфера и другими типами клеток, также участвует в усилении продукции IFN-γ Т-клетками [49,50].Макрофаги также секретируют IFN-γ при одновременной стимуляции IL-12 и IL-18. Известно, что IFN-γ является возможным редуктором метастазирования рака толстой кишки в печень [51].

Макрофаги также могут быть активированы путем прямого взаимодействия с микроорганизмами или бактериальными продуктами, такими как липополисахарид, глюкан, мурамилдипептид и липид A [52]. Ключевая роль IFN-γ в клиренсе различных внутриклеточных патогенов была подробно продемонстрирована [53,54]. Было описано, что макрофаги выделяют цитотоксический радикал NO [55,56]. Исследования in vitro показали, что NO вызывает митохондриальную дисфункцию в опухолевых клетках, за которой следует дисфункция мембранного барьера в синусоиде печени [57,58]. Другим важным цитотоксическим фактором, высвобождаемым активированными макрофагами, является фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), который продуцируется как в растворимой, так и в мембраносвязанной формах. После связывания с его рецептором в клетке-мишени может быть индуцирован апоптоз [59].

Цитотоксичность макрофагов можно разделить на антителозависимую и антителозависимую цитотоксичность, опосредованную клетками.Оба пути зависят от контакта и вызывают гибель опухолевых клеток через несколько часов. Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность основана на распознавании покрытой антителом мишени рецепторами Fc на эффекторных клетках [60-62]. При перекрестном связывании рецептора Fc происходит секреция цитотоксических медиаторов. Вероятно, участвует секреция активных форм кислорода, IL-1 и TNF-α [63]. Антител-независимая клеточно-опосредованная цитотоксичность включает связывание с макрофагом с последующей транслокацией лизосомных органелл к мишени [47].Более того, цитотоксичность по отношению к опухолевым мишеням включает цитолиз и фагоцитоз [64].

При определенных патофизиологических состояниях апоптоз носит хаотический и неизбирательный характер, может быть массивным и постоянно протекать в течение длительного периода времени [65]. Большое количество продуцируемых апоптотических телец фагоцитируется клетками Купфера. Недавно сообщалось, что поглощение апоптотических тел приводит к генерации лигандов смерти, таких как FasL и TNF-α на мембране клеток Купфера, но поглощение латексных шариков не вызывает подобного ответа [59].Это означает, что поглощение апоптотических тел вызывает дополнительный иммунологический ответ, включающий воспаление и фиброз печени [59,66].

Печеночные NK-клетки Цитотоксические лимфоциты (CTL) и NK-клетки вызывают гибель клеток-мишеней посредством гранул и путей, опосредованных рецепторами смерти. Апоптоз относится к организованной гибели клеток, которая необходима для поддержания гомеостаза. Характеристики апоптоза: конденсация хроматина, фрагментация ядер, образование пузырей на мембранах, сжатие клеток, деградация белка и фрагментация межнуклеосомной ДНК.Большинство морфологических изменений вызвано набором цистеиновых протеаз, которые активируются специфически в апоптотических клетках. Эти протеазы смерти гомологичны друг другу и являются членами большого семейства белков, известных как каспазы [67]. У людей было идентифицировано более десятка каспаз, и было высказано предположение, что около двух третей из них действуют при апоптозе [68,69]. Различные пути могут вызывать апоптоз, из которых наиболее известен путь Fas / FasL. Этот путь часто используется цитотоксическими Т-клетками и другими иммунокомпетентными клетками.Стимуляция рецептора Fas (CD95) лигандом Fas рекрутирует проформу инициатора каспазы 8 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой Fas-ассоциированного домена смерти через домены смерти и эффекторные домены смерти. Это приводит к образованию комплекса, называемого сигнальным комплексом, вызывающим смерть. Затем прокаспаза 8 автокаталитически расщепляется с образованием активной инициаторной каспазы 8. Последствия активации каспазы 8 зависят от типа клетки. В клетках типа 1 другие члены семейства каспаз (например, каспаза 3) активируются напрямую [70].В клетках типа 2 активация каспазы 8 приводит к расщеплению проапоптотического члена семейства Bcl-2 Bid. Впоследствии Bid и Bax перемещаются в митохондрии, вызывая высвобождение цитохрома c . Это приводит к активации каспазы 9 за счет взаимодействия с адаптерной молекулой, активирующей апоптотический фактор протеазы. Каспаза 9 активирует каспазу 3, которая затем может выполнять свою функцию [71,72].

Гранулы CTL содержат различные белки, некоторые из которых, как известно, участвуют в гибели клеток-мишеней, такие как перфорин и гранзим.Описаны различные изоформы гранзимов. После того, как гранзим B попадает в клетку-мишень, он может непосредственно расщеплять прокаспазу 3, Bid и ингибитор каспазо-активируемой ДНКазы, тем самым вызывая апоптоз [71,73-75]. Смерть, вызванная гранзимом A, по-видимому, не зависит от путей, используемых гранзимом B [75,76]. Гранзим А не активирует каспазы в клетках-мишенях и не индуцирует расщепление других субстратов гранзима В. Функции других изоформ гранзима остаются неясными [76]. Перфорин образует трансмембранные поры и является важным активатором гранзим-опосредованного апоптоза [77].

Синусоидальные эндотелиальные клетки печени LSEC, как и клетки Купфера, экспрессируют рецептор Fc, который может участвовать в иммунологической защите. Было показано, что опосредованное FcR поглощение IgG-иммунного комплекса усиливает презентацию антигенов MHC класса II [78]. Этот процесс может происходить в компартменте, напоминающем мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC. Следовательно, возможно, что эти органеллы участвуют в процессинге и презентации антигенных пептидов.В отличие от клеток Купфера, однако, мультивезикулярные компартменты, наблюдаемые в LSEC, не богаты MHC класса II, что может указывать на то, что LSEC не участвуют в презентации антигена [79-81]. Тем не менее, Knolle и др. [82,83] продемонстрировали, что и клетки Купфера, и LSEC имеют класс II MHC, и что обе эти клетки участвуют в презентации антигена. Однако LSEC не смогли вызвать дифференцировку в сторону воспалительного Th2 [82]. Более того, представление растворимых передающихся с кровью антигенов приводит в первую очередь к толерантности, а не к иммунному надзору.Известно, что LSEC экспрессируют CD80 и CD86, молекулы, которые присутствуют на профессиональных антигенпрезентирующих клетках, таких как дендритные клетки [14]. Кроме того, LSEC играют ключевую роль в опосредованном рецептором захвате, в деградации макромолекул из синусоидальной крови [84-86] и в удалении циркулирующих апоптотических телец [83,84]. Katz et al [18] сообщили о некоторых противоречивых данных, низком уровне или отсутствии MHC класса II, CD86 и CD11c. Однако они упомянули высокую способность поглощения AG in vivo и in vitro .Согласно Knolle et al [14,83], LSEC были неспособны стимулировать аллогенные Т-клетки.

LSEC, как известно, секретируют NO и могут вызывать апоптоз в различных типах раковых клеток, таких как лимфома и колоректальная карцинома [87,88]. Сообщалось также, что NO действует как цитолитический фактор при опосредованной макрофагами цитотоксичности раковых клеток [89].

Через семнадцать дней после инъекции клеток карциномы толстой кишки CC531s в брыжеечную вену наблюдаются метастазы в виде узелков диаметром 1-3 мм на поверхности долей печени.Когда синусоидальные клетки печени окрашивают in vivo с помощью FSA, не может быть обнаружено окрашивание в центре узелка метастаза (рисунок). На границе опухоли можно увидеть положительное окрашивание, но меньшей интенсивности, чем в нормальной ткани. Известно, что узелки диаметром 1-2 мм не имеют внутренней васкуляризации и что клетки получают питательные вещества и кислород просто путем диффузии (предваскулярная фаза) [90]. Формирование сосудов, однако, наблюдали с помощью конфокальной микроскопии в кластере клеток из 12 клеток CC531s через 24 часа после инъекции клеток CC531s (рисунок), и известно, что клетки карциномы толстой кишки продуцируют ангиогенные факторы, такие как VEGF [91].Однако даже несмотря на то, что ангиогенные факторы допускают образование сосудов в микрометастазах, как показано на рисунке, эти сосуды неспособны расширяться для обеспечения кровоснабжения в узелках макрометастазов, как показано на рисунке.

клеток CC531s вводили в брыжеечную вену и оставляли в кровотоке на 17 дней. За час до перфузионной фиксации в вену полового члена вводили FSA. FSA окрашивает только LSEC. Была проведена конфокальная микроскопия, и изображения были названы в честь соответствующих лазерных линий.A: Окрашивание FSA измеряли с помощью CLSM; флуоресценция наблюдалась только в части сканируемого поля; B: Просвечивающее изображение того же поля с областью опухоли в нижней части поля.