Воспаление и лимфатическая функция

Front Immunol. 2019; 10: 308.

Институт фармацевтических наук, Швейцарский федеральный технологический институт, ETH Zurich, Цюрих, Швейцария

Отредактировал: Бет Энн Тамбурини, Университет Колорадо, Денвер, США

Рецензент: София Ран, Университет Южного Иллинойса Школа медицины, США; Гирдхари Лал, Национальный центр клеточных исследований (NCCS), Индия

Эта статья была отправлена ​​в раздел «Иммунологическая толерантность и регулирование» журнала «Границы в иммунологии»

Поступила в редакцию 1 ноября 2018 г .; Принята в печать 6 февраля 2019 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY). Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания автора (авторов) и правообладателя (ов) и ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале в соответствии с принятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Abstract

Лимфатическая сосудистая сеть играет решающую роль в регуляции воспалительной реакции, влияя на дренаж экстравазированной жидкости, медиаторов воспаления и лейкоцитов. Лимфатические сосуды значительно увеличиваются в воспаленной ткани и проявляют повышенную протекаемость, что указывает на снижение функциональности. Вмешательство в лимфатическое расширение путем блокирования сигнальной оси сосудистого эндотелиального фактора роста С (VEGF-C) / рецептора 3 сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGFR-3) обостряет воспаление в различных моделях заболеваний, включая воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), ревматоидный артрит и воспаление кожи.Напротив, стимуляция лимфатической сосудистой сети, например, посредством трансгенной или вирусной сверхэкспрессии, а также местных инъекций VEGF-C, как было показано, снижает тяжесть воспаления на моделях ревматоидного артрита, воспаления кожи и ВЗК. Поразительно, что индуцированное расширение лимфатической сосудистой сети улучшает лимфатическую функцию, что оценивается по оттоку красителей, флуоресцентных индикаторов или воспалительных клеток и меченых антигенов. На дренажные характеристики лимфатических сосудов влияют проницаемость сосудов и насосная активность, на которые влияют передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3, а также несколько медиаторов воспаления, включая TNF-α, IL-1β и оксид азота.Принимая во внимание положительные эффекты активации лимфатических сосудов при воспалении, введение пролимфангиогенных факторов, таких как VEGF-C, предпочтительно целенаправленно, специфично для участка воспаления, представляет собой многообещающий терапевтический подход в лечении воспалительных патологий.

Ключевые слова: лимфатические сосуды, лимфангиогенез, воспаление, воспалительное заболевание кишечника, артрит, псориаз, кожа, медиаторы воспаления

Введение

Воспаление — это защитная реакция организма против патогенов или раздражителей.Он характеризуется пятью основными симптомами: рубцом (покраснение), калорией (повышенное тепло), опухолью (отек), dolor (боль) и functio laesa (нарушение функции), которые в основном опосредованы расширением и активацией кровеносных сосудов. . Воспаление обычно связано с образованием новых кровеносных (ангиогенез) и лимфатических (лимфангиогенез) сосудов из уже существующих сосудистых сетей. Интересно, что хотя активация кровеносных сосудов, как сообщалось, усугубляет тяжесть воспаления на различных моделях заболеваний (1–3), лимфатические сосуды, как правило, оказывают положительное влияние, возможно, за счет улучшения клиренса экстравазированной жидкости, что снижает образование отеков. и уровни провоспалительных медиаторов, а также количество иммунных клеток.

В этом обзоре представлен обзор исследований, изучающих роль лимфатического расширения и функции при распространенных воспалительных заболеваниях, таких как воспаление кожи, воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и ревматоидный артрит (РА). Кроме того, описаны известные эффекты медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть и широко используемые модели мышей.

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой иерархически структурированный односторонний контур, состоящий из начальных капилляров, которые не имеют непрерывной базальной мембраны и покрытия гладкомышечных клеток, стекающие в более крупные, покрытые гладкомышечными клетками коллекторы и, в конечном счете, лимфатические узлы.В условиях воспаления критически важна лимфатическая система, поскольку она необходима для обеспечения гомеостаза тканевой жидкости путем дренирования большего количества экстравазированной жидкости, происходящей из все более протекающих воспалительных кровеносных сосудов. Действительно, было обнаружено, что повышенное давление интерстициальной жидкости приводит к расширению начальных лимфатических сосудов, что облегчает проникновение жидкости и воспалительных клеток в лимфатическую сосудистую сеть и тем самым удаление из воспаленной ткани (4).Кроме того, лимфатические сосуды имеют решающее значение для иммунного надзора, поскольку они служат основными транспортными путями для клеток и медиаторов воспаления в лимфатические узлы, где устанавливаются иммунные ответы.

Наиболее подробно описанная сигнальная ось, участвующая в лимфатическом расширении и развитии, состоит из рецептора 3 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-3) и его лигандов VEGF-C и VEGF-D. VEGFR-3 является частью семейства рецепторных тирозинкиназ и широко экспрессируется в эндотелиальных клетках сосудов во время эмбрионального развития, но становится сильно ограниченным лимфатическими эндотелиальными клетками (LEC) во взрослом организме в физиологических условиях (5).

VEGF-C является основным лигандом VEGFR-3 и индуцирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток (6, 7). Он подвергается обширному посттрансляционному протеолитическому процессингу, который также регулирует связывающие свойства молекулы. Полностью процессированный VEGF-C связывает VEGFR-3 и, хотя и с более низким сродством, VEGFR-2 (8). Мутированная форма VEGF-C, в которой цистеин 156 заменен серином (VEGF-C156Ser), избирательно связывает VEGFR-3 (9).

VEGF-D индуцирует пролиферацию эндотелиальных клеток (10).У мышей VEGF-D связывает исключительно VEGFR-3, тогда как полностью процессированный человеческий VEGF-D может также связывать VEGFR-2 (11).

Для изучения роли лимфатических сосудов в различных патологиях были созданы различные линии мышей с модифицированной осью передачи сигналов VEGFR-3. У мышей K14-VEGF-C сверхэкспрессируется VEGF-C под контролем промотора кератина-14, что приводит к повышенным уровням фактора роста в коже и расширению кожной лимфатической сосудистой сети (12). Подобная лимфатическая гиперплазия наблюдалась у мышей, трансгенных по VEGF-D (K14-VEGF-D) (13).Напротив, у мышей, сверхэкспрессирующих растворимую форму VEGFR-3 в коже (мыши K14-VEGFR-3-Ig), отсутствуют дермальные лимфатические сосуды, и у них развиваются отеки на ступнях и коже (14).

Помимо стимулирования или ингибирования расширения лимфатических сосудов, клиренс лимфатических сосудов регулируется различными сигналами. Эффективность дренажа зависит от проницаемости сосудов и насосной активности лимфатических сосудов. Медиаторы, индуцирующие повышенную проницаемость лимфатических сосудов, включают TNF-α, IL-1β, гистамин и ось VEGF-C / VEGFR-3 (15-17).Лимфатические сокращения и, следовательно, перекачивание крови негативно регулируются различными медиаторами воспаления, включая простагландины, гистамин и оксид азота (NO), в то время как VEGF-C оказывает усиливающее действие (18–21). NO регулирует функцию лимфатических сосудов, воздействуя на лимфатические гладкомышечные клетки, что приводит к расширению сосудов. Он постоянно вырабатывается эндотелиальной синтазой оксида азота (eNOS) в физиологических условиях. Однако при воспалении его уровни повышаются из-за более высокой экспрессии индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) на иммунных клетках и воспаленном эндотелии, что связано с уменьшением частоты лимфатических сокращений (22).

Лимфатическая сосудистая сеть при воспалительных заболеваниях

Воспаление кожи

Широкий спектр кожных патологий, включая псориаз, атопический дерматит, розацеа и УФ-повреждение, характеризуется выраженным и часто длительным воспалением. Лимфатическая сосудистая сеть на воспаленной коже часто отклоняется от нормы; например, в псориатических бляшках человека лимфатические сосуды расширены и извиты (23-25). Тем не менее, нарушение регуляции лимфатической системы при заболевании человека привлекло сравнительно мало внимания.

Было создано множество моделей мышей для облегчения изучения этих заболеваний в целом и роли лимфатической сосудистой сети в частности. Распространенной моделью являются трансгенные мыши K14-VEGF-A, которые сверхэкспрессируют VEGF-A под контролем промотора кератина-14, что приводит к хронически повышенным уровням указанного фактора роста в коже и сопутствующему расширению протекающей сосудистой сети. У гомозиготных мышей спонтанно развивается хроническое воспаление кожи в возрасте 6 месяцев (26).У гемизиготных мышей контактный сенсибилизатор (например, оксазолон) может использоваться для запуска реакции контактной гиперчувствительности (CHS), приводящей к аналогичному хроническому воспалительному заболеванию кожи (24).

У мышей дикого типа воспаление кожи может быть вызвано индукцией CHS, воздействием UVB-излучения, инъекцией бактериальных антигенов, таких как LPS, или применением провоспалительных агентов, таких как тетрадеканоилфорболацетат (TPA) или имиквимод (27).

Используя эти модели, воспаление кожи было тщательно изучено на мышах, и было продемонстрировано, что лимфатическая сосудистая сеть функционально нарушена в облученной УФ-В и хронически воспаленной коже уха.Синий Эванса, введенный в воспаленную кожу, окрашивал сильно расширенные лимфатические сосуды, которые были чрезвычайно неплотными, что указывало на снижение дренажной способности (1).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалении кожи

Активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления кожи была связана со снижением тяжести заболевания (резюмировано в). У мышей K14-VEGF-A, которые были скрещены с мышами K14-VEGF-C и которые подвергались хроническому CHS кожи уха, лимфатическая сосудистая сеть была расширена и воспаление, что оценивалось по образованию отека, инфильтрату воспалительных клеток и изменению эпидермального слоя. пролиферация или дифференцировка была значительно снижена по сравнению с контрольными воспаленными мышами K14-VEGF-A.Поразительно, что расширение сосудов сопровождалось улучшением функции лимфатического клиренса. Местные инъекции VEGF-C156Ser имели аналогичные эффекты по облегчению заболевания, указывая на то, что VEGFR-3, а не VEGFR-2-опосредованная передача сигналов в основном ответственна за наблюдаемые противовоспалительные эффекты (28). В соответствии с этим наблюдением, местные инъекции VEGF-C156Ser также вызывали сильный лимфангиогенный ответ и уменьшали воспалительный отек уха и инфильтрацию CD11b-положительных иммунных клеток при воспалении кожи уха, облученном УФ-В (32).

Таблица 1

Эффекты стимуляции лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Эти результаты согласуются с другим исследованием, изучающим роль макрофагов и лимфатических сосудов в кожном воспалении.Мыши K14-VEGF-C, которые были подвержены вызванному липополисахаридом (LPS) или липотейхоевой кислотой (LTA) / мурамилдипептидом (MDP) воспалению кожи, представленное расширенной дермальной и лимфатической сосудистой сетью. Кроме того, уменьшились воспалительный отек тканей и покраснение кожи. Хотя не было обнаружено различий в клиренсе FITC-декстрана, миграция воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы и дренаж флуоресцентно меченого антигена значительно ускорились у мышей K14-VEGF-C.Эти эффекты, по-видимому, зависят от макрофагов, поскольку опосредованное клодронатом истощение этих клеток снижает лимфангиогенез и замедляет разрешение воспаления (29). Об усилении лимфодренажной функции из-за лимфатической стимуляции также сообщалось в других исследованиях, например, после повторного нанесения TPA на кожу спины трансгенных мышей K14-VEGF-C, у которых был выведен специфичный для лимфатических сосудов индикатор в ближнем инфракрасном диапазоне. быстрее, чем у мышей дикого типа (30). Точно так же в исследовании острого воспаления кожи у трансгенных мышей K14-VEGF-C и, в меньшей степени, K14-VEGF-D улучшился клиренс синего Эванса из кожи уха, облученной УФ-В (31).Более того, у этих мышей также было меньше воспалительного отека и уменьшилось утолщение эпидермиса при воспалении кожи, вызванном оксазолоном и УФ-В. Снижение воспаления в целом было более выраженным у трансгенных мышей VEGF-C, чем у трансгенных животных VEGF-D, что указывает на более сильные противовоспалительные эффекты VEGF-C (31).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалении кожи

В отличие от стимуляции лимфатической сосудистой сети, в нескольких исследованиях было показано, что ингибирование лимфатических сосудов усугубляет воспаление кожи (суммировано в).Опосредованное антителами блокирование VEGFR-3 резко снижает количество лимфатических сосудов в воспаленной коже уха мышей K14-VEGF-A во время реакции CHS. В то же время набухание тканей, утолщение эпидермиса, пролиферация кератиноцитов и количество CD8- и CD11b-положительных клеток были значительно увеличены, что указывает на более тяжелый воспалительный фенотип. Интересно, что блокирование только VEGFR-2 или в комбинации с VEGFR-3 облегчает воспаление, указывая на то, что опосредованное VEGFR-2 ингибирование кровеносных сосудов полезно при воспалении кожи и перевешивает пагубные эффекты ингибирования VEGFR-3 (28).Точно так же аденовирусная сверхэкспрессия растворимого VEGFR-3 сильно снижает лимфангиогенез у мышей, подвергающихся LPS- или LTA / MDP-индуцированному воспалению кожи, что приводит к замедленному разрешению воспаления, более медленному клиренсу FITC-декстрана, а также LPS, меченного FITC, и снижению миграция воспалительных клеток из кожи в дренирующие лимфатические узлы (29). Системное, опосредованное антителами ингибирование VEGFR-3 также привело к увеличению образования отека и увеличению числа CD11b-положительных клеток в коже уха, облученной УФ-В (36).

Таблица 2

Эффекты ингибирования лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Воспалительное заболевание кишечника

Термин воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) включает болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) ), для которых характерно хроническое воспаление пищеварительного тракта.В то время как ЯК обычно поражает толстую кишку и проявляется поверхностными изъязвлениями слизистой и подслизистой оболочки, БК может возникать в любом месте желудочно-кишечного тракта и часто вызывает трансмуральное воспаление. Как и в случае воспаления кожи, исследования долгое время были сосредоточены на изменениях в сосудистой сети крови, и VEGF-A был предложен в качестве важного медиатора ВЗК (39, 40).

У людей, страдающих ВЗК, обычно наблюдаются лимфангиогенез, обструкция лимфатических сосудов, дилатация и подслизистый отек (41–44), а аномалии лимфатической сосудистой сети уже были выявлены во время первоначальной характеристики БК (45).Помимо морфологических изменений, снижается функциональность лимфатических сосудов, связанных с ВЗК. Исследование с участием пациентов с БК использовало инъекции окрашивающего лимфатические сосуды красителя Patent Blue V в воспаленную толстую кишку и продемонстрировало морфологические аберрации и функциональные нарушения лимфатической сосудистой сети, которые могли быть коррелированы с тяжестью заболевания. Поразительно, что после хирургического вмешательства и регресса воспаления внешний вид лимфатических сосудов вернулся к нормальному, что указывает на то, что функция лимфатических сосудов может быть вовлечена в патогенез ВЗК у людей (46).В соответствии с этим, более низкая плотность лимфатических сосудов может быть связана с повышенным риском рецидива БК (47).

Множество исследований было выполнено на мышах с ВЗК, двумя наиболее часто используемыми являются мыши с нокаутом IL-10 и колит, индуцированный декстрансульфатом натрия (DSS). У мышей с дефицитом ИЛ-10 спонтанно развивается колит в возрасте 10–12 недель, скорее всего, из-за отсутствия противовоспалительной и иммунодепрессивной активности ИЛ-10 (48, 49).

Колит, вызванный DSS, основан на введении детергента DSS в питьевую воду, который повреждает эпителий кишечника, наиболее сильно в дистальном отделе толстой кишки, и ставит под угрозу его барьерную функцию, делая нижележащую ткань доступной для бактерий и связанных веществ.Чтобы смоделировать острое воспаление, мышам обычно дают DSS в течение определенного времени (например, недели), при хроническом воспалении мыши получают несколько циклов DSS и периодическую регулярную питьевую воду (50, 51).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Подобно воспалению кожи, индукция лимфатической сосудистой сети обычно коррелирует со снижением тяжести воспаления (суммировано в).

У мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, перенесших DSS-индуцированный колит, аденовирусная доставка VEGF-C значительно увеличивала плотность лимфатических сосудов и была связана с уменьшением потери массы тела и тяжести заболевания, что оценивалось по консистенции и наличию стула. отсутствие каловой крови.Более того, гистологические анализы выявили уменьшение отека подслизистой ткани и инфильтрации воспалительных клеток, в то время как пролиферация LEC была значительно увеличена. Количественная оценка клиренса синего Эванса из воспаленной ткани дистального отдела толстой кишки показала усиление лимфодренажной функции, что также отражалось в улучшенном клиренсе флуоресцентно меченых гранул, покрытых антигеном, и увеличенной миграции воспалительных клеток из воспаленной ткани в дренирующие лимфатические узлы. Подобно наблюдениям при воспалении кожи, истощение макрофагов клодронатом в значительной степени отменяет защитные эффекты VEGF-C (33).Было высказано предположение, что VEGF-C может влиять на баланс цитокинов в воспаленной толстой кишке. Действительно, экспериментов in vitro показали, что VEGF-C индуцирует повышающую регуляцию IL-10 макрофагами, происходящими из костного мозга (33). В соответствии с этим, повышенные уровни IL-10 в сочетании со снижением IL-9, что связано с нарушением кишечного барьера, были зарегистрированы при лечении аденовирусным введением VEGF-C у мышей, перенесших DSS-индуцированный колит (52, 53).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Блокирование VEGFR-3 привело к обострению колита у мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, получавших DSS, с точки зрения гистологической оценки (суммировано в).Животные обеих моделей демонстрировали сильно сниженную плотность лимфатических сосудов и пролиферацию LEC при ингибировании VEGFR-3. В то же время лимфатический клиренс синего Эванса и бактериального антигена, а также мобилизация воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы были значительно снижены (33).

В другом независимом исследовании мышей с нокаутом IL-10 лечили блокирующими антителами к VEGFR-3. Это привело к увеличенным и извитым лимфатическим сосудам в толстой кишке, усилению отека подслизистой оболочки и более высокой инфильтрации лейкоцитов в воспаленной ткани, а также к более высокой оценке тяжести заболевания (37).

Ревматоидный артрит

Ревматоидный артрит (РА) — хроническое воспалительное заболевание, поражающее суставы и характеризующееся эпизодическими обострениями (54). В своей хронической стадии РА обычно ассоциируется с лимфаденопатией и снижением лимфодренажной функции, что показано, например, путем отслеживания оттока радиоактивно меченного альбумина, введенного внутрикожно, из предплечья (55). Лимфангиогенез также часто наблюдается в суставах пациентов с РА и был воспроизведен на мышиных моделях этого заболевания (56, 57).

Обычно используемые мышиные модели ревматоидного артрита включают трансгенных мышей TNF-α и мышей K / B × N. Первые сверхэкспрессируют человеческий TNF-α и спонтанно развивают хроническое прогрессирующее воспаление суставов в возрасте ~ 4 недель (58). Мыши K / B × N моделируют аутоиммунный аспект RA и основаны на линии мышей, трансгенной по рецептору Т-клеток, специфичному для бычьей рибонуклеазы. После размножения на фоне NOD случайное распознавание антигена, производного от NOD, вызывает начало воспаления суставов через 4 недели после рождения (59).

Лимфатическая функция в основном изучалась у этих животных, и была предложена двухфазная модель [обзор в (60)]. В начальной фазе «расширения» во время воспаления суставов лимфангиогенез и увеличение подколенных лимфатических узлов с усилением или без увеличения сокращений лимфатических сосудов ограничивают воспалительную реакцию (57, 61, 62). Во время следующей фазы «коллапса» подколенные лимфатические узлы сжимаются, а сокращение лимфатических сосудов, а также лимфодренажная функция значительно снижаются.В то же время воспаление суставов усиливается (61, 63–65). Блокирование передачи сигналов TNF-α привело к усилению лимфатических сокращений и уменьшению воспаления суставов (66).

Подобные изменения характеристик лимфатических узлов также были зарегистрированы у пациентов-людей, где гипертрофия лимфатических узлов могла наблюдаться у подавляющего большинства пациентов, страдающих активным РА, в то время как у здоровых людей и пациентов в стадии ремиссии изменений лимфатических узлов не было (67).

Стимуляция лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Стимуляция лимфатической сосудистой сети была связана со снижением тяжести заболевания в моделях РА на животных (суммировано в).Аденоассоциированная вирусная (AAV) доставка VEGF-C в воспаленные голеностопные суставы 6-недельных трансгенных мышей TNF-α частично обратила вспять связанное с воспалением увеличение синовиального объема и значительно улучшила подвижность ног. Гистологический анализ показал, что у мышей, получавших VEGF-C, деструкция хрящей и костей была меньше, чем у животных, которым вводили контрольный вектор. При хроническом артрите (мыши в возрасте 5 месяцев) лимфатический дренаж индоцианинового зеленого (ICG) из подушечек лап был сильно снижен у трансгенных TNF-α по сравнению с мышами дикого типа.AAV-опосредованная доставка VEGF-C значительно улучшила выведение ICG из лап и увеличила количество лимфатических сосудов в паннусе воспаленного сустава (34).

В альтернативном подходе, основанном на наблюдении, что повышенные уровни NO при воспалении уменьшают лимфатическую перекачку, функция лимфатических сосудов изучалась с использованием ингибирования NOS. Местное применение L-N6- (1-иминоэтил) лизин-5-тетразоламида (L-NIL), умеренно селективного ингибитора iNOS (68), у трансгенных мышей TNF-α с разрушенными лимфатическими узлами восстановило лимфатические сокращения и значительно улучшило Транспорт ICG от подушечки стопы к подколенным лимфатическим узлам, в то время как метиловый эфир Nω-нитро-1-аргинина (L-NAME), неспецифический ингибитор как eNOS, так и iNOS, не был связан с положительными эффектами (35).Хотя влияние на тяжесть заболевания у этих мышей в исследовании не оценивалось, оно предоставляет доказательства того, что избирательное ингибирование iNOS может предложить альтернативный и клинически значимый подход к терапии РА.

Ингибирование лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Ингибирование лимфатической сосудистой сети привело к усилению воспаления на мышиных моделях артрита (суммировано в). Введение трансгенным мышам TNF-α, у которых развилось воспаление суставов, с антителом, блокирующим VEGFR-3, в течение 2 месяцев значительно уменьшило количество лимфатических капилляров в дренирующих подколенных лимфатических узлах и воспаленных лодыжках.Блокирование VEGFR-3 также усугубляло воспаление коленных и голеностопных суставов, поскольку увеличение синовиального объема с течением времени, а также его абсолютный размер были повышены у этих животных по сравнению с контрольными животными, получавшими IgG. Точно так же гистологический анализ срезов, окрашенных гематоксилином-эозином, выявил обострение воспаления после ингибирования VEGFR-3. Подобно эффектам, наблюдаемым при хроническом воспалении кожи, блокирование VEGFR-2 было связано со снижением воспалительной реакции, что было оценено с помощью синовиального объема и гистологической оценки.Функция лимфодренажа, оцениваемая путем отслеживания сигнала ICG в лапах и дренирования подколенных лимфатических узлов после инъекции в подушечку лапы, резко снижалась при блокировании VEGFR-3 (38).

Влияние медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть

Воспалительный лимфангиогенез в основном опосредуется VEGF-A и VEGF-C, которые продуцируются кератиноцитами и стромальными клетками, такими как фибробласты, а также иммунными клетками, в первую очередь макрофагами (69–71) . Действительно, было обнаружено, что несколько медиаторов воспаления индуцируют транскрипцию VEGF-C (72–74).

Макрофаги имеют решающее значение, как показано на модели воспаления кожи, вызванного ВЗК и ЛПС, где истощение макрофагов усугубляет воспаление (29, 33). Хотя VEGF важны для лимфангиогенеза, вызванного воспалением, существует множество дополнительных факторов. Например, было показано, что IL-17, ключевой цитокин в патогенезе псориаза, индуцирует лимфангиогенез in vitro и в микрокарманках роговицы (75), а IL-8 способствует лимфангиогенезу в экспериментах на культуре клеток и на модели животных. лимфедема (76).Точно так же ингибирование TGF-β, который опосредует противовоспалительные эффекты, поддерживало лимфангиогенез на мышиной модели перитонита и лимфедемы (77, 78). В соответствии с этим цитокины, характерные для клеток T _H 2, такие как IL-4 и IL-13, которые часто связаны с разрешением воспаления, ингибируют лимфангиогенез (79). Интересно, что несколько медиаторов воспаления обладают антилимфангиогенной активностью. Интерферон-γ (IFN-γ), который продуцируется активированными Т-клетками, снижает образование лимфатических сосудов в лимфатических эндотелиальных клетках человека и мыши in vitro , а также в лимфатических узлах мыши (15, 80).Точно так же TNF-α ингибировал образование капилляров и пролиферацию LEC мыши, в то время как IL-1β не оказывал стойкого воздействия на пролиферацию, но снижал барьерную функцию LEC (15). Действительно, медиаторы воспаления не только влияют на лимфангиогенез, но и напрямую влияют на лимфатическую функцию. Простагландины, IL-1β, IL-6 и TNF-α снижают частоту лимфатической помпы (81, 82). Аналогичным образом медиаторы воспаления влияют на проницаемость лимфатических сосудов, что было продемонстрировано in vitro путем оценки влияния широкого спектра медиаторов воспаления на монослои лимфатических эндотелиальных клеток крыс, где IL-6, TNF-α и IFN-γ резко увеличивали проницаемость. , вероятно, за счет снижения экспрессии эндотелия сосудов (VE) -кадгерина (83).Немногие исследования изучали проницаемость лимфатических сосудов in vivo , но результаты тех, которые показали нарушение барьерной функции, а также выраженную неплотность, сообщили о VEGF-A как важном посреднике этих эффектов, возможно, посредством передачи сигналов через VEGFR-2 (1, 84 ).

Важно учитывать, что цитокины и факторы роста часто обладают плейотропным действием, что затрудняет различение прямых и косвенных механизмов. Например, сообщалось, что IL-17 индуцирует экспрессию VEGF-D, тем самым косвенно запуская лимфангиогенез (75).Широкий спектр сигнальных молекул, участвующих в воспалении, а также их различные и часто плейотропные эффекты на лимфатическую сосудистую сеть приводят к очень сложной сети сигналов, которая все еще не полностью изучена.

Выводы

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой решающего, хотя часто недооцененного участника воспаления. Лимфатические сосуды служат основным транспортным путем для медиаторов воспаления, жидкости, антигена и иммунных клеток, таким образом играя ключевую роль в инициации и разрешении воспаления.Действительно, было спорно, способствует ли расширение лимфатического эндотелия воспалению за счет облегчения транспорта лейкоцитов в лимфатические узлы и усиления иммунных ответов, или же лимфатические сосуды поддерживают разрешение воспаления путем отвода медиаторов воспаления и клеток из места воспаления. Однако в последние годы в ряде исследований, подробно описанных выше, сообщалось об уменьшении тяжести воспаления после активации и / или расширения лимфатической сосудистой сети (изображенной для воспаления кожи), что указывает на то, что продвижение лимфатической сосудистой сети поддерживает разрешение воспаления и может представлять собой действительный терапевтический подход.Однако следует учитывать, что передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3 сама по себе может также учитывать некоторые противовоспалительные эффекты, наблюдаемые у трансгенных мышей VEGF-C, поскольку было показано, что она снижает выработку провоспалительных цитокинов. и защитить мышей от септического шока (85).

Эффекты стимуляции или ингибирования лимфатических сосудов при воспалении кожи. Воспаленная кожа проявляется утолщением эпидермиса, отеком и инфильтрацией воспалительных лейкоцитов (например, CD8-положительных клеток или макрофагов и гранулоцитов).Стимуляция лимфатической сосудистой сети снимает воспаление, уменьшает отек, утолщение эпидермиса и воспалительную инфильтрацию, улучшая лимфодренаж, тем самым снижая количество воспалительных клеток в воспаленной коже. Угнетение лимфатической сосудистой сети усугубляет воспаление и снижает лимфатический клиренс.

Интересно, что на лимфатическую сосудистую сеть также влияют установленные стандартные методы лечения воспалительных заболеваний, например, при РА, где блокирование TNF-α приводило к усилению лимфангиогенного ответа и увеличению лимфатических сокращений в воспаленной ткани (66, 86 ).Другие методы лечения, направленные на блокировку определенных цитокинов (например, IL-17 при псориазе), также могут частично оказывать противовоспалительное действие, модулируя лимфатическую сосудистую сеть. Любопытно, что некоторые противовоспалительные средства связаны с антилимфангиогенной активностью. Глюкокортикоиды снижают лимфангиогенез при воспалении роговицы и хроническом воспалении дыхательных путей, опосредованном инфекцией M. pulmonis (87, 88). Кроме того, простагландин E2, биосинтез которого ингибируется нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП), блокирующими циклооксигеназу (ЦОГ), индуцирует экспрессию VEGF-C и лимфангиогенез при раке легких (73).Соответственно, ингибирование ЦОГ-2 снижает индуцированный опухолью лимфангиогенез (89). Возможное объяснение этих результатов может заключаться в том, что сильнодействующие терапевтические агенты подавляют воспаление достаточно сильно, чтобы также уменьшить сопутствующий лимфангиогенез, вызванный воспалением. Более того, хотя простагландин E2 препятствует расширению лимфатических сосудов, также сообщалось, что он подавляет лимфатическую функцию (81). Следовательно, глюкокортикоиды и НПВП могут улучшить лимфатический клиренс, несмотря на снижение лимфангиогенеза.Однако для тщательного изучения этих возможностей необходимы дальнейшие исследования.

Важно учитывать, что иммуномодулирующие свойства лимфатического эндотелия, которым в последнее десятилетие уделяется все больше внимания, могут хотя бы частично объяснить наблюдаемые противовоспалительные эффекты индукции лимфатических сосудов. Хорошим примером является рецептор D6, который высоко экспрессируется лимфатическими эндотелиальными клетками и поглощает воспалительные цитокины. Мыши с дефицитом D6 страдали от более серьезного кожного воспаления и колита по сравнению с животными дикого типа (90, 91), следовательно, лимфатическое расширение может повышать уровни D6 и, соответственно, снижать уровни медиаторов воспаления в воспаленной ткани, что приводит к снижению тяжесть заболевания.Однако иммуномодулирующая роль лимфатической сосудистой сети выходит за рамки этого обзора.

Хотя VEGF-C был связан с противовоспалительным действием при различных заболеваниях, как описано выше, его биологические роли очень сложны и могут зависеть от органов и болезней. Например, в условиях экспериментального ожирения трансгенно сверхэкспрессированный VEGF-C индуцировал провоспалительный хемотаксис макрофагов, увеличивал прибавку в весе и ухудшал метаболические параметры, такие как инсулинорезистентность (92).Напротив, блокада VEGF-C и VEGF-D за счет сверхэкспрессии растворимой формы VEGFR-3 снижает инфильтрацию макрофагов и улучшает чувствительность к инсулину при ожирении, вызванном диетой (93). Аналогичным образом, в исследованиях опухолей сообщалось, что VEGF-C индуцирует лимфангиогенез опухоли и стимулирует миграцию макрофагов (94), что может объяснить наблюдаемое увеличение метастазов опухоли у трансгенных мышей VEGF-C (95).

Применение VEGF-C при этих заболеваниях может быть контрпродуктивным, поэтому эти результаты подчеркивают сложность биологии VEGF-C и подчеркивают необходимость тщательной оценки возможных положительных и вредных эффектов VEGF-C при отдельных патологиях.

Принимая во внимание все доступные данные, индукция лимфангиогенеза и активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления, по-видимому, представляет собой мощный терапевтический подход. Поэтому поразительно, что эта стратегия не была изучена более тщательно, не говоря уже о клинической эксплуатации. Основным препятствием было отсутствие клинически осуществимых систем доставки лимфангиогенных факторов. В недавнем исследовании, однако, был охарактеризован целевой слитый белок F8-VEGF-C, который специфически накапливается в воспаленной ткани, и показано, что он снижает воспаление на двух моделях кожного воспаления на мышах, возможно, заполняя этот терапевтический пробел (96).

Вклад авторов

СС разработал и написал рукопись. MD разработал и отредактировал рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Финансирование. Работа в лаборатории авторов поддержана грантом Швейцарского национального научного фонда 310030_166490 и грантом Совета перспективных исследований LYVICAM.

Ссылки

Воспаление и лимфатическая функция

Front Immunol.2019; 10: 308.

Институт фармацевтических наук, Швейцарский федеральный технологический институт, ETH Zurich, Цюрих, Швейцария

Отредактировал: Бет Энн Тамбурини, Университет Колорадо, Денвер, США

Рецензент: София Ран, Университет Южного Иллинойса Школа медицины, США; Гирдхари Лал, Национальный центр клеточных исследований (NCCS), Индия

Эта статья была отправлена ​​в раздел «Иммунологическая толерантность и регулирование» журнала «Границы в иммунологии»

Поступила в редакцию 1 ноября 2018 г .; Принята в печать 6 февраля 2019 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY). Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания автора (авторов) и правообладателя (ов) и ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале в соответствии с принятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Abstract

Лимфатическая сосудистая сеть играет решающую роль в регуляции воспалительной реакции, влияя на дренаж экстравазированной жидкости, медиаторов воспаления и лейкоцитов. Лимфатические сосуды значительно увеличиваются в воспаленной ткани и проявляют повышенную протекаемость, что указывает на снижение функциональности. Вмешательство в лимфатическое расширение путем блокирования сигнальной оси сосудистого эндотелиального фактора роста С (VEGF-C) / рецептора 3 сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGFR-3) обостряет воспаление в различных моделях заболеваний, включая воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), ревматоидный артрит и воспаление кожи.Напротив, стимуляция лимфатической сосудистой сети, например, посредством трансгенной или вирусной сверхэкспрессии, а также местных инъекций VEGF-C, как было показано, снижает тяжесть воспаления на моделях ревматоидного артрита, воспаления кожи и ВЗК. Поразительно, что индуцированное расширение лимфатической сосудистой сети улучшает лимфатическую функцию, что оценивается по оттоку красителей, флуоресцентных индикаторов или воспалительных клеток и меченых антигенов. На дренажные характеристики лимфатических сосудов влияют проницаемость сосудов и насосная активность, на которые влияют передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3, а также несколько медиаторов воспаления, включая TNF-α, IL-1β и оксид азота.Принимая во внимание положительные эффекты активации лимфатических сосудов при воспалении, введение пролимфангиогенных факторов, таких как VEGF-C, предпочтительно целенаправленно, специфично для участка воспаления, представляет собой многообещающий терапевтический подход в лечении воспалительных патологий.

Ключевые слова: лимфатические сосуды, лимфангиогенез, воспаление, воспалительное заболевание кишечника, артрит, псориаз, кожа, медиаторы воспаления

Введение

Воспаление — это защитная реакция организма против патогенов или раздражителей.Он характеризуется пятью основными симптомами: рубцом (покраснение), калорией (повышенное тепло), опухолью (отек), dolor (боль) и functio laesa (нарушение функции), которые в основном опосредованы расширением и активацией кровеносных сосудов. . Воспаление обычно связано с образованием новых кровеносных (ангиогенез) и лимфатических (лимфангиогенез) сосудов из уже существующих сосудистых сетей. Интересно, что хотя активация кровеносных сосудов, как сообщалось, усугубляет тяжесть воспаления на различных моделях заболеваний (1–3), лимфатические сосуды, как правило, оказывают положительное влияние, возможно, за счет улучшения клиренса экстравазированной жидкости, что снижает образование отеков. и уровни провоспалительных медиаторов, а также количество иммунных клеток.

В этом обзоре представлен обзор исследований, изучающих роль лимфатического расширения и функции при распространенных воспалительных заболеваниях, таких как воспаление кожи, воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и ревматоидный артрит (РА). Кроме того, описаны известные эффекты медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть и широко используемые модели мышей.

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой иерархически структурированный односторонний контур, состоящий из начальных капилляров, которые не имеют непрерывной базальной мембраны и покрытия гладкомышечных клеток, стекающие в более крупные, покрытые гладкомышечными клетками коллекторы и, в конечном счете, лимфатические узлы.В условиях воспаления критически важна лимфатическая система, поскольку она необходима для обеспечения гомеостаза тканевой жидкости путем дренирования большего количества экстравазированной жидкости, происходящей из все более протекающих воспалительных кровеносных сосудов. Действительно, было обнаружено, что повышенное давление интерстициальной жидкости приводит к расширению начальных лимфатических сосудов, что облегчает проникновение жидкости и воспалительных клеток в лимфатическую сосудистую сеть и тем самым удаление из воспаленной ткани (4).Кроме того, лимфатические сосуды имеют решающее значение для иммунного надзора, поскольку они служат основными транспортными путями для клеток и медиаторов воспаления в лимфатические узлы, где устанавливаются иммунные ответы.

Наиболее подробно описанная сигнальная ось, участвующая в лимфатическом расширении и развитии, состоит из рецептора 3 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-3) и его лигандов VEGF-C и VEGF-D. VEGFR-3 является частью семейства рецепторных тирозинкиназ и широко экспрессируется в эндотелиальных клетках сосудов во время эмбрионального развития, но становится сильно ограниченным лимфатическими эндотелиальными клетками (LEC) во взрослом организме в физиологических условиях (5).

VEGF-C является основным лигандом VEGFR-3 и индуцирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток (6, 7). Он подвергается обширному посттрансляционному протеолитическому процессингу, который также регулирует связывающие свойства молекулы. Полностью процессированный VEGF-C связывает VEGFR-3 и, хотя и с более низким сродством, VEGFR-2 (8). Мутированная форма VEGF-C, в которой цистеин 156 заменен серином (VEGF-C156Ser), избирательно связывает VEGFR-3 (9).

VEGF-D индуцирует пролиферацию эндотелиальных клеток (10).У мышей VEGF-D связывает исключительно VEGFR-3, тогда как полностью процессированный человеческий VEGF-D может также связывать VEGFR-2 (11).

Для изучения роли лимфатических сосудов в различных патологиях были созданы различные линии мышей с модифицированной осью передачи сигналов VEGFR-3. У мышей K14-VEGF-C сверхэкспрессируется VEGF-C под контролем промотора кератина-14, что приводит к повышенным уровням фактора роста в коже и расширению кожной лимфатической сосудистой сети (12). Подобная лимфатическая гиперплазия наблюдалась у мышей, трансгенных по VEGF-D (K14-VEGF-D) (13).Напротив, у мышей, сверхэкспрессирующих растворимую форму VEGFR-3 в коже (мыши K14-VEGFR-3-Ig), отсутствуют дермальные лимфатические сосуды, и у них развиваются отеки на ступнях и коже (14).

Помимо стимулирования или ингибирования расширения лимфатических сосудов, клиренс лимфатических сосудов регулируется различными сигналами. Эффективность дренажа зависит от проницаемости сосудов и насосной активности лимфатических сосудов. Медиаторы, индуцирующие повышенную проницаемость лимфатических сосудов, включают TNF-α, IL-1β, гистамин и ось VEGF-C / VEGFR-3 (15-17).Лимфатические сокращения и, следовательно, перекачивание крови негативно регулируются различными медиаторами воспаления, включая простагландины, гистамин и оксид азота (NO), в то время как VEGF-C оказывает усиливающее действие (18–21). NO регулирует функцию лимфатических сосудов, воздействуя на лимфатические гладкомышечные клетки, что приводит к расширению сосудов. Он постоянно вырабатывается эндотелиальной синтазой оксида азота (eNOS) в физиологических условиях. Однако при воспалении его уровни повышаются из-за более высокой экспрессии индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) на иммунных клетках и воспаленном эндотелии, что связано с уменьшением частоты лимфатических сокращений (22).

Лимфатическая сосудистая сеть при воспалительных заболеваниях

Воспаление кожи

Широкий спектр кожных патологий, включая псориаз, атопический дерматит, розацеа и УФ-повреждение, характеризуется выраженным и часто длительным воспалением. Лимфатическая сосудистая сеть на воспаленной коже часто отклоняется от нормы; например, в псориатических бляшках человека лимфатические сосуды расширены и извиты (23-25). Тем не менее, нарушение регуляции лимфатической системы при заболевании человека привлекло сравнительно мало внимания.

Было создано множество моделей мышей для облегчения изучения этих заболеваний в целом и роли лимфатической сосудистой сети в частности. Распространенной моделью являются трансгенные мыши K14-VEGF-A, которые сверхэкспрессируют VEGF-A под контролем промотора кератина-14, что приводит к хронически повышенным уровням указанного фактора роста в коже и сопутствующему расширению протекающей сосудистой сети. У гомозиготных мышей спонтанно развивается хроническое воспаление кожи в возрасте 6 месяцев (26).У гемизиготных мышей контактный сенсибилизатор (например, оксазолон) может использоваться для запуска реакции контактной гиперчувствительности (CHS), приводящей к аналогичному хроническому воспалительному заболеванию кожи (24).

У мышей дикого типа воспаление кожи может быть вызвано индукцией CHS, воздействием UVB-излучения, инъекцией бактериальных антигенов, таких как LPS, или применением провоспалительных агентов, таких как тетрадеканоилфорболацетат (TPA) или имиквимод (27).

Используя эти модели, воспаление кожи было тщательно изучено на мышах, и было продемонстрировано, что лимфатическая сосудистая сеть функционально нарушена в облученной УФ-В и хронически воспаленной коже уха.Синий Эванса, введенный в воспаленную кожу, окрашивал сильно расширенные лимфатические сосуды, которые были чрезвычайно неплотными, что указывало на снижение дренажной способности (1).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалении кожи

Активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления кожи была связана со снижением тяжести заболевания (резюмировано в). У мышей K14-VEGF-A, которые были скрещены с мышами K14-VEGF-C и которые подвергались хроническому CHS кожи уха, лимфатическая сосудистая сеть была расширена и воспаление, что оценивалось по образованию отека, инфильтрату воспалительных клеток и изменению эпидермального слоя. пролиферация или дифференцировка была значительно снижена по сравнению с контрольными воспаленными мышами K14-VEGF-A.Поразительно, что расширение сосудов сопровождалось улучшением функции лимфатического клиренса. Местные инъекции VEGF-C156Ser имели аналогичные эффекты по облегчению заболевания, указывая на то, что VEGFR-3, а не VEGFR-2-опосредованная передача сигналов в основном ответственна за наблюдаемые противовоспалительные эффекты (28). В соответствии с этим наблюдением, местные инъекции VEGF-C156Ser также вызывали сильный лимфангиогенный ответ и уменьшали воспалительный отек уха и инфильтрацию CD11b-положительных иммунных клеток при воспалении кожи уха, облученном УФ-В (32).

Таблица 1

Эффекты стимуляции лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Эти результаты согласуются с другим исследованием, изучающим роль макрофагов и лимфатических сосудов в кожном воспалении.Мыши K14-VEGF-C, которые были подвержены вызванному липополисахаридом (LPS) или липотейхоевой кислотой (LTA) / мурамилдипептидом (MDP) воспалению кожи, представленное расширенной дермальной и лимфатической сосудистой сетью. Кроме того, уменьшились воспалительный отек тканей и покраснение кожи. Хотя не было обнаружено различий в клиренсе FITC-декстрана, миграция воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы и дренаж флуоресцентно меченого антигена значительно ускорились у мышей K14-VEGF-C.Эти эффекты, по-видимому, зависят от макрофагов, поскольку опосредованное клодронатом истощение этих клеток снижает лимфангиогенез и замедляет разрешение воспаления (29). Об усилении лимфодренажной функции из-за лимфатической стимуляции также сообщалось в других исследованиях, например, после повторного нанесения TPA на кожу спины трансгенных мышей K14-VEGF-C, у которых был выведен специфичный для лимфатических сосудов индикатор в ближнем инфракрасном диапазоне. быстрее, чем у мышей дикого типа (30). Точно так же в исследовании острого воспаления кожи у трансгенных мышей K14-VEGF-C и, в меньшей степени, K14-VEGF-D улучшился клиренс синего Эванса из кожи уха, облученной УФ-В (31).Более того, у этих мышей также было меньше воспалительного отека и уменьшилось утолщение эпидермиса при воспалении кожи, вызванном оксазолоном и УФ-В. Снижение воспаления в целом было более выраженным у трансгенных мышей VEGF-C, чем у трансгенных животных VEGF-D, что указывает на более сильные противовоспалительные эффекты VEGF-C (31).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалении кожи

В отличие от стимуляции лимфатической сосудистой сети, в нескольких исследованиях было показано, что ингибирование лимфатических сосудов усугубляет воспаление кожи (суммировано в).Опосредованное антителами блокирование VEGFR-3 резко снижает количество лимфатических сосудов в воспаленной коже уха мышей K14-VEGF-A во время реакции CHS. В то же время набухание тканей, утолщение эпидермиса, пролиферация кератиноцитов и количество CD8- и CD11b-положительных клеток были значительно увеличены, что указывает на более тяжелый воспалительный фенотип. Интересно, что блокирование только VEGFR-2 или в комбинации с VEGFR-3 облегчает воспаление, указывая на то, что опосредованное VEGFR-2 ингибирование кровеносных сосудов полезно при воспалении кожи и перевешивает пагубные эффекты ингибирования VEGFR-3 (28).Точно так же аденовирусная сверхэкспрессия растворимого VEGFR-3 сильно снижает лимфангиогенез у мышей, подвергающихся LPS- или LTA / MDP-индуцированному воспалению кожи, что приводит к замедленному разрешению воспаления, более медленному клиренсу FITC-декстрана, а также LPS, меченного FITC, и снижению миграция воспалительных клеток из кожи в дренирующие лимфатические узлы (29). Системное, опосредованное антителами ингибирование VEGFR-3 также привело к увеличению образования отека и увеличению числа CD11b-положительных клеток в коже уха, облученной УФ-В (36).

Таблица 2

Эффекты ингибирования лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Воспалительное заболевание кишечника

Термин воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) включает болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) ), для которых характерно хроническое воспаление пищеварительного тракта.В то время как ЯК обычно поражает толстую кишку и проявляется поверхностными изъязвлениями слизистой и подслизистой оболочки, БК может возникать в любом месте желудочно-кишечного тракта и часто вызывает трансмуральное воспаление. Как и в случае воспаления кожи, исследования долгое время были сосредоточены на изменениях в сосудистой сети крови, и VEGF-A был предложен в качестве важного медиатора ВЗК (39, 40).

У людей, страдающих ВЗК, обычно наблюдаются лимфангиогенез, обструкция лимфатических сосудов, дилатация и подслизистый отек (41–44), а аномалии лимфатической сосудистой сети уже были выявлены во время первоначальной характеристики БК (45).Помимо морфологических изменений, снижается функциональность лимфатических сосудов, связанных с ВЗК. Исследование с участием пациентов с БК использовало инъекции окрашивающего лимфатические сосуды красителя Patent Blue V в воспаленную толстую кишку и продемонстрировало морфологические аберрации и функциональные нарушения лимфатической сосудистой сети, которые могли быть коррелированы с тяжестью заболевания. Поразительно, что после хирургического вмешательства и регресса воспаления внешний вид лимфатических сосудов вернулся к нормальному, что указывает на то, что функция лимфатических сосудов может быть вовлечена в патогенез ВЗК у людей (46).В соответствии с этим, более низкая плотность лимфатических сосудов может быть связана с повышенным риском рецидива БК (47).

Множество исследований было выполнено на мышах с ВЗК, двумя наиболее часто используемыми являются мыши с нокаутом IL-10 и колит, индуцированный декстрансульфатом натрия (DSS). У мышей с дефицитом ИЛ-10 спонтанно развивается колит в возрасте 10–12 недель, скорее всего, из-за отсутствия противовоспалительной и иммунодепрессивной активности ИЛ-10 (48, 49).

Колит, вызванный DSS, основан на введении детергента DSS в питьевую воду, который повреждает эпителий кишечника, наиболее сильно в дистальном отделе толстой кишки, и ставит под угрозу его барьерную функцию, делая нижележащую ткань доступной для бактерий и связанных веществ.Чтобы смоделировать острое воспаление, мышам обычно дают DSS в течение определенного времени (например, недели), при хроническом воспалении мыши получают несколько циклов DSS и периодическую регулярную питьевую воду (50, 51).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Подобно воспалению кожи, индукция лимфатической сосудистой сети обычно коррелирует со снижением тяжести воспаления (суммировано в).

У мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, перенесших DSS-индуцированный колит, аденовирусная доставка VEGF-C значительно увеличивала плотность лимфатических сосудов и была связана с уменьшением потери массы тела и тяжести заболевания, что оценивалось по консистенции и наличию стула. отсутствие каловой крови.Более того, гистологические анализы выявили уменьшение отека подслизистой ткани и инфильтрации воспалительных клеток, в то время как пролиферация LEC была значительно увеличена. Количественная оценка клиренса синего Эванса из воспаленной ткани дистального отдела толстой кишки показала усиление лимфодренажной функции, что также отражалось в улучшенном клиренсе флуоресцентно меченых гранул, покрытых антигеном, и увеличенной миграции воспалительных клеток из воспаленной ткани в дренирующие лимфатические узлы. Подобно наблюдениям при воспалении кожи, истощение макрофагов клодронатом в значительной степени отменяет защитные эффекты VEGF-C (33).Было высказано предположение, что VEGF-C может влиять на баланс цитокинов в воспаленной толстой кишке. Действительно, экспериментов in vitro показали, что VEGF-C индуцирует повышающую регуляцию IL-10 макрофагами, происходящими из костного мозга (33). В соответствии с этим, повышенные уровни IL-10 в сочетании со снижением IL-9, что связано с нарушением кишечного барьера, были зарегистрированы при лечении аденовирусным введением VEGF-C у мышей, перенесших DSS-индуцированный колит (52, 53).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Блокирование VEGFR-3 привело к обострению колита у мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, получавших DSS, с точки зрения гистологической оценки (суммировано в).Животные обеих моделей демонстрировали сильно сниженную плотность лимфатических сосудов и пролиферацию LEC при ингибировании VEGFR-3. В то же время лимфатический клиренс синего Эванса и бактериального антигена, а также мобилизация воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы были значительно снижены (33).

В другом независимом исследовании мышей с нокаутом IL-10 лечили блокирующими антителами к VEGFR-3. Это привело к увеличенным и извитым лимфатическим сосудам в толстой кишке, усилению отека подслизистой оболочки и более высокой инфильтрации лейкоцитов в воспаленной ткани, а также к более высокой оценке тяжести заболевания (37).

Ревматоидный артрит

Ревматоидный артрит (РА) — хроническое воспалительное заболевание, поражающее суставы и характеризующееся эпизодическими обострениями (54). В своей хронической стадии РА обычно ассоциируется с лимфаденопатией и снижением лимфодренажной функции, что показано, например, путем отслеживания оттока радиоактивно меченного альбумина, введенного внутрикожно, из предплечья (55). Лимфангиогенез также часто наблюдается в суставах пациентов с РА и был воспроизведен на мышиных моделях этого заболевания (56, 57).

Обычно используемые мышиные модели ревматоидного артрита включают трансгенных мышей TNF-α и мышей K / B × N. Первые сверхэкспрессируют человеческий TNF-α и спонтанно развивают хроническое прогрессирующее воспаление суставов в возрасте ~ 4 недель (58). Мыши K / B × N моделируют аутоиммунный аспект RA и основаны на линии мышей, трансгенной по рецептору Т-клеток, специфичному для бычьей рибонуклеазы. После размножения на фоне NOD случайное распознавание антигена, производного от NOD, вызывает начало воспаления суставов через 4 недели после рождения (59).

Лимфатическая функция в основном изучалась у этих животных, и была предложена двухфазная модель [обзор в (60)]. В начальной фазе «расширения» во время воспаления суставов лимфангиогенез и увеличение подколенных лимфатических узлов с усилением или без увеличения сокращений лимфатических сосудов ограничивают воспалительную реакцию (57, 61, 62). Во время следующей фазы «коллапса» подколенные лимфатические узлы сжимаются, а сокращение лимфатических сосудов, а также лимфодренажная функция значительно снижаются.В то же время воспаление суставов усиливается (61, 63–65). Блокирование передачи сигналов TNF-α привело к усилению лимфатических сокращений и уменьшению воспаления суставов (66).

Подобные изменения характеристик лимфатических узлов также были зарегистрированы у пациентов-людей, где гипертрофия лимфатических узлов могла наблюдаться у подавляющего большинства пациентов, страдающих активным РА, в то время как у здоровых людей и пациентов в стадии ремиссии изменений лимфатических узлов не было (67).

Стимуляция лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Стимуляция лимфатической сосудистой сети была связана со снижением тяжести заболевания в моделях РА на животных (суммировано в).Аденоассоциированная вирусная (AAV) доставка VEGF-C в воспаленные голеностопные суставы 6-недельных трансгенных мышей TNF-α частично обратила вспять связанное с воспалением увеличение синовиального объема и значительно улучшила подвижность ног. Гистологический анализ показал, что у мышей, получавших VEGF-C, деструкция хрящей и костей была меньше, чем у животных, которым вводили контрольный вектор. При хроническом артрите (мыши в возрасте 5 месяцев) лимфатический дренаж индоцианинового зеленого (ICG) из подушечек лап был сильно снижен у трансгенных TNF-α по сравнению с мышами дикого типа.AAV-опосредованная доставка VEGF-C значительно улучшила выведение ICG из лап и увеличила количество лимфатических сосудов в паннусе воспаленного сустава (34).

В альтернативном подходе, основанном на наблюдении, что повышенные уровни NO при воспалении уменьшают лимфатическую перекачку, функция лимфатических сосудов изучалась с использованием ингибирования NOS. Местное применение L-N6- (1-иминоэтил) лизин-5-тетразоламида (L-NIL), умеренно селективного ингибитора iNOS (68), у трансгенных мышей TNF-α с разрушенными лимфатическими узлами восстановило лимфатические сокращения и значительно улучшило Транспорт ICG от подушечки стопы к подколенным лимфатическим узлам, в то время как метиловый эфир Nω-нитро-1-аргинина (L-NAME), неспецифический ингибитор как eNOS, так и iNOS, не был связан с положительными эффектами (35).Хотя влияние на тяжесть заболевания у этих мышей в исследовании не оценивалось, оно предоставляет доказательства того, что избирательное ингибирование iNOS может предложить альтернативный и клинически значимый подход к терапии РА.

Ингибирование лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Ингибирование лимфатической сосудистой сети привело к усилению воспаления на мышиных моделях артрита (суммировано в). Введение трансгенным мышам TNF-α, у которых развилось воспаление суставов, с антителом, блокирующим VEGFR-3, в течение 2 месяцев значительно уменьшило количество лимфатических капилляров в дренирующих подколенных лимфатических узлах и воспаленных лодыжках.Блокирование VEGFR-3 также усугубляло воспаление коленных и голеностопных суставов, поскольку увеличение синовиального объема с течением времени, а также его абсолютный размер были повышены у этих животных по сравнению с контрольными животными, получавшими IgG. Точно так же гистологический анализ срезов, окрашенных гематоксилином-эозином, выявил обострение воспаления после ингибирования VEGFR-3. Подобно эффектам, наблюдаемым при хроническом воспалении кожи, блокирование VEGFR-2 было связано со снижением воспалительной реакции, что было оценено с помощью синовиального объема и гистологической оценки.Функция лимфодренажа, оцениваемая путем отслеживания сигнала ICG в лапах и дренирования подколенных лимфатических узлов после инъекции в подушечку лапы, резко снижалась при блокировании VEGFR-3 (38).

Влияние медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть

Воспалительный лимфангиогенез в основном опосредуется VEGF-A и VEGF-C, которые продуцируются кератиноцитами и стромальными клетками, такими как фибробласты, а также иммунными клетками, в первую очередь макрофагами (69–71) . Действительно, было обнаружено, что несколько медиаторов воспаления индуцируют транскрипцию VEGF-C (72–74).

Макрофаги имеют решающее значение, как показано на модели воспаления кожи, вызванного ВЗК и ЛПС, где истощение макрофагов усугубляет воспаление (29, 33). Хотя VEGF важны для лимфангиогенеза, вызванного воспалением, существует множество дополнительных факторов. Например, было показано, что IL-17, ключевой цитокин в патогенезе псориаза, индуцирует лимфангиогенез in vitro и в микрокарманках роговицы (75), а IL-8 способствует лимфангиогенезу в экспериментах на культуре клеток и на модели животных. лимфедема (76).Точно так же ингибирование TGF-β, который опосредует противовоспалительные эффекты, поддерживало лимфангиогенез на мышиной модели перитонита и лимфедемы (77, 78). В соответствии с этим цитокины, характерные для клеток T _H 2, такие как IL-4 и IL-13, которые часто связаны с разрешением воспаления, ингибируют лимфангиогенез (79). Интересно, что несколько медиаторов воспаления обладают антилимфангиогенной активностью. Интерферон-γ (IFN-γ), который продуцируется активированными Т-клетками, снижает образование лимфатических сосудов в лимфатических эндотелиальных клетках человека и мыши in vitro , а также в лимфатических узлах мыши (15, 80).Точно так же TNF-α ингибировал образование капилляров и пролиферацию LEC мыши, в то время как IL-1β не оказывал стойкого воздействия на пролиферацию, но снижал барьерную функцию LEC (15). Действительно, медиаторы воспаления не только влияют на лимфангиогенез, но и напрямую влияют на лимфатическую функцию. Простагландины, IL-1β, IL-6 и TNF-α снижают частоту лимфатической помпы (81, 82). Аналогичным образом медиаторы воспаления влияют на проницаемость лимфатических сосудов, что было продемонстрировано in vitro путем оценки влияния широкого спектра медиаторов воспаления на монослои лимфатических эндотелиальных клеток крыс, где IL-6, TNF-α и IFN-γ резко увеличивали проницаемость. , вероятно, за счет снижения экспрессии эндотелия сосудов (VE) -кадгерина (83).Немногие исследования изучали проницаемость лимфатических сосудов in vivo , но результаты тех, которые показали нарушение барьерной функции, а также выраженную неплотность, сообщили о VEGF-A как важном посреднике этих эффектов, возможно, посредством передачи сигналов через VEGFR-2 (1, 84 ).

Важно учитывать, что цитокины и факторы роста часто обладают плейотропным действием, что затрудняет различение прямых и косвенных механизмов. Например, сообщалось, что IL-17 индуцирует экспрессию VEGF-D, тем самым косвенно запуская лимфангиогенез (75).Широкий спектр сигнальных молекул, участвующих в воспалении, а также их различные и часто плейотропные эффекты на лимфатическую сосудистую сеть приводят к очень сложной сети сигналов, которая все еще не полностью изучена.

Выводы

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой решающего, хотя часто недооцененного участника воспаления. Лимфатические сосуды служат основным транспортным путем для медиаторов воспаления, жидкости, антигена и иммунных клеток, таким образом играя ключевую роль в инициации и разрешении воспаления.Действительно, было спорно, способствует ли расширение лимфатического эндотелия воспалению за счет облегчения транспорта лейкоцитов в лимфатические узлы и усиления иммунных ответов, или же лимфатические сосуды поддерживают разрешение воспаления путем отвода медиаторов воспаления и клеток из места воспаления. Однако в последние годы в ряде исследований, подробно описанных выше, сообщалось об уменьшении тяжести воспаления после активации и / или расширения лимфатической сосудистой сети (изображенной для воспаления кожи), что указывает на то, что продвижение лимфатической сосудистой сети поддерживает разрешение воспаления и может представлять собой действительный терапевтический подход.Однако следует учитывать, что передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3 сама по себе может также учитывать некоторые противовоспалительные эффекты, наблюдаемые у трансгенных мышей VEGF-C, поскольку было показано, что она снижает выработку провоспалительных цитокинов. и защитить мышей от септического шока (85).

Эффекты стимуляции или ингибирования лимфатических сосудов при воспалении кожи. Воспаленная кожа проявляется утолщением эпидермиса, отеком и инфильтрацией воспалительных лейкоцитов (например, CD8-положительных клеток или макрофагов и гранулоцитов).Стимуляция лимфатической сосудистой сети снимает воспаление, уменьшает отек, утолщение эпидермиса и воспалительную инфильтрацию, улучшая лимфодренаж, тем самым снижая количество воспалительных клеток в воспаленной коже. Угнетение лимфатической сосудистой сети усугубляет воспаление и снижает лимфатический клиренс.

Интересно, что на лимфатическую сосудистую сеть также влияют установленные стандартные методы лечения воспалительных заболеваний, например, при РА, где блокирование TNF-α приводило к усилению лимфангиогенного ответа и увеличению лимфатических сокращений в воспаленной ткани (66, 86 ).Другие методы лечения, направленные на блокировку определенных цитокинов (например, IL-17 при псориазе), также могут частично оказывать противовоспалительное действие, модулируя лимфатическую сосудистую сеть. Любопытно, что некоторые противовоспалительные средства связаны с антилимфангиогенной активностью. Глюкокортикоиды снижают лимфангиогенез при воспалении роговицы и хроническом воспалении дыхательных путей, опосредованном инфекцией M. pulmonis (87, 88). Кроме того, простагландин E2, биосинтез которого ингибируется нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП), блокирующими циклооксигеназу (ЦОГ), индуцирует экспрессию VEGF-C и лимфангиогенез при раке легких (73).Соответственно, ингибирование ЦОГ-2 снижает индуцированный опухолью лимфангиогенез (89). Возможное объяснение этих результатов может заключаться в том, что сильнодействующие терапевтические агенты подавляют воспаление достаточно сильно, чтобы также уменьшить сопутствующий лимфангиогенез, вызванный воспалением. Более того, хотя простагландин E2 препятствует расширению лимфатических сосудов, также сообщалось, что он подавляет лимфатическую функцию (81). Следовательно, глюкокортикоиды и НПВП могут улучшить лимфатический клиренс, несмотря на снижение лимфангиогенеза.Однако для тщательного изучения этих возможностей необходимы дальнейшие исследования.

Важно учитывать, что иммуномодулирующие свойства лимфатического эндотелия, которым в последнее десятилетие уделяется все больше внимания, могут хотя бы частично объяснить наблюдаемые противовоспалительные эффекты индукции лимфатических сосудов. Хорошим примером является рецептор D6, который высоко экспрессируется лимфатическими эндотелиальными клетками и поглощает воспалительные цитокины. Мыши с дефицитом D6 страдали от более серьезного кожного воспаления и колита по сравнению с животными дикого типа (90, 91), следовательно, лимфатическое расширение может повышать уровни D6 и, соответственно, снижать уровни медиаторов воспаления в воспаленной ткани, что приводит к снижению тяжесть заболевания.Однако иммуномодулирующая роль лимфатической сосудистой сети выходит за рамки этого обзора.

Хотя VEGF-C был связан с противовоспалительным действием при различных заболеваниях, как описано выше, его биологические роли очень сложны и могут зависеть от органов и болезней. Например, в условиях экспериментального ожирения трансгенно сверхэкспрессированный VEGF-C индуцировал провоспалительный хемотаксис макрофагов, увеличивал прибавку в весе и ухудшал метаболические параметры, такие как инсулинорезистентность (92).Напротив, блокада VEGF-C и VEGF-D за счет сверхэкспрессии растворимой формы VEGFR-3 снижает инфильтрацию макрофагов и улучшает чувствительность к инсулину при ожирении, вызванном диетой (93). Аналогичным образом, в исследованиях опухолей сообщалось, что VEGF-C индуцирует лимфангиогенез опухоли и стимулирует миграцию макрофагов (94), что может объяснить наблюдаемое увеличение метастазов опухоли у трансгенных мышей VEGF-C (95).

Применение VEGF-C при этих заболеваниях может быть контрпродуктивным, поэтому эти результаты подчеркивают сложность биологии VEGF-C и подчеркивают необходимость тщательной оценки возможных положительных и вредных эффектов VEGF-C при отдельных патологиях.

Принимая во внимание все доступные данные, индукция лимфангиогенеза и активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления, по-видимому, представляет собой мощный терапевтический подход. Поэтому поразительно, что эта стратегия не была изучена более тщательно, не говоря уже о клинической эксплуатации. Основным препятствием было отсутствие клинически осуществимых систем доставки лимфангиогенных факторов. В недавнем исследовании, однако, был охарактеризован целевой слитый белок F8-VEGF-C, который специфически накапливается в воспаленной ткани, и показано, что он снижает воспаление на двух моделях кожного воспаления на мышах, возможно, заполняя этот терапевтический пробел (96).

Вклад авторов

СС разработал и написал рукопись. MD разработал и отредактировал рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Финансирование. Работа в лаборатории авторов поддержана грантом Швейцарского национального научного фонда 310030_166490 и грантом Совета перспективных исследований LYVICAM.

Ссылки

Воспаление и лимфатическая функция

Front Immunol.2019; 10: 308.

Институт фармацевтических наук, Швейцарский федеральный технологический институт, ETH Zurich, Цюрих, Швейцария

Отредактировал: Бет Энн Тамбурини, Университет Колорадо, Денвер, США

Рецензент: София Ран, Университет Южного Иллинойса Школа медицины, США; Гирдхари Лал, Национальный центр клеточных исследований (NCCS), Индия

Эта статья была отправлена ​​в раздел «Иммунологическая толерантность и регулирование» журнала «Границы в иммунологии»

Поступила в редакцию 1 ноября 2018 г .; Принята в печать 6 февраля 2019 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY). Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания автора (авторов) и правообладателя (ов) и ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале в соответствии с принятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Abstract

Лимфатическая сосудистая сеть играет решающую роль в регуляции воспалительной реакции, влияя на дренаж экстравазированной жидкости, медиаторов воспаления и лейкоцитов. Лимфатические сосуды значительно увеличиваются в воспаленной ткани и проявляют повышенную протекаемость, что указывает на снижение функциональности. Вмешательство в лимфатическое расширение путем блокирования сигнальной оси сосудистого эндотелиального фактора роста С (VEGF-C) / рецептора 3 сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGFR-3) обостряет воспаление в различных моделях заболеваний, включая воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), ревматоидный артрит и воспаление кожи.Напротив, стимуляция лимфатической сосудистой сети, например, посредством трансгенной или вирусной сверхэкспрессии, а также местных инъекций VEGF-C, как было показано, снижает тяжесть воспаления на моделях ревматоидного артрита, воспаления кожи и ВЗК. Поразительно, что индуцированное расширение лимфатической сосудистой сети улучшает лимфатическую функцию, что оценивается по оттоку красителей, флуоресцентных индикаторов или воспалительных клеток и меченых антигенов. На дренажные характеристики лимфатических сосудов влияют проницаемость сосудов и насосная активность, на которые влияют передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3, а также несколько медиаторов воспаления, включая TNF-α, IL-1β и оксид азота.Принимая во внимание положительные эффекты активации лимфатических сосудов при воспалении, введение пролимфангиогенных факторов, таких как VEGF-C, предпочтительно целенаправленно, специфично для участка воспаления, представляет собой многообещающий терапевтический подход в лечении воспалительных патологий.

Ключевые слова: лимфатические сосуды, лимфангиогенез, воспаление, воспалительное заболевание кишечника, артрит, псориаз, кожа, медиаторы воспаления

Введение

Воспаление — это защитная реакция организма против патогенов или раздражителей.Он характеризуется пятью основными симптомами: рубцом (покраснение), калорией (повышенное тепло), опухолью (отек), dolor (боль) и functio laesa (нарушение функции), которые в основном опосредованы расширением и активацией кровеносных сосудов. . Воспаление обычно связано с образованием новых кровеносных (ангиогенез) и лимфатических (лимфангиогенез) сосудов из уже существующих сосудистых сетей. Интересно, что хотя активация кровеносных сосудов, как сообщалось, усугубляет тяжесть воспаления на различных моделях заболеваний (1–3), лимфатические сосуды, как правило, оказывают положительное влияние, возможно, за счет улучшения клиренса экстравазированной жидкости, что снижает образование отеков. и уровни провоспалительных медиаторов, а также количество иммунных клеток.

В этом обзоре представлен обзор исследований, изучающих роль лимфатического расширения и функции при распространенных воспалительных заболеваниях, таких как воспаление кожи, воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и ревматоидный артрит (РА). Кроме того, описаны известные эффекты медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть и широко используемые модели мышей.

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой иерархически структурированный односторонний контур, состоящий из начальных капилляров, которые не имеют непрерывной базальной мембраны и покрытия гладкомышечных клеток, стекающие в более крупные, покрытые гладкомышечными клетками коллекторы и, в конечном счете, лимфатические узлы.В условиях воспаления критически важна лимфатическая система, поскольку она необходима для обеспечения гомеостаза тканевой жидкости путем дренирования большего количества экстравазированной жидкости, происходящей из все более протекающих воспалительных кровеносных сосудов. Действительно, было обнаружено, что повышенное давление интерстициальной жидкости приводит к расширению начальных лимфатических сосудов, что облегчает проникновение жидкости и воспалительных клеток в лимфатическую сосудистую сеть и тем самым удаление из воспаленной ткани (4).Кроме того, лимфатические сосуды имеют решающее значение для иммунного надзора, поскольку они служат основными транспортными путями для клеток и медиаторов воспаления в лимфатические узлы, где устанавливаются иммунные ответы.

Наиболее подробно описанная сигнальная ось, участвующая в лимфатическом расширении и развитии, состоит из рецептора 3 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-3) и его лигандов VEGF-C и VEGF-D. VEGFR-3 является частью семейства рецепторных тирозинкиназ и широко экспрессируется в эндотелиальных клетках сосудов во время эмбрионального развития, но становится сильно ограниченным лимфатическими эндотелиальными клетками (LEC) во взрослом организме в физиологических условиях (5).

VEGF-C является основным лигандом VEGFR-3 и индуцирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток (6, 7). Он подвергается обширному посттрансляционному протеолитическому процессингу, который также регулирует связывающие свойства молекулы. Полностью процессированный VEGF-C связывает VEGFR-3 и, хотя и с более низким сродством, VEGFR-2 (8). Мутированная форма VEGF-C, в которой цистеин 156 заменен серином (VEGF-C156Ser), избирательно связывает VEGFR-3 (9).

VEGF-D индуцирует пролиферацию эндотелиальных клеток (10).У мышей VEGF-D связывает исключительно VEGFR-3, тогда как полностью процессированный человеческий VEGF-D может также связывать VEGFR-2 (11).

Для изучения роли лимфатических сосудов в различных патологиях были созданы различные линии мышей с модифицированной осью передачи сигналов VEGFR-3. У мышей K14-VEGF-C сверхэкспрессируется VEGF-C под контролем промотора кератина-14, что приводит к повышенным уровням фактора роста в коже и расширению кожной лимфатической сосудистой сети (12). Подобная лимфатическая гиперплазия наблюдалась у мышей, трансгенных по VEGF-D (K14-VEGF-D) (13).Напротив, у мышей, сверхэкспрессирующих растворимую форму VEGFR-3 в коже (мыши K14-VEGFR-3-Ig), отсутствуют дермальные лимфатические сосуды, и у них развиваются отеки на ступнях и коже (14).

Помимо стимулирования или ингибирования расширения лимфатических сосудов, клиренс лимфатических сосудов регулируется различными сигналами. Эффективность дренажа зависит от проницаемости сосудов и насосной активности лимфатических сосудов. Медиаторы, индуцирующие повышенную проницаемость лимфатических сосудов, включают TNF-α, IL-1β, гистамин и ось VEGF-C / VEGFR-3 (15-17).Лимфатические сокращения и, следовательно, перекачивание крови негативно регулируются различными медиаторами воспаления, включая простагландины, гистамин и оксид азота (NO), в то время как VEGF-C оказывает усиливающее действие (18–21). NO регулирует функцию лимфатических сосудов, воздействуя на лимфатические гладкомышечные клетки, что приводит к расширению сосудов. Он постоянно вырабатывается эндотелиальной синтазой оксида азота (eNOS) в физиологических условиях. Однако при воспалении его уровни повышаются из-за более высокой экспрессии индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) на иммунных клетках и воспаленном эндотелии, что связано с уменьшением частоты лимфатических сокращений (22).

Лимфатическая сосудистая сеть при воспалительных заболеваниях

Воспаление кожи

Широкий спектр кожных патологий, включая псориаз, атопический дерматит, розацеа и УФ-повреждение, характеризуется выраженным и часто длительным воспалением. Лимфатическая сосудистая сеть на воспаленной коже часто отклоняется от нормы; например, в псориатических бляшках человека лимфатические сосуды расширены и извиты (23-25). Тем не менее, нарушение регуляции лимфатической системы при заболевании человека привлекло сравнительно мало внимания.

Было создано множество моделей мышей для облегчения изучения этих заболеваний в целом и роли лимфатической сосудистой сети в частности. Распространенной моделью являются трансгенные мыши K14-VEGF-A, которые сверхэкспрессируют VEGF-A под контролем промотора кератина-14, что приводит к хронически повышенным уровням указанного фактора роста в коже и сопутствующему расширению протекающей сосудистой сети. У гомозиготных мышей спонтанно развивается хроническое воспаление кожи в возрасте 6 месяцев (26).У гемизиготных мышей контактный сенсибилизатор (например, оксазолон) может использоваться для запуска реакции контактной гиперчувствительности (CHS), приводящей к аналогичному хроническому воспалительному заболеванию кожи (24).

У мышей дикого типа воспаление кожи может быть вызвано индукцией CHS, воздействием UVB-излучения, инъекцией бактериальных антигенов, таких как LPS, или применением провоспалительных агентов, таких как тетрадеканоилфорболацетат (TPA) или имиквимод (27).

Используя эти модели, воспаление кожи было тщательно изучено на мышах, и было продемонстрировано, что лимфатическая сосудистая сеть функционально нарушена в облученной УФ-В и хронически воспаленной коже уха.Синий Эванса, введенный в воспаленную кожу, окрашивал сильно расширенные лимфатические сосуды, которые были чрезвычайно неплотными, что указывало на снижение дренажной способности (1).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалении кожи

Активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления кожи была связана со снижением тяжести заболевания (резюмировано в). У мышей K14-VEGF-A, которые были скрещены с мышами K14-VEGF-C и которые подвергались хроническому CHS кожи уха, лимфатическая сосудистая сеть была расширена и воспаление, что оценивалось по образованию отека, инфильтрату воспалительных клеток и изменению эпидермального слоя. пролиферация или дифференцировка была значительно снижена по сравнению с контрольными воспаленными мышами K14-VEGF-A.Поразительно, что расширение сосудов сопровождалось улучшением функции лимфатического клиренса. Местные инъекции VEGF-C156Ser имели аналогичные эффекты по облегчению заболевания, указывая на то, что VEGFR-3, а не VEGFR-2-опосредованная передача сигналов в основном ответственна за наблюдаемые противовоспалительные эффекты (28). В соответствии с этим наблюдением, местные инъекции VEGF-C156Ser также вызывали сильный лимфангиогенный ответ и уменьшали воспалительный отек уха и инфильтрацию CD11b-положительных иммунных клеток при воспалении кожи уха, облученном УФ-В (32).

Таблица 1

Эффекты стимуляции лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Эти результаты согласуются с другим исследованием, изучающим роль макрофагов и лимфатических сосудов в кожном воспалении.Мыши K14-VEGF-C, которые были подвержены вызванному липополисахаридом (LPS) или липотейхоевой кислотой (LTA) / мурамилдипептидом (MDP) воспалению кожи, представленное расширенной дермальной и лимфатической сосудистой сетью. Кроме того, уменьшились воспалительный отек тканей и покраснение кожи. Хотя не было обнаружено различий в клиренсе FITC-декстрана, миграция воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы и дренаж флуоресцентно меченого антигена значительно ускорились у мышей K14-VEGF-C.Эти эффекты, по-видимому, зависят от макрофагов, поскольку опосредованное клодронатом истощение этих клеток снижает лимфангиогенез и замедляет разрешение воспаления (29). Об усилении лимфодренажной функции из-за лимфатической стимуляции также сообщалось в других исследованиях, например, после повторного нанесения TPA на кожу спины трансгенных мышей K14-VEGF-C, у которых был выведен специфичный для лимфатических сосудов индикатор в ближнем инфракрасном диапазоне. быстрее, чем у мышей дикого типа (30). Точно так же в исследовании острого воспаления кожи у трансгенных мышей K14-VEGF-C и, в меньшей степени, K14-VEGF-D улучшился клиренс синего Эванса из кожи уха, облученной УФ-В (31).Более того, у этих мышей также было меньше воспалительного отека и уменьшилось утолщение эпидермиса при воспалении кожи, вызванном оксазолоном и УФ-В. Снижение воспаления в целом было более выраженным у трансгенных мышей VEGF-C, чем у трансгенных животных VEGF-D, что указывает на более сильные противовоспалительные эффекты VEGF-C (31).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалении кожи

В отличие от стимуляции лимфатической сосудистой сети, в нескольких исследованиях было показано, что ингибирование лимфатических сосудов усугубляет воспаление кожи (суммировано в).Опосредованное антителами блокирование VEGFR-3 резко снижает количество лимфатических сосудов в воспаленной коже уха мышей K14-VEGF-A во время реакции CHS. В то же время набухание тканей, утолщение эпидермиса, пролиферация кератиноцитов и количество CD8- и CD11b-положительных клеток были значительно увеличены, что указывает на более тяжелый воспалительный фенотип. Интересно, что блокирование только VEGFR-2 или в комбинации с VEGFR-3 облегчает воспаление, указывая на то, что опосредованное VEGFR-2 ингибирование кровеносных сосудов полезно при воспалении кожи и перевешивает пагубные эффекты ингибирования VEGFR-3 (28).Точно так же аденовирусная сверхэкспрессия растворимого VEGFR-3 сильно снижает лимфангиогенез у мышей, подвергающихся LPS- или LTA / MDP-индуцированному воспалению кожи, что приводит к замедленному разрешению воспаления, более медленному клиренсу FITC-декстрана, а также LPS, меченного FITC, и снижению миграция воспалительных клеток из кожи в дренирующие лимфатические узлы (29). Системное, опосредованное антителами ингибирование VEGFR-3 также привело к увеличению образования отека и увеличению числа CD11b-положительных клеток в коже уха, облученной УФ-В (36).

Таблица 2

Эффекты ингибирования лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Воспалительное заболевание кишечника

Термин воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) включает болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) ), для которых характерно хроническое воспаление пищеварительного тракта.В то время как ЯК обычно поражает толстую кишку и проявляется поверхностными изъязвлениями слизистой и подслизистой оболочки, БК может возникать в любом месте желудочно-кишечного тракта и часто вызывает трансмуральное воспаление. Как и в случае воспаления кожи, исследования долгое время были сосредоточены на изменениях в сосудистой сети крови, и VEGF-A был предложен в качестве важного медиатора ВЗК (39, 40).

У людей, страдающих ВЗК, обычно наблюдаются лимфангиогенез, обструкция лимфатических сосудов, дилатация и подслизистый отек (41–44), а аномалии лимфатической сосудистой сети уже были выявлены во время первоначальной характеристики БК (45).Помимо морфологических изменений, снижается функциональность лимфатических сосудов, связанных с ВЗК. Исследование с участием пациентов с БК использовало инъекции окрашивающего лимфатические сосуды красителя Patent Blue V в воспаленную толстую кишку и продемонстрировало морфологические аберрации и функциональные нарушения лимфатической сосудистой сети, которые могли быть коррелированы с тяжестью заболевания. Поразительно, что после хирургического вмешательства и регресса воспаления внешний вид лимфатических сосудов вернулся к нормальному, что указывает на то, что функция лимфатических сосудов может быть вовлечена в патогенез ВЗК у людей (46).В соответствии с этим, более низкая плотность лимфатических сосудов может быть связана с повышенным риском рецидива БК (47).

Множество исследований было выполнено на мышах с ВЗК, двумя наиболее часто используемыми являются мыши с нокаутом IL-10 и колит, индуцированный декстрансульфатом натрия (DSS). У мышей с дефицитом ИЛ-10 спонтанно развивается колит в возрасте 10–12 недель, скорее всего, из-за отсутствия противовоспалительной и иммунодепрессивной активности ИЛ-10 (48, 49).

Колит, вызванный DSS, основан на введении детергента DSS в питьевую воду, который повреждает эпителий кишечника, наиболее сильно в дистальном отделе толстой кишки, и ставит под угрозу его барьерную функцию, делая нижележащую ткань доступной для бактерий и связанных веществ.Чтобы смоделировать острое воспаление, мышам обычно дают DSS в течение определенного времени (например, недели), при хроническом воспалении мыши получают несколько циклов DSS и периодическую регулярную питьевую воду (50, 51).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Подобно воспалению кожи, индукция лимфатической сосудистой сети обычно коррелирует со снижением тяжести воспаления (суммировано в).

У мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, перенесших DSS-индуцированный колит, аденовирусная доставка VEGF-C значительно увеличивала плотность лимфатических сосудов и была связана с уменьшением потери массы тела и тяжести заболевания, что оценивалось по консистенции и наличию стула. отсутствие каловой крови.Более того, гистологические анализы выявили уменьшение отека подслизистой ткани и инфильтрации воспалительных клеток, в то время как пролиферация LEC была значительно увеличена. Количественная оценка клиренса синего Эванса из воспаленной ткани дистального отдела толстой кишки показала усиление лимфодренажной функции, что также отражалось в улучшенном клиренсе флуоресцентно меченых гранул, покрытых антигеном, и увеличенной миграции воспалительных клеток из воспаленной ткани в дренирующие лимфатические узлы. Подобно наблюдениям при воспалении кожи, истощение макрофагов клодронатом в значительной степени отменяет защитные эффекты VEGF-C (33).Было высказано предположение, что VEGF-C может влиять на баланс цитокинов в воспаленной толстой кишке. Действительно, экспериментов in vitro показали, что VEGF-C индуцирует повышающую регуляцию IL-10 макрофагами, происходящими из костного мозга (33). В соответствии с этим, повышенные уровни IL-10 в сочетании со снижением IL-9, что связано с нарушением кишечного барьера, были зарегистрированы при лечении аденовирусным введением VEGF-C у мышей, перенесших DSS-индуцированный колит (52, 53).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Блокирование VEGFR-3 привело к обострению колита у мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, получавших DSS, с точки зрения гистологической оценки (суммировано в).Животные обеих моделей демонстрировали сильно сниженную плотность лимфатических сосудов и пролиферацию LEC при ингибировании VEGFR-3. В то же время лимфатический клиренс синего Эванса и бактериального антигена, а также мобилизация воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы были значительно снижены (33).

В другом независимом исследовании мышей с нокаутом IL-10 лечили блокирующими антителами к VEGFR-3. Это привело к увеличенным и извитым лимфатическим сосудам в толстой кишке, усилению отека подслизистой оболочки и более высокой инфильтрации лейкоцитов в воспаленной ткани, а также к более высокой оценке тяжести заболевания (37).

Ревматоидный артрит

Ревматоидный артрит (РА) — хроническое воспалительное заболевание, поражающее суставы и характеризующееся эпизодическими обострениями (54). В своей хронической стадии РА обычно ассоциируется с лимфаденопатией и снижением лимфодренажной функции, что показано, например, путем отслеживания оттока радиоактивно меченного альбумина, введенного внутрикожно, из предплечья (55). Лимфангиогенез также часто наблюдается в суставах пациентов с РА и был воспроизведен на мышиных моделях этого заболевания (56, 57).

Обычно используемые мышиные модели ревматоидного артрита включают трансгенных мышей TNF-α и мышей K / B × N. Первые сверхэкспрессируют человеческий TNF-α и спонтанно развивают хроническое прогрессирующее воспаление суставов в возрасте ~ 4 недель (58). Мыши K / B × N моделируют аутоиммунный аспект RA и основаны на линии мышей, трансгенной по рецептору Т-клеток, специфичному для бычьей рибонуклеазы. После размножения на фоне NOD случайное распознавание антигена, производного от NOD, вызывает начало воспаления суставов через 4 недели после рождения (59).

Лимфатическая функция в основном изучалась у этих животных, и была предложена двухфазная модель [обзор в (60)]. В начальной фазе «расширения» во время воспаления суставов лимфангиогенез и увеличение подколенных лимфатических узлов с усилением или без увеличения сокращений лимфатических сосудов ограничивают воспалительную реакцию (57, 61, 62). Во время следующей фазы «коллапса» подколенные лимфатические узлы сжимаются, а сокращение лимфатических сосудов, а также лимфодренажная функция значительно снижаются.В то же время воспаление суставов усиливается (61, 63–65). Блокирование передачи сигналов TNF-α привело к усилению лимфатических сокращений и уменьшению воспаления суставов (66).

Подобные изменения характеристик лимфатических узлов также были зарегистрированы у пациентов-людей, где гипертрофия лимфатических узлов могла наблюдаться у подавляющего большинства пациентов, страдающих активным РА, в то время как у здоровых людей и пациентов в стадии ремиссии изменений лимфатических узлов не было (67).

Стимуляция лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Стимуляция лимфатической сосудистой сети была связана со снижением тяжести заболевания в моделях РА на животных (суммировано в).Аденоассоциированная вирусная (AAV) доставка VEGF-C в воспаленные голеностопные суставы 6-недельных трансгенных мышей TNF-α частично обратила вспять связанное с воспалением увеличение синовиального объема и значительно улучшила подвижность ног. Гистологический анализ показал, что у мышей, получавших VEGF-C, деструкция хрящей и костей была меньше, чем у животных, которым вводили контрольный вектор. При хроническом артрите (мыши в возрасте 5 месяцев) лимфатический дренаж индоцианинового зеленого (ICG) из подушечек лап был сильно снижен у трансгенных TNF-α по сравнению с мышами дикого типа.AAV-опосредованная доставка VEGF-C значительно улучшила выведение ICG из лап и увеличила количество лимфатических сосудов в паннусе воспаленного сустава (34).

В альтернативном подходе, основанном на наблюдении, что повышенные уровни NO при воспалении уменьшают лимфатическую перекачку, функция лимфатических сосудов изучалась с использованием ингибирования NOS. Местное применение L-N6- (1-иминоэтил) лизин-5-тетразоламида (L-NIL), умеренно селективного ингибитора iNOS (68), у трансгенных мышей TNF-α с разрушенными лимфатическими узлами восстановило лимфатические сокращения и значительно улучшило Транспорт ICG от подушечки стопы к подколенным лимфатическим узлам, в то время как метиловый эфир Nω-нитро-1-аргинина (L-NAME), неспецифический ингибитор как eNOS, так и iNOS, не был связан с положительными эффектами (35).Хотя влияние на тяжесть заболевания у этих мышей в исследовании не оценивалось, оно предоставляет доказательства того, что избирательное ингибирование iNOS может предложить альтернативный и клинически значимый подход к терапии РА.

Ингибирование лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Ингибирование лимфатической сосудистой сети привело к усилению воспаления на мышиных моделях артрита (суммировано в). Введение трансгенным мышам TNF-α, у которых развилось воспаление суставов, с антителом, блокирующим VEGFR-3, в течение 2 месяцев значительно уменьшило количество лимфатических капилляров в дренирующих подколенных лимфатических узлах и воспаленных лодыжках.Блокирование VEGFR-3 также усугубляло воспаление коленных и голеностопных суставов, поскольку увеличение синовиального объема с течением времени, а также его абсолютный размер были повышены у этих животных по сравнению с контрольными животными, получавшими IgG. Точно так же гистологический анализ срезов, окрашенных гематоксилином-эозином, выявил обострение воспаления после ингибирования VEGFR-3. Подобно эффектам, наблюдаемым при хроническом воспалении кожи, блокирование VEGFR-2 было связано со снижением воспалительной реакции, что было оценено с помощью синовиального объема и гистологической оценки.Функция лимфодренажа, оцениваемая путем отслеживания сигнала ICG в лапах и дренирования подколенных лимфатических узлов после инъекции в подушечку лапы, резко снижалась при блокировании VEGFR-3 (38).

Влияние медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть

Воспалительный лимфангиогенез в основном опосредуется VEGF-A и VEGF-C, которые продуцируются кератиноцитами и стромальными клетками, такими как фибробласты, а также иммунными клетками, в первую очередь макрофагами (69–71) . Действительно, было обнаружено, что несколько медиаторов воспаления индуцируют транскрипцию VEGF-C (72–74).

Макрофаги имеют решающее значение, как показано на модели воспаления кожи, вызванного ВЗК и ЛПС, где истощение макрофагов усугубляет воспаление (29, 33). Хотя VEGF важны для лимфангиогенеза, вызванного воспалением, существует множество дополнительных факторов. Например, было показано, что IL-17, ключевой цитокин в патогенезе псориаза, индуцирует лимфангиогенез in vitro и в микрокарманках роговицы (75), а IL-8 способствует лимфангиогенезу в экспериментах на культуре клеток и на модели животных. лимфедема (76).Точно так же ингибирование TGF-β, который опосредует противовоспалительные эффекты, поддерживало лимфангиогенез на мышиной модели перитонита и лимфедемы (77, 78). В соответствии с этим цитокины, характерные для клеток T _H 2, такие как IL-4 и IL-13, которые часто связаны с разрешением воспаления, ингибируют лимфангиогенез (79). Интересно, что несколько медиаторов воспаления обладают антилимфангиогенной активностью. Интерферон-γ (IFN-γ), который продуцируется активированными Т-клетками, снижает образование лимфатических сосудов в лимфатических эндотелиальных клетках человека и мыши in vitro , а также в лимфатических узлах мыши (15, 80).Точно так же TNF-α ингибировал образование капилляров и пролиферацию LEC мыши, в то время как IL-1β не оказывал стойкого воздействия на пролиферацию, но снижал барьерную функцию LEC (15). Действительно, медиаторы воспаления не только влияют на лимфангиогенез, но и напрямую влияют на лимфатическую функцию. Простагландины, IL-1β, IL-6 и TNF-α снижают частоту лимфатической помпы (81, 82). Аналогичным образом медиаторы воспаления влияют на проницаемость лимфатических сосудов, что было продемонстрировано in vitro путем оценки влияния широкого спектра медиаторов воспаления на монослои лимфатических эндотелиальных клеток крыс, где IL-6, TNF-α и IFN-γ резко увеличивали проницаемость. , вероятно, за счет снижения экспрессии эндотелия сосудов (VE) -кадгерина (83).Немногие исследования изучали проницаемость лимфатических сосудов in vivo , но результаты тех, которые показали нарушение барьерной функции, а также выраженную неплотность, сообщили о VEGF-A как важном посреднике этих эффектов, возможно, посредством передачи сигналов через VEGFR-2 (1, 84 ).

Важно учитывать, что цитокины и факторы роста часто обладают плейотропным действием, что затрудняет различение прямых и косвенных механизмов. Например, сообщалось, что IL-17 индуцирует экспрессию VEGF-D, тем самым косвенно запуская лимфангиогенез (75).Широкий спектр сигнальных молекул, участвующих в воспалении, а также их различные и часто плейотропные эффекты на лимфатическую сосудистую сеть приводят к очень сложной сети сигналов, которая все еще не полностью изучена.

Выводы

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой решающего, хотя часто недооцененного участника воспаления. Лимфатические сосуды служат основным транспортным путем для медиаторов воспаления, жидкости, антигена и иммунных клеток, таким образом играя ключевую роль в инициации и разрешении воспаления.Действительно, было спорно, способствует ли расширение лимфатического эндотелия воспалению за счет облегчения транспорта лейкоцитов в лимфатические узлы и усиления иммунных ответов, или же лимфатические сосуды поддерживают разрешение воспаления путем отвода медиаторов воспаления и клеток из места воспаления. Однако в последние годы в ряде исследований, подробно описанных выше, сообщалось об уменьшении тяжести воспаления после активации и / или расширения лимфатической сосудистой сети (изображенной для воспаления кожи), что указывает на то, что продвижение лимфатической сосудистой сети поддерживает разрешение воспаления и может представлять собой действительный терапевтический подход.Однако следует учитывать, что передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3 сама по себе может также учитывать некоторые противовоспалительные эффекты, наблюдаемые у трансгенных мышей VEGF-C, поскольку было показано, что она снижает выработку провоспалительных цитокинов. и защитить мышей от септического шока (85).

Эффекты стимуляции или ингибирования лимфатических сосудов при воспалении кожи. Воспаленная кожа проявляется утолщением эпидермиса, отеком и инфильтрацией воспалительных лейкоцитов (например, CD8-положительных клеток или макрофагов и гранулоцитов).Стимуляция лимфатической сосудистой сети снимает воспаление, уменьшает отек, утолщение эпидермиса и воспалительную инфильтрацию, улучшая лимфодренаж, тем самым снижая количество воспалительных клеток в воспаленной коже. Угнетение лимфатической сосудистой сети усугубляет воспаление и снижает лимфатический клиренс.

Интересно, что на лимфатическую сосудистую сеть также влияют установленные стандартные методы лечения воспалительных заболеваний, например, при РА, где блокирование TNF-α приводило к усилению лимфангиогенного ответа и увеличению лимфатических сокращений в воспаленной ткани (66, 86 ).Другие методы лечения, направленные на блокировку определенных цитокинов (например, IL-17 при псориазе), также могут частично оказывать противовоспалительное действие, модулируя лимфатическую сосудистую сеть. Любопытно, что некоторые противовоспалительные средства связаны с антилимфангиогенной активностью. Глюкокортикоиды снижают лимфангиогенез при воспалении роговицы и хроническом воспалении дыхательных путей, опосредованном инфекцией M. pulmonis (87, 88). Кроме того, простагландин E2, биосинтез которого ингибируется нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП), блокирующими циклооксигеназу (ЦОГ), индуцирует экспрессию VEGF-C и лимфангиогенез при раке легких (73).Соответственно, ингибирование ЦОГ-2 снижает индуцированный опухолью лимфангиогенез (89). Возможное объяснение этих результатов может заключаться в том, что сильнодействующие терапевтические агенты подавляют воспаление достаточно сильно, чтобы также уменьшить сопутствующий лимфангиогенез, вызванный воспалением. Более того, хотя простагландин E2 препятствует расширению лимфатических сосудов, также сообщалось, что он подавляет лимфатическую функцию (81). Следовательно, глюкокортикоиды и НПВП могут улучшить лимфатический клиренс, несмотря на снижение лимфангиогенеза.Однако для тщательного изучения этих возможностей необходимы дальнейшие исследования.

Важно учитывать, что иммуномодулирующие свойства лимфатического эндотелия, которым в последнее десятилетие уделяется все больше внимания, могут хотя бы частично объяснить наблюдаемые противовоспалительные эффекты индукции лимфатических сосудов. Хорошим примером является рецептор D6, который высоко экспрессируется лимфатическими эндотелиальными клетками и поглощает воспалительные цитокины. Мыши с дефицитом D6 страдали от более серьезного кожного воспаления и колита по сравнению с животными дикого типа (90, 91), следовательно, лимфатическое расширение может повышать уровни D6 и, соответственно, снижать уровни медиаторов воспаления в воспаленной ткани, что приводит к снижению тяжесть заболевания.Однако иммуномодулирующая роль лимфатической сосудистой сети выходит за рамки этого обзора.

Хотя VEGF-C был связан с противовоспалительным действием при различных заболеваниях, как описано выше, его биологические роли очень сложны и могут зависеть от органов и болезней. Например, в условиях экспериментального ожирения трансгенно сверхэкспрессированный VEGF-C индуцировал провоспалительный хемотаксис макрофагов, увеличивал прибавку в весе и ухудшал метаболические параметры, такие как инсулинорезистентность (92).Напротив, блокада VEGF-C и VEGF-D за счет сверхэкспрессии растворимой формы VEGFR-3 снижает инфильтрацию макрофагов и улучшает чувствительность к инсулину при ожирении, вызванном диетой (93). Аналогичным образом, в исследованиях опухолей сообщалось, что VEGF-C индуцирует лимфангиогенез опухоли и стимулирует миграцию макрофагов (94), что может объяснить наблюдаемое увеличение метастазов опухоли у трансгенных мышей VEGF-C (95).

Применение VEGF-C при этих заболеваниях может быть контрпродуктивным, поэтому эти результаты подчеркивают сложность биологии VEGF-C и подчеркивают необходимость тщательной оценки возможных положительных и вредных эффектов VEGF-C при отдельных патологиях.

Принимая во внимание все доступные данные, индукция лимфангиогенеза и активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления, по-видимому, представляет собой мощный терапевтический подход. Поэтому поразительно, что эта стратегия не была изучена более тщательно, не говоря уже о клинической эксплуатации. Основным препятствием было отсутствие клинически осуществимых систем доставки лимфангиогенных факторов. В недавнем исследовании, однако, был охарактеризован целевой слитый белок F8-VEGF-C, который специфически накапливается в воспаленной ткани, и показано, что он снижает воспаление на двух моделях кожного воспаления на мышах, возможно, заполняя этот терапевтический пробел (96).

Вклад авторов

СС разработал и написал рукопись. MD разработал и отредактировал рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Финансирование. Работа в лаборатории авторов поддержана грантом Швейцарского национального научного фонда 310030_166490 и грантом Совета перспективных исследований LYVICAM.

Ссылки

Воспаление и лимфатическая функция

Front Immunol.2019; 10: 308.

Институт фармацевтических наук, Швейцарский федеральный технологический институт, ETH Zurich, Цюрих, Швейцария

Отредактировал: Бет Энн Тамбурини, Университет Колорадо, Денвер, США

Рецензент: София Ран, Университет Южного Иллинойса Школа медицины, США; Гирдхари Лал, Национальный центр клеточных исследований (NCCS), Индия

Эта статья была отправлена ​​в раздел «Иммунологическая толерантность и регулирование» журнала «Границы в иммунологии»

Поступила в редакцию 1 ноября 2018 г .; Принята в печать 6 февраля 2019 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY). Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания автора (авторов) и правообладателя (ов) и ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале в соответствии с принятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Abstract

Лимфатическая сосудистая сеть играет решающую роль в регуляции воспалительной реакции, влияя на дренаж экстравазированной жидкости, медиаторов воспаления и лейкоцитов. Лимфатические сосуды значительно увеличиваются в воспаленной ткани и проявляют повышенную протекаемость, что указывает на снижение функциональности. Вмешательство в лимфатическое расширение путем блокирования сигнальной оси сосудистого эндотелиального фактора роста С (VEGF-C) / рецептора 3 сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGFR-3) обостряет воспаление в различных моделях заболеваний, включая воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), ревматоидный артрит и воспаление кожи.Напротив, стимуляция лимфатической сосудистой сети, например, посредством трансгенной или вирусной сверхэкспрессии, а также местных инъекций VEGF-C, как было показано, снижает тяжесть воспаления на моделях ревматоидного артрита, воспаления кожи и ВЗК. Поразительно, что индуцированное расширение лимфатической сосудистой сети улучшает лимфатическую функцию, что оценивается по оттоку красителей, флуоресцентных индикаторов или воспалительных клеток и меченых антигенов. На дренажные характеристики лимфатических сосудов влияют проницаемость сосудов и насосная активность, на которые влияют передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3, а также несколько медиаторов воспаления, включая TNF-α, IL-1β и оксид азота.Принимая во внимание положительные эффекты активации лимфатических сосудов при воспалении, введение пролимфангиогенных факторов, таких как VEGF-C, предпочтительно целенаправленно, специфично для участка воспаления, представляет собой многообещающий терапевтический подход в лечении воспалительных патологий.

Ключевые слова: лимфатические сосуды, лимфангиогенез, воспаление, воспалительное заболевание кишечника, артрит, псориаз, кожа, медиаторы воспаления

Введение

Воспаление — это защитная реакция организма против патогенов или раздражителей.Он характеризуется пятью основными симптомами: рубцом (покраснение), калорией (повышенное тепло), опухолью (отек), dolor (боль) и functio laesa (нарушение функции), которые в основном опосредованы расширением и активацией кровеносных сосудов. . Воспаление обычно связано с образованием новых кровеносных (ангиогенез) и лимфатических (лимфангиогенез) сосудов из уже существующих сосудистых сетей. Интересно, что хотя активация кровеносных сосудов, как сообщалось, усугубляет тяжесть воспаления на различных моделях заболеваний (1–3), лимфатические сосуды, как правило, оказывают положительное влияние, возможно, за счет улучшения клиренса экстравазированной жидкости, что снижает образование отеков. и уровни провоспалительных медиаторов, а также количество иммунных клеток.

В этом обзоре представлен обзор исследований, изучающих роль лимфатического расширения и функции при распространенных воспалительных заболеваниях, таких как воспаление кожи, воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и ревматоидный артрит (РА). Кроме того, описаны известные эффекты медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть и широко используемые модели мышей.

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой иерархически структурированный односторонний контур, состоящий из начальных капилляров, которые не имеют непрерывной базальной мембраны и покрытия гладкомышечных клеток, стекающие в более крупные, покрытые гладкомышечными клетками коллекторы и, в конечном счете, лимфатические узлы.В условиях воспаления критически важна лимфатическая система, поскольку она необходима для обеспечения гомеостаза тканевой жидкости путем дренирования большего количества экстравазированной жидкости, происходящей из все более протекающих воспалительных кровеносных сосудов. Действительно, было обнаружено, что повышенное давление интерстициальной жидкости приводит к расширению начальных лимфатических сосудов, что облегчает проникновение жидкости и воспалительных клеток в лимфатическую сосудистую сеть и тем самым удаление из воспаленной ткани (4).Кроме того, лимфатические сосуды имеют решающее значение для иммунного надзора, поскольку они служат основными транспортными путями для клеток и медиаторов воспаления в лимфатические узлы, где устанавливаются иммунные ответы.

Наиболее подробно описанная сигнальная ось, участвующая в лимфатическом расширении и развитии, состоит из рецептора 3 фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR-3) и его лигандов VEGF-C и VEGF-D. VEGFR-3 является частью семейства рецепторных тирозинкиназ и широко экспрессируется в эндотелиальных клетках сосудов во время эмбрионального развития, но становится сильно ограниченным лимфатическими эндотелиальными клетками (LEC) во взрослом организме в физиологических условиях (5).

VEGF-C является основным лигандом VEGFR-3 и индуцирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток (6, 7). Он подвергается обширному посттрансляционному протеолитическому процессингу, который также регулирует связывающие свойства молекулы. Полностью процессированный VEGF-C связывает VEGFR-3 и, хотя и с более низким сродством, VEGFR-2 (8). Мутированная форма VEGF-C, в которой цистеин 156 заменен серином (VEGF-C156Ser), избирательно связывает VEGFR-3 (9).

VEGF-D индуцирует пролиферацию эндотелиальных клеток (10).У мышей VEGF-D связывает исключительно VEGFR-3, тогда как полностью процессированный человеческий VEGF-D может также связывать VEGFR-2 (11).

Для изучения роли лимфатических сосудов в различных патологиях были созданы различные линии мышей с модифицированной осью передачи сигналов VEGFR-3. У мышей K14-VEGF-C сверхэкспрессируется VEGF-C под контролем промотора кератина-14, что приводит к повышенным уровням фактора роста в коже и расширению кожной лимфатической сосудистой сети (12). Подобная лимфатическая гиперплазия наблюдалась у мышей, трансгенных по VEGF-D (K14-VEGF-D) (13).Напротив, у мышей, сверхэкспрессирующих растворимую форму VEGFR-3 в коже (мыши K14-VEGFR-3-Ig), отсутствуют дермальные лимфатические сосуды, и у них развиваются отеки на ступнях и коже (14).

Помимо стимулирования или ингибирования расширения лимфатических сосудов, клиренс лимфатических сосудов регулируется различными сигналами. Эффективность дренажа зависит от проницаемости сосудов и насосной активности лимфатических сосудов. Медиаторы, индуцирующие повышенную проницаемость лимфатических сосудов, включают TNF-α, IL-1β, гистамин и ось VEGF-C / VEGFR-3 (15-17).Лимфатические сокращения и, следовательно, перекачивание крови негативно регулируются различными медиаторами воспаления, включая простагландины, гистамин и оксид азота (NO), в то время как VEGF-C оказывает усиливающее действие (18–21). NO регулирует функцию лимфатических сосудов, воздействуя на лимфатические гладкомышечные клетки, что приводит к расширению сосудов. Он постоянно вырабатывается эндотелиальной синтазой оксида азота (eNOS) в физиологических условиях. Однако при воспалении его уровни повышаются из-за более высокой экспрессии индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) на иммунных клетках и воспаленном эндотелии, что связано с уменьшением частоты лимфатических сокращений (22).

Лимфатическая сосудистая сеть при воспалительных заболеваниях

Воспаление кожи

Широкий спектр кожных патологий, включая псориаз, атопический дерматит, розацеа и УФ-повреждение, характеризуется выраженным и часто длительным воспалением. Лимфатическая сосудистая сеть на воспаленной коже часто отклоняется от нормы; например, в псориатических бляшках человека лимфатические сосуды расширены и извиты (23-25). Тем не менее, нарушение регуляции лимфатической системы при заболевании человека привлекло сравнительно мало внимания.

Было создано множество моделей мышей для облегчения изучения этих заболеваний в целом и роли лимфатической сосудистой сети в частности. Распространенной моделью являются трансгенные мыши K14-VEGF-A, которые сверхэкспрессируют VEGF-A под контролем промотора кератина-14, что приводит к хронически повышенным уровням указанного фактора роста в коже и сопутствующему расширению протекающей сосудистой сети. У гомозиготных мышей спонтанно развивается хроническое воспаление кожи в возрасте 6 месяцев (26).У гемизиготных мышей контактный сенсибилизатор (например, оксазолон) может использоваться для запуска реакции контактной гиперчувствительности (CHS), приводящей к аналогичному хроническому воспалительному заболеванию кожи (24).

У мышей дикого типа воспаление кожи может быть вызвано индукцией CHS, воздействием UVB-излучения, инъекцией бактериальных антигенов, таких как LPS, или применением провоспалительных агентов, таких как тетрадеканоилфорболацетат (TPA) или имиквимод (27).

Используя эти модели, воспаление кожи было тщательно изучено на мышах, и было продемонстрировано, что лимфатическая сосудистая сеть функционально нарушена в облученной УФ-В и хронически воспаленной коже уха.Синий Эванса, введенный в воспаленную кожу, окрашивал сильно расширенные лимфатические сосуды, которые были чрезвычайно неплотными, что указывало на снижение дренажной способности (1).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалении кожи

Активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления кожи была связана со снижением тяжести заболевания (резюмировано в). У мышей K14-VEGF-A, которые были скрещены с мышами K14-VEGF-C и которые подвергались хроническому CHS кожи уха, лимфатическая сосудистая сеть была расширена и воспаление, что оценивалось по образованию отека, инфильтрату воспалительных клеток и изменению эпидермального слоя. пролиферация или дифференцировка была значительно снижена по сравнению с контрольными воспаленными мышами K14-VEGF-A.Поразительно, что расширение сосудов сопровождалось улучшением функции лимфатического клиренса. Местные инъекции VEGF-C156Ser имели аналогичные эффекты по облегчению заболевания, указывая на то, что VEGFR-3, а не VEGFR-2-опосредованная передача сигналов в основном ответственна за наблюдаемые противовоспалительные эффекты (28). В соответствии с этим наблюдением, местные инъекции VEGF-C156Ser также вызывали сильный лимфангиогенный ответ и уменьшали воспалительный отек уха и инфильтрацию CD11b-положительных иммунных клеток при воспалении кожи уха, облученном УФ-В (32).

Таблица 1

Эффекты стимуляции лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Эти результаты согласуются с другим исследованием, изучающим роль макрофагов и лимфатических сосудов в кожном воспалении.Мыши K14-VEGF-C, которые были подвержены вызванному липополисахаридом (LPS) или липотейхоевой кислотой (LTA) / мурамилдипептидом (MDP) воспалению кожи, представленное расширенной дермальной и лимфатической сосудистой сетью. Кроме того, уменьшились воспалительный отек тканей и покраснение кожи. Хотя не было обнаружено различий в клиренсе FITC-декстрана, миграция воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы и дренаж флуоресцентно меченого антигена значительно ускорились у мышей K14-VEGF-C.Эти эффекты, по-видимому, зависят от макрофагов, поскольку опосредованное клодронатом истощение этих клеток снижает лимфангиогенез и замедляет разрешение воспаления (29). Об усилении лимфодренажной функции из-за лимфатической стимуляции также сообщалось в других исследованиях, например, после повторного нанесения TPA на кожу спины трансгенных мышей K14-VEGF-C, у которых был выведен специфичный для лимфатических сосудов индикатор в ближнем инфракрасном диапазоне. быстрее, чем у мышей дикого типа (30). Точно так же в исследовании острого воспаления кожи у трансгенных мышей K14-VEGF-C и, в меньшей степени, K14-VEGF-D улучшился клиренс синего Эванса из кожи уха, облученной УФ-В (31).Более того, у этих мышей также было меньше воспалительного отека и уменьшилось утолщение эпидермиса при воспалении кожи, вызванном оксазолоном и УФ-В. Снижение воспаления в целом было более выраженным у трансгенных мышей VEGF-C, чем у трансгенных животных VEGF-D, что указывает на более сильные противовоспалительные эффекты VEGF-C (31).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалении кожи

В отличие от стимуляции лимфатической сосудистой сети, в нескольких исследованиях было показано, что ингибирование лимфатических сосудов усугубляет воспаление кожи (суммировано в).Опосредованное антителами блокирование VEGFR-3 резко снижает количество лимфатических сосудов в воспаленной коже уха мышей K14-VEGF-A во время реакции CHS. В то же время набухание тканей, утолщение эпидермиса, пролиферация кератиноцитов и количество CD8- и CD11b-положительных клеток были значительно увеличены, что указывает на более тяжелый воспалительный фенотип. Интересно, что блокирование только VEGFR-2 или в комбинации с VEGFR-3 облегчает воспаление, указывая на то, что опосредованное VEGFR-2 ингибирование кровеносных сосудов полезно при воспалении кожи и перевешивает пагубные эффекты ингибирования VEGFR-3 (28).Точно так же аденовирусная сверхэкспрессия растворимого VEGFR-3 сильно снижает лимфангиогенез у мышей, подвергающихся LPS- или LTA / MDP-индуцированному воспалению кожи, что приводит к замедленному разрешению воспаления, более медленному клиренсу FITC-декстрана, а также LPS, меченного FITC, и снижению миграция воспалительных клеток из кожи в дренирующие лимфатические узлы (29). Системное, опосредованное антителами ингибирование VEGFR-3 также привело к увеличению образования отека и увеличению числа CD11b-положительных клеток в коже уха, облученной УФ-В (36).

Таблица 2

Эффекты ингибирования лимфатических сосудов при воспалительных заболеваниях.

Воспалительное заболевание кишечника

Термин воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) включает болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) ), для которых характерно хроническое воспаление пищеварительного тракта.В то время как ЯК обычно поражает толстую кишку и проявляется поверхностными изъязвлениями слизистой и подслизистой оболочки, БК может возникать в любом месте желудочно-кишечного тракта и часто вызывает трансмуральное воспаление. Как и в случае воспаления кожи, исследования долгое время были сосредоточены на изменениях в сосудистой сети крови, и VEGF-A был предложен в качестве важного медиатора ВЗК (39, 40).

У людей, страдающих ВЗК, обычно наблюдаются лимфангиогенез, обструкция лимфатических сосудов, дилатация и подслизистый отек (41–44), а аномалии лимфатической сосудистой сети уже были выявлены во время первоначальной характеристики БК (45).Помимо морфологических изменений, снижается функциональность лимфатических сосудов, связанных с ВЗК. Исследование с участием пациентов с БК использовало инъекции окрашивающего лимфатические сосуды красителя Patent Blue V в воспаленную толстую кишку и продемонстрировало морфологические аберрации и функциональные нарушения лимфатической сосудистой сети, которые могли быть коррелированы с тяжестью заболевания. Поразительно, что после хирургического вмешательства и регресса воспаления внешний вид лимфатических сосудов вернулся к нормальному, что указывает на то, что функция лимфатических сосудов может быть вовлечена в патогенез ВЗК у людей (46).В соответствии с этим, более низкая плотность лимфатических сосудов может быть связана с повышенным риском рецидива БК (47).

Множество исследований было выполнено на мышах с ВЗК, двумя наиболее часто используемыми являются мыши с нокаутом IL-10 и колит, индуцированный декстрансульфатом натрия (DSS). У мышей с дефицитом ИЛ-10 спонтанно развивается колит в возрасте 10–12 недель, скорее всего, из-за отсутствия противовоспалительной и иммунодепрессивной активности ИЛ-10 (48, 49).

Колит, вызванный DSS, основан на введении детергента DSS в питьевую воду, который повреждает эпителий кишечника, наиболее сильно в дистальном отделе толстой кишки, и ставит под угрозу его барьерную функцию, делая нижележащую ткань доступной для бактерий и связанных веществ.Чтобы смоделировать острое воспаление, мышам обычно дают DSS в течение определенного времени (например, недели), при хроническом воспалении мыши получают несколько циклов DSS и периодическую регулярную питьевую воду (50, 51).

Стимуляция лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Подобно воспалению кожи, индукция лимфатической сосудистой сети обычно коррелирует со снижением тяжести воспаления (суммировано в).

У мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, перенесших DSS-индуцированный колит, аденовирусная доставка VEGF-C значительно увеличивала плотность лимфатических сосудов и была связана с уменьшением потери массы тела и тяжести заболевания, что оценивалось по консистенции и наличию стула. отсутствие каловой крови.Более того, гистологические анализы выявили уменьшение отека подслизистой ткани и инфильтрации воспалительных клеток, в то время как пролиферация LEC была значительно увеличена. Количественная оценка клиренса синего Эванса из воспаленной ткани дистального отдела толстой кишки показала усиление лимфодренажной функции, что также отражалось в улучшенном клиренсе флуоресцентно меченых гранул, покрытых антигеном, и увеличенной миграции воспалительных клеток из воспаленной ткани в дренирующие лимфатические узлы. Подобно наблюдениям при воспалении кожи, истощение макрофагов клодронатом в значительной степени отменяет защитные эффекты VEGF-C (33).Было высказано предположение, что VEGF-C может влиять на баланс цитокинов в воспаленной толстой кишке. Действительно, экспериментов in vitro показали, что VEGF-C индуцирует повышающую регуляцию IL-10 макрофагами, происходящими из костного мозга (33). В соответствии с этим, повышенные уровни IL-10 в сочетании со снижением IL-9, что связано с нарушением кишечного барьера, были зарегистрированы при лечении аденовирусным введением VEGF-C у мышей, перенесших DSS-индуцированный колит (52, 53).

Ингибирование лимфатических сосудов при воспалительном заболевании кишечника

Блокирование VEGFR-3 привело к обострению колита у мышей с нокаутом IL-10, а также у животных, получавших DSS, с точки зрения гистологической оценки (суммировано в).Животные обеих моделей демонстрировали сильно сниженную плотность лимфатических сосудов и пролиферацию LEC при ингибировании VEGFR-3. В то же время лимфатический клиренс синего Эванса и бактериального антигена, а также мобилизация воспалительных клеток в дренирующие лимфатические узлы были значительно снижены (33).

В другом независимом исследовании мышей с нокаутом IL-10 лечили блокирующими антителами к VEGFR-3. Это привело к увеличенным и извитым лимфатическим сосудам в толстой кишке, усилению отека подслизистой оболочки и более высокой инфильтрации лейкоцитов в воспаленной ткани, а также к более высокой оценке тяжести заболевания (37).

Ревматоидный артрит

Ревматоидный артрит (РА) — хроническое воспалительное заболевание, поражающее суставы и характеризующееся эпизодическими обострениями (54). В своей хронической стадии РА обычно ассоциируется с лимфаденопатией и снижением лимфодренажной функции, что показано, например, путем отслеживания оттока радиоактивно меченного альбумина, введенного внутрикожно, из предплечья (55). Лимфангиогенез также часто наблюдается в суставах пациентов с РА и был воспроизведен на мышиных моделях этого заболевания (56, 57).

Обычно используемые мышиные модели ревматоидного артрита включают трансгенных мышей TNF-α и мышей K / B × N. Первые сверхэкспрессируют человеческий TNF-α и спонтанно развивают хроническое прогрессирующее воспаление суставов в возрасте ~ 4 недель (58). Мыши K / B × N моделируют аутоиммунный аспект RA и основаны на линии мышей, трансгенной по рецептору Т-клеток, специфичному для бычьей рибонуклеазы. После размножения на фоне NOD случайное распознавание антигена, производного от NOD, вызывает начало воспаления суставов через 4 недели после рождения (59).

Лимфатическая функция в основном изучалась у этих животных, и была предложена двухфазная модель [обзор в (60)]. В начальной фазе «расширения» во время воспаления суставов лимфангиогенез и увеличение подколенных лимфатических узлов с усилением или без увеличения сокращений лимфатических сосудов ограничивают воспалительную реакцию (57, 61, 62). Во время следующей фазы «коллапса» подколенные лимфатические узлы сжимаются, а сокращение лимфатических сосудов, а также лимфодренажная функция значительно снижаются.В то же время воспаление суставов усиливается (61, 63–65). Блокирование передачи сигналов TNF-α привело к усилению лимфатических сокращений и уменьшению воспаления суставов (66).

Подобные изменения характеристик лимфатических узлов также были зарегистрированы у пациентов-людей, где гипертрофия лимфатических узлов могла наблюдаться у подавляющего большинства пациентов, страдающих активным РА, в то время как у здоровых людей и пациентов в стадии ремиссии изменений лимфатических узлов не было (67).

Стимуляция лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Стимуляция лимфатической сосудистой сети была связана со снижением тяжести заболевания в моделях РА на животных (суммировано в).Аденоассоциированная вирусная (AAV) доставка VEGF-C в воспаленные голеностопные суставы 6-недельных трансгенных мышей TNF-α частично обратила вспять связанное с воспалением увеличение синовиального объема и значительно улучшила подвижность ног. Гистологический анализ показал, что у мышей, получавших VEGF-C, деструкция хрящей и костей была меньше, чем у животных, которым вводили контрольный вектор. При хроническом артрите (мыши в возрасте 5 месяцев) лимфатический дренаж индоцианинового зеленого (ICG) из подушечек лап был сильно снижен у трансгенных TNF-α по сравнению с мышами дикого типа.AAV-опосредованная доставка VEGF-C значительно улучшила выведение ICG из лап и увеличила количество лимфатических сосудов в паннусе воспаленного сустава (34).

В альтернативном подходе, основанном на наблюдении, что повышенные уровни NO при воспалении уменьшают лимфатическую перекачку, функция лимфатических сосудов изучалась с использованием ингибирования NOS. Местное применение L-N6- (1-иминоэтил) лизин-5-тетразоламида (L-NIL), умеренно селективного ингибитора iNOS (68), у трансгенных мышей TNF-α с разрушенными лимфатическими узлами восстановило лимфатические сокращения и значительно улучшило Транспорт ICG от подушечки стопы к подколенным лимфатическим узлам, в то время как метиловый эфир Nω-нитро-1-аргинина (L-NAME), неспецифический ингибитор как eNOS, так и iNOS, не был связан с положительными эффектами (35).Хотя влияние на тяжесть заболевания у этих мышей в исследовании не оценивалось, оно предоставляет доказательства того, что избирательное ингибирование iNOS может предложить альтернативный и клинически значимый подход к терапии РА.

Ингибирование лимфатических сосудов при ревматоидном артрите

Ингибирование лимфатической сосудистой сети привело к усилению воспаления на мышиных моделях артрита (суммировано в). Введение трансгенным мышам TNF-α, у которых развилось воспаление суставов, с антителом, блокирующим VEGFR-3, в течение 2 месяцев значительно уменьшило количество лимфатических капилляров в дренирующих подколенных лимфатических узлах и воспаленных лодыжках.Блокирование VEGFR-3 также усугубляло воспаление коленных и голеностопных суставов, поскольку увеличение синовиального объема с течением времени, а также его абсолютный размер были повышены у этих животных по сравнению с контрольными животными, получавшими IgG. Точно так же гистологический анализ срезов, окрашенных гематоксилином-эозином, выявил обострение воспаления после ингибирования VEGFR-3. Подобно эффектам, наблюдаемым при хроническом воспалении кожи, блокирование VEGFR-2 было связано со снижением воспалительной реакции, что было оценено с помощью синовиального объема и гистологической оценки.Функция лимфодренажа, оцениваемая путем отслеживания сигнала ICG в лапах и дренирования подколенных лимфатических узлов после инъекции в подушечку лапы, резко снижалась при блокировании VEGFR-3 (38).

Влияние медиаторов воспаления на лимфатическую сосудистую сеть

Воспалительный лимфангиогенез в основном опосредуется VEGF-A и VEGF-C, которые продуцируются кератиноцитами и стромальными клетками, такими как фибробласты, а также иммунными клетками, в первую очередь макрофагами (69–71) . Действительно, было обнаружено, что несколько медиаторов воспаления индуцируют транскрипцию VEGF-C (72–74).

Макрофаги имеют решающее значение, как показано на модели воспаления кожи, вызванного ВЗК и ЛПС, где истощение макрофагов усугубляет воспаление (29, 33). Хотя VEGF важны для лимфангиогенеза, вызванного воспалением, существует множество дополнительных факторов. Например, было показано, что IL-17, ключевой цитокин в патогенезе псориаза, индуцирует лимфангиогенез in vitro и в микрокарманках роговицы (75), а IL-8 способствует лимфангиогенезу в экспериментах на культуре клеток и на модели животных. лимфедема (76).Точно так же ингибирование TGF-β, который опосредует противовоспалительные эффекты, поддерживало лимфангиогенез на мышиной модели перитонита и лимфедемы (77, 78). В соответствии с этим цитокины, характерные для клеток T _H 2, такие как IL-4 и IL-13, которые часто связаны с разрешением воспаления, ингибируют лимфангиогенез (79). Интересно, что несколько медиаторов воспаления обладают антилимфангиогенной активностью. Интерферон-γ (IFN-γ), который продуцируется активированными Т-клетками, снижает образование лимфатических сосудов в лимфатических эндотелиальных клетках человека и мыши in vitro , а также в лимфатических узлах мыши (15, 80).Точно так же TNF-α ингибировал образование капилляров и пролиферацию LEC мыши, в то время как IL-1β не оказывал стойкого воздействия на пролиферацию, но снижал барьерную функцию LEC (15). Действительно, медиаторы воспаления не только влияют на лимфангиогенез, но и напрямую влияют на лимфатическую функцию. Простагландины, IL-1β, IL-6 и TNF-α снижают частоту лимфатической помпы (81, 82). Аналогичным образом медиаторы воспаления влияют на проницаемость лимфатических сосудов, что было продемонстрировано in vitro путем оценки влияния широкого спектра медиаторов воспаления на монослои лимфатических эндотелиальных клеток крыс, где IL-6, TNF-α и IFN-γ резко увеличивали проницаемость. , вероятно, за счет снижения экспрессии эндотелия сосудов (VE) -кадгерина (83).Немногие исследования изучали проницаемость лимфатических сосудов in vivo , но результаты тех, которые показали нарушение барьерной функции, а также выраженную неплотность, сообщили о VEGF-A как важном посреднике этих эффектов, возможно, посредством передачи сигналов через VEGFR-2 (1, 84 ).

Важно учитывать, что цитокины и факторы роста часто обладают плейотропным действием, что затрудняет различение прямых и косвенных механизмов. Например, сообщалось, что IL-17 индуцирует экспрессию VEGF-D, тем самым косвенно запуская лимфангиогенез (75).Широкий спектр сигнальных молекул, участвующих в воспалении, а также их различные и часто плейотропные эффекты на лимфатическую сосудистую сеть приводят к очень сложной сети сигналов, которая все еще не полностью изучена.

Выводы

Лимфатическая сосудистая сеть представляет собой решающего, хотя часто недооцененного участника воспаления. Лимфатические сосуды служат основным транспортным путем для медиаторов воспаления, жидкости, антигена и иммунных клеток, таким образом играя ключевую роль в инициации и разрешении воспаления.Действительно, было спорно, способствует ли расширение лимфатического эндотелия воспалению за счет облегчения транспорта лейкоцитов в лимфатические узлы и усиления иммунных ответов, или же лимфатические сосуды поддерживают разрешение воспаления путем отвода медиаторов воспаления и клеток из места воспаления. Однако в последние годы в ряде исследований, подробно описанных выше, сообщалось об уменьшении тяжести воспаления после активации и / или расширения лимфатической сосудистой сети (изображенной для воспаления кожи), что указывает на то, что продвижение лимфатической сосудистой сети поддерживает разрешение воспаления и может представлять собой действительный терапевтический подход.Однако следует учитывать, что передача сигналов VEGF-C / VEGFR-3 сама по себе может также учитывать некоторые противовоспалительные эффекты, наблюдаемые у трансгенных мышей VEGF-C, поскольку было показано, что она снижает выработку провоспалительных цитокинов. и защитить мышей от септического шока (85).

Эффекты стимуляции или ингибирования лимфатических сосудов при воспалении кожи. Воспаленная кожа проявляется утолщением эпидермиса, отеком и инфильтрацией воспалительных лейкоцитов (например, CD8-положительных клеток или макрофагов и гранулоцитов).Стимуляция лимфатической сосудистой сети снимает воспаление, уменьшает отек, утолщение эпидермиса и воспалительную инфильтрацию, улучшая лимфодренаж, тем самым снижая количество воспалительных клеток в воспаленной коже. Угнетение лимфатической сосудистой сети усугубляет воспаление и снижает лимфатический клиренс.

Интересно, что на лимфатическую сосудистую сеть также влияют установленные стандартные методы лечения воспалительных заболеваний, например, при РА, где блокирование TNF-α приводило к усилению лимфангиогенного ответа и увеличению лимфатических сокращений в воспаленной ткани (66, 86 ).Другие методы лечения, направленные на блокировку определенных цитокинов (например, IL-17 при псориазе), также могут частично оказывать противовоспалительное действие, модулируя лимфатическую сосудистую сеть. Любопытно, что некоторые противовоспалительные средства связаны с антилимфангиогенной активностью. Глюкокортикоиды снижают лимфангиогенез при воспалении роговицы и хроническом воспалении дыхательных путей, опосредованном инфекцией M. pulmonis (87, 88). Кроме того, простагландин E2, биосинтез которого ингибируется нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП), блокирующими циклооксигеназу (ЦОГ), индуцирует экспрессию VEGF-C и лимфангиогенез при раке легких (73).Соответственно, ингибирование ЦОГ-2 снижает индуцированный опухолью лимфангиогенез (89). Возможное объяснение этих результатов может заключаться в том, что сильнодействующие терапевтические агенты подавляют воспаление достаточно сильно, чтобы также уменьшить сопутствующий лимфангиогенез, вызванный воспалением. Более того, хотя простагландин E2 препятствует расширению лимфатических сосудов, также сообщалось, что он подавляет лимфатическую функцию (81). Следовательно, глюкокортикоиды и НПВП могут улучшить лимфатический клиренс, несмотря на снижение лимфангиогенеза.Однако для тщательного изучения этих возможностей необходимы дальнейшие исследования.

Важно учитывать, что иммуномодулирующие свойства лимфатического эндотелия, которым в последнее десятилетие уделяется все больше внимания, могут хотя бы частично объяснить наблюдаемые противовоспалительные эффекты индукции лимфатических сосудов. Хорошим примером является рецептор D6, который высоко экспрессируется лимфатическими эндотелиальными клетками и поглощает воспалительные цитокины. Мыши с дефицитом D6 страдали от более серьезного кожного воспаления и колита по сравнению с животными дикого типа (90, 91), следовательно, лимфатическое расширение может повышать уровни D6 и, соответственно, снижать уровни медиаторов воспаления в воспаленной ткани, что приводит к снижению тяжесть заболевания.Однако иммуномодулирующая роль лимфатической сосудистой сети выходит за рамки этого обзора.

Хотя VEGF-C был связан с противовоспалительным действием при различных заболеваниях, как описано выше, его биологические роли очень сложны и могут зависеть от органов и болезней. Например, в условиях экспериментального ожирения трансгенно сверхэкспрессированный VEGF-C индуцировал провоспалительный хемотаксис макрофагов, увеличивал прибавку в весе и ухудшал метаболические параметры, такие как инсулинорезистентность (92).Напротив, блокада VEGF-C и VEGF-D за счет сверхэкспрессии растворимой формы VEGFR-3 снижает инфильтрацию макрофагов и улучшает чувствительность к инсулину при ожирении, вызванном диетой (93). Аналогичным образом, в исследованиях опухолей сообщалось, что VEGF-C индуцирует лимфангиогенез опухоли и стимулирует миграцию макрофагов (94), что может объяснить наблюдаемое увеличение метастазов опухоли у трансгенных мышей VEGF-C (95).

Применение VEGF-C при этих заболеваниях может быть контрпродуктивным, поэтому эти результаты подчеркивают сложность биологии VEGF-C и подчеркивают необходимость тщательной оценки возможных положительных и вредных эффектов VEGF-C при отдельных патологиях.

Принимая во внимание все доступные данные, индукция лимфангиогенеза и активация лимфатической сосудистой сети в условиях воспаления, по-видимому, представляет собой мощный терапевтический подход. Поэтому поразительно, что эта стратегия не была изучена более тщательно, не говоря уже о клинической эксплуатации. Основным препятствием было отсутствие клинически осуществимых систем доставки лимфангиогенных факторов. В недавнем исследовании, однако, был охарактеризован целевой слитый белок F8-VEGF-C, который специфически накапливается в воспаленной ткани, и показано, что он снижает воспаление на двух моделях кожного воспаления на мышах, возможно, заполняя этот терапевтический пробел (96).

Вклад авторов

СС разработал и написал рукопись. MD разработал и отредактировал рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Финансирование. Работа в лаборатории авторов поддержана грантом Швейцарского национального научного фонда 310030_166490 и грантом Совета перспективных исследований LYVICAM.

Ссылки

NORD (Национальная организация по редким заболеваниям)

Слоновость вызывается недостаточным лечением лимфедемы и закупоркой лимфатические сосуды лимфатической системы.Когда лимфа движется по лимфатической системе, она фильтруется сетью небольших структур, известных как лимфатические узлы, которые помогают удалять микроорганизмы (например, вирусы, бактерии и т. Д.) И другие инородные тела. Группы лимфатических узлов расположены по всему телу, в том числе на шее, под мышками (подмышками), в локтях, а также в груди, животе и паху. Помимо лимфатических узлов, лимфатическая система включает селезенку, которая фильтрует изношенные эритроциты и производит лимфоциты, и миндалины, представляющие собой массу лимфоидной ткани в области горла, которая помогает бороться с инфекцией.К лимфатическим тканям также относятся вилочковая железа, относительно небольшой орган за грудиной, который, как считается, играет важную роль в иммунной системе до полового созревания, а также костный мозг, который представляет собой губчатую ткань внутри полостей костей, которая производит клетки крови. . Лимфатическая ткань также может располагаться в других частях тела, таких как кожа, тонкий кишечник, печень и другие органы.

В слаборазвитых регионах Южной Америки, Центральной Африки, Азии, островов Тихого океана и Карибского бассейна обструкция может быть вызвана паразитарным заболеванием, известным как лимфатический филяриатоз.Лимфатический филяриоз вызывается тремя различными видами червей, известными как Brugia malayi, Brugia timori и Wuchereria bancrofti. Эти черви вызывают повреждение и воспаление лимфатической системы. Личиночная форма червей попадает в организм человека через укусы инфицированных комаров.

Генитальный слоновость также может быть вызвана бактериальными заболеваниями, передающимися половым путем, в частности венерической лимфогранулемой (LGV) и донованозом. Бактерия, вызывающая LGV, серовар L1-L3 Chlamydia trachomatis, повреждает лимфатическую систему, приводя к лимфатической обструкции гениталий.Хроническая непроходимость в конечном итоге приводит к генитальному слоновому заболеванию. Донованоз вызывается бактерией гранулематоза Calymmatobacterium (Klebsiella). Донованоз вызывает генитальный слоновость, потому что реакция иммунной системы организма на бактерию вызывает воспаление и сужение (сужение) лимфатических сосудов.

Слоновость также связана с заболеванием, известным как подокониоз. Подокониоз, иногда называемый нефилярийным слоновьем, представляет собой заболевание, вызванное поглощением мельчайших минеральных частиц из почвы через ступни босоногих людей.Считается, что минеральные частицы вызывают реакцию иммунной системы, в конечном итоге приводящую к образованию воспалительных масс узелков (гранулем) в лимфатических сосудах стоп и ног.

Дополнительные причины слоновости включают простейшее заболевание, называемое лейшманиозом, туберкулезом, проказой и повторяющуюся стрептококковую инфекцию. Если лимфедему не лечить, слоновость может возникать вторично после травмы, хирургического вмешательства или облучения. Например, такое лечение, как хирургическое удаление лимфатических узлов для лечения рака, может привести к накоплению лимфы и последующему отеку (лимфедема).

Важная роль кровеносных и лимфатических сосудов в воспалении и аллергии

Ангиогенез и лимфангиогенез, рост новых сосудов из уже существующих, вызывают все больший интерес из-за их роли в росте опухоли и распространении метастазов. Однако ремоделирование сосудов, связанное с повышенной проницаемостью сосудов, также является ключевым признаком многих хронических воспалительных заболеваний, включая астму, атопический дерматит, псориаз и ревматоидный артрит. Основными движущими силами ангиогенеза и лимфангиогенеза являются фактор роста эндотелия сосудов (VEGF-) A и VEGF-C, активирующие специфические рецепторы VEGF на эндотелии лимфатических и кровеносных сосудов.Недавние экспериментальные исследования показали сильные противовоспалительные реакции после целенаправленного ингибирования активированных кровеносных сосудов на моделях хронических воспалительных заболеваний. Важно отметить, что наши недавние результаты показывают, что специфическая активация лимфатических сосудов уменьшает как острое, так и хроническое воспаление кожи. Таким образом, антиангиогенная и пролимфангиогенная терапия может представлять собой новый подход к лечению хронических воспалительных заболеваний, в том числе вызванных хроническим аллергическим воспалением.

1. Введение

По данным Всемирной организации по аллергии, аллергические расстройства поражают 30–40% населения мира, и их распространенность возрастает до масштабов эпидемии.Большая часть патологии хронических аллергических заболеваний, таких как атопический дерматит и астма, является долгосрочным результатом хронического аллергического воспаления в месте воздействия аллергена [1]. Таким образом, чтобы изучить дополнительные возможности лечения хронических аллергических расстройств, важно понимать различные патомеханизмы и свойства хронического воспаления.

Воспаление в целом — это реакция тканей на вредные стимулы, такие как инфекционные агенты, антигены или физическое и химическое повреждение.Помимо повышенной инфильтрации воспалительных клеток в воспаленную ткань, в последние годы стало ясно, что острые и хронические воспалительные процессы связаны с выраженным ремоделированием сосудов. Ангиогенез и лимфангиогенез, рост новых кровеносных сосудов и лимфатических сосудов из уже существующих, вовлечены в ряд физиологических и патологических состояний, таких как заживление ран, рост опухоли и распространение метастазов [2–5]. Ангиогенез и лимфангиогенез также происходят при нескольких хронических воспалительных состояниях, включая ревматоидный артрит, воспалительное заболевание кишечника, астму, хроническое воспаление дыхательных путей, атопический дерматит и псориаз [6–9].

Несмотря на то, что кровеносные и лимфатические сосуды играют ключевую роль в острых и хронических воспалительных процессах и, таким образом, могут служить новыми терапевтическими мишенями при воспалительных и аллергических заболеваниях, в настоящее время не существует клинически одобренного лечения, специально регулирующего сосудистую сеть.

2. Функция кровеносных и лимфатических сосудов в тканевом гомеостазе

У позвоночных есть две сосудистые системы: сердечно-сосудистая и лимфатическая. Для выполнения своих функций обе сосудистые системы образуют сильно разветвленные древовидные трубчатые структуры.В сердечно-сосудистой системе сердце перекачивает кровь через артерии в более мелкие артериолы и в капиллярные русла. Оттуда кровь возвращается через венулы и вены к сердцу, чтобы перейти в легкие для новой кислородной нагрузки. В физиологических условиях основные функции кровеносных сосудов включают подачу газов, жидкости, питания и сигнальных молекул к тканям с капиллярами в качестве фактических мест обмена. В этих местах плазма просачивается из капилляров в интерстиций под действием артериального давления и осмотических градиентов.Лимфатические капилляры поглощают эту богатую белком жидкость, тем самым поддерживая не только гомеостаз тканевой жидкости, но и осуществляя иммунный надзор. Лимфатическая сеть состоит из начинающихся вслепую тонкостенных капилляров без покрытия перицитами и с неполной базальной пластинкой, а также собирающих лимфатических сосудов со слоем гладкомышечных клеток, базальной мембраной и клапанами, которые препятствуют обратному току лимфы. Самый большой собирающий лимфатический сосуд, грудной проток, соединяет лимфатическую систему с сердечно-сосудистой системой.У взрослых физиологический ангиогенез и лимфангиогенез встречаются редко. Однако новые лимфатические и кровеносные сосуды образуются во время женского репродуктивного цикла, цикла волос и заживления ран [10, 11].

3. Анатомия кожной и легочно-сосудистой систем

Эпидермальный слой кожи свободен от кровеносных и лимфатических сосудов. В дерме кровеносная сосудистая система организована в глубокое и поверхностное горизонтальное сплетение, из которого отходят капилляры [12, 13].Лимфатическая сосудистая сеть также образует два сплетения вблизи кровеносных сосудов. Ветви от сплетения поверхностных лимфатических сосудов переходят в дермальные сосочки и спускаются в более крупные лимфатические сосуды в нижней части дермы [14]. Основная часть кровеносных микрососудов располагается непосредственно под эпидермисом, тогда как лимфатические сосуды располагаются дальше от эпидермиса [15].

Легочные кровеносные сосуды транспортируют кровь с низким содержанием кислорода от сердца к легким, тогда как бронхиальные сосуды снабжают легкие питательными веществами и кислородом.Бронхиальные кровеносные сосуды выходят из аорты или межреберных артерий и входят в легкое в воротах. В главном стволовом бронхе они разветвляются и спускаются в нижнюю трахею и внелегочные дыхательные пути. Они покрывают все легкое от бронхиального дерева до конечных бронхиол, где бронхиальные сосуды анастомозируют друг с другом, а также с легочными сосудами [16]. Исследования лимфатических сосудов в нормальном легком человека проводятся редко не только потому, что в течение долгого времени не были известны лимфатические специфические маркеры, но также потому, что в легких обычно используемый лимфатический маркер лимфатических сосудов, рецептор эндотелиального гиалуронана (LYVE-) 1 окрашивает оба лимфатических узла. эндотелиальные клетки кровеносных сосудов [17].Недавние исследования с использованием специфического лимфатического маркера эндотелия подопланина показали, что в легких человека лимфатические сосуды выходят за пределы респираторных бронхиол, сопровождая внутрилобулярные артерии глубоко внутри дольки, самой маленькой единицы легкого [18, 19]. В трахее мыши лимфатическая сеть сильно упорядочена, а сосуды ограничены слизистой оболочкой, расположенной между хрящевыми кольцами [8].

4. Роль кровеносных и лимфатических сосудов в воспалении

Кровь и лимфатическая сосудистая система участвуют в воспалительной реакции организма.При остром воспалении эндотелиальные клетки кровеносных сосудов активируются несколькими медиаторами воспаления (например, фактором роста эндотелия сосудов (VEGF-) A, фактором некроза опухоли (TNF-) α , интерлейкином (IL) -6 и IL-1). β ), что приводит к типичным признакам воспаления, усилению кровотока в результате расширения сосудов и образованию отека из-за повышенной проницаемости кровеносных сосудов. Кроме того, экспрессия молекул адгезии, таких как молекула межклеточной адгезии- (ICAM-) 1, молекула адгезии сосудистых клеток (VCAM-) 1 и E-селектин на активированных эндотелиальных клетках сосудов крови, делает возможным взаимодействие между лейкоцитами и эндотелием, главное событие воспалительного процесса [20, 21].При хроническом воспалении кровеносные сосуды остаются увеличенными, сверхпроницаемыми и активируются с высокой экспрессией молекул адгезии, что приводит к непрерывной экстравазации воспалительных клеток и жидкости в воспаленную ткань. Ряд воспалительных состояний, таких как ревматоидный артрит, воспалительное заболевание кишечника, астма, атопический дерматит и псориаз, характеризуются выраженным ангиогенезом [7, 9, 22, 23].

Помимо сосудов крови, лимфатическая сосудистая сеть играет важную роль в воспалении.Лимфатические сосуды регулируют воспалительную реакцию путем транспортировки жидкости, экстравазированных лейкоцитов и антигенпрезентирующих клеток из воспаленной ткани в лимфатические узлы и другие вторичные лимфоидные органы, тем самым способствуя уменьшению отека, вызванного воспалением, и инициированию специфический иммунный ответ. Тип хемокинового рецептора C-C (CCR) 7, экспрессируемый дендритными клетками, важен для их миграции в афферентные лимфатические сосуды, которые секретируют соответствующий хемокиновый лиганд (мотив C-C) лиганд (CCL) 21 [24].Лимфангиогенез происходит при нескольких хронических воспалительных состояниях, таких как псориаз человека и мышиные модели хронического воспаления кожи, хронического воспаления дыхательных путей и ревматоидного артрита [8, 25–27].

5. Медиаторы ангиогенеза и лимфангиогенеза при воспалении

В последние годы понимание воспалительных ангиогенных и лимфангиогенных процессов, таких как рост, миграция и выживаемость эндотелиальных клеток, расширилось, и было выявлено множество вовлеченных медиаторов.Наиболее важной молекулой, контролирующей ангиогенез, вызванный воспалением, является VEGF-A, член семейства ангиогенных и лимфангиогенных факторов, таких как VEGF-C, VEGF-D и фактор роста плаценты (PlGF) [6, 28]. VEGF-A передает сигналы через свои рецепторные тирозинкиназы VEGFR-1 и VEGFR-2 и тем самым индуцирует ангиогенез и лимфангиогенез (Рисунок 1). Экспрессия VEGF-A и VEGFR-2 индуцируется цитокинами, такими как TNF- α , тем самым связывая ангиогенез с воспалительными состояниями [14, 29].VEGFR-1 экспрессируется в кровеносных сосудах, тогда как VEGFR-2 экспрессируется как в кровеносных, так и в лимфатических сосудах с высокой экспрессией на кончиках клеток [30]. По сравнению с VEGFR-2, VEGFR-1 имеет более высокое сродство к VEGF-A, но более низкую киназную активность. Сообщалось, что VEGFR-1 улавливает VEGF-A для предотвращения избыточной передачи сигналов через VEGFR-2 во время эмбриогенеза, тогда как у взрослых функция VEGFR-1 остается более неуловимой [31, 32]. Также сообщалось, что некоторые цитокины и хемокины, такие как IL-1, IL-8, IL-18, хемокиновый (мотив C-X-C) лиганд (CXCL) 3 и CXCL12, обладают проангиогенной и лимфангиогенной активностями (таблица 1).