Only Perception: 研究：白血球如千足蟲般移動

2009-05-05

研究：白血球如千足蟲般移動

White blood cells move like millipedes, scientists show
http://www.physorg.com/news160649845.html

May 4th, 2009

白血球 -- 免疫系統的「士兵」-- 如何抵達感染或受傷的地點呢？為了這麼做，它們必需敏捷地沿著血管內襯爬行 -- 緊緊抓住它以免在血流中被沖走 -- 一直尋找臨時的、以特殊黏性分子所製成的「路標」，那讓它們知道該在何處跨越血管障礙，以便抵達受損組織。

在最近一項發表於 Immunity 期刊的研究中，Ronen Alon 教授以及他的Weizmann 研究所免疫學系研究生 Ziv Shulman，展現白血球如何沿著內襯血管的內皮細胞向前移動。

目前輿論主張，免疫細胞如同尺蠖（inchworms，蠖念貨）般向前移動，不過 Alon 的新發現證明，迅速移動的白血球更像千足蟲（millipedes，譯註：即「馬陸」，是一種節肢動物）那樣。並非黏住前面與後面、折疊接著展開以便將它自己推進（譯註：像卡通裡的小蟲弓起身體，然後往前伸直，http://www.youtube.com/watch?v=rJKt0UZOi-E），相反的，白血球創出許多微小的、長度不超過一微米的「腳」-- 黏著點（adhesion points），富含黏性分子（名為 LFA-1），那與出現在血管表面的搭檔黏性分子結合。幾十隻這種腳在數秒內依序附著與分離 -- 讓它們能夠迅速移動且在血管側保持良好的抓「壁」力。

接下來，科學家轉向該研究所的電子顯微鏡組。由 Eugenia Klein 與 Vera Shinder 這兩位博士透過 SEM 與 TEM 所獲得的影像證明，附著在血管壁時，白血球的腳會「戳（dig）」進內皮，在其表面上往下壓。這些腳 -- 那被認為只有當細胞離開血管時才會出現 -- 用於爬行血管內襯這項事實指出，它們可能當作探針來感覺離開訊號（前面提到的「路標」）。

研究者們發現，由血流所創造的剪力（shear force）足以讓腳自己嵌入。若沒有急流中的血液用力推，白血球細胞將無法感覺離開訊號或或抵達受傷處。這些結果解釋了 Alon 先前的發現：血液的剪力對於白血球離開血管壁來說，不可或缺。目前的研究則提出，剪力導致它們的黏性分子進入高度活躍狀態。科學家們認為，這些微小的腳具有三重功能（trifunctional）：用來抓握、移動以及感覺來自於受傷組織的災難訊號。

在未來的研究中，科學家計畫檢查是否有可能藉由中斷免疫細胞足部「戳入」內皮，來調控侵略性免疫反應（例如自體免疫疾病）。他們也計畫研究，癌化血液細胞是否使用類似機制透過血流轉移，以便離開血管壁並進入不同組織。

※ 相關報導：

＊ Lymphocyte Crawling and Transendothelial Migration Require Chemokine Triggering of High-Affinity LFA-1 Integrin
http://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(09)00102-2

Ziv Shulman, Vera Shinder, Eugenia Klein,
Valentin Grabovsky, Orna Yeger, Erez Geron,
Alessio Montresor, Matteo Bolomini-Vittori,
Sara W. Feigelson, Tomas Kirchhausen, Carlo Laudanna,
Guy Shakhar and Ronen Alon
Immunity, Volume 30, Issue 3, 384-396, 05 March 2009
doi: 10.1016/j.immuni.2008.12.020

Endothelial chemokines are instrumental for integrin-mediated lymphocyte adhesion and transendothelial migration (TEM). By dissecting how chemokines trigger lymphocyte integrins to support shear-resistant motility on and across cytokine-stimulated endothelial barriers, we found a critical role for high-affinity (HA) LFA-1 integrin in lymphocyte crawling on activated endothelium. Endothelial-presented chemokines triggered HA-LFA-1 and adhesive filopodia at numerous submicron dots scattered underneath crawling lymphocytes. Shear forces applied toendothelial-bound lymphocytes dramatically enhanced filopodia density underneath crawling lymphocytes. A fraction of the adhesive filopodia invaded the endothelial cells prior to and during TEM and extended large subluminal leading edge containing dots of HA-LFA-1 occupied by subluminal ICAM-1. Memory Tcells generated more frequent invasive filopodia and transmigrated more rapidly than their naive counterparts. We propose that shear forces exerted on HA-LFA-1 trigger adhesive and invasive filopodia at apical endothelial surfaces and thereby promote lymphocyte crawling and probing for TEM sites.