Мембраны

Впячивание Фагояизосома Протеолиз

Фагоцит

III стадия N стадия

СИСТЕМА ФАГОЦИТОВ

И. И. Мечников определил, что ее представляют два типа кле­ток: микрофаги (полиморфноядерные нейтрофилы) и макрофаги, трансформирующиеся из моноцитов, которые задерживаются в тканях. Они образуют систему мононуклеарных фагоцитов.

Всем фагоцитам присущи следующие функции: миграция и хе­мотаксис; адгезия и фагоцитоз; цитотоксичность; секреция гидро-лаз и других биологически активных веществ.

Защитную функцию клеток, способных поглощать и перевари­вать микробы, впервые показал И. И. Мечников и назвал это яв­ление фагоцитозом.

Различают фагоцитоз завершенный и незавершенный. Фагоци­тарная реакция осуществляется поэтапно. Завершенный фагоцитоз, заканчивающийся полным разрушением микроорганизма, вклю­чает четыре стадии (рис. 4.10):

I. Положительный таксис, или приближение фагоцита к ми­
кробу;

II. Адгезия, или прилипание фагоцита к микробу,

III. Впячивание наружной мембраны фагоцита с последующим образованием фагосомы и ее слияние с лизосомой;

IV. Инактивация и разрушение микробов в фаголизосоме, проявляющиеся набуханием, фрагментацией и лизисом с пол­ной деградацией до аминокислот и низкомолекулярных соедине­ний. Если микробные антигены разрушаются частично, вслед за фагоцитозом начинается антителообразование.

/ стадия ║ стадия

Рис. 4.10. Стадии завершенного фагоцитоза

Некоторые виды микроорганизмов и особенно поглощенные вирусы проявляют большую устойчивость к лизосомальным анти­микробным веществам или даже размножаются внутри фагоцита. Такой незавершенный вид фагоцитоза чаще наблюдается в нейтро-филах и заканчивается их гибелью или фагоцитированные микро­бы выталкиваются из них. Нередко гранулоциты с размноживши­мися в них бактериями становятся объектом фагоцитоза для мак­рофагов. Следует подчеркнуть, что в отличие от нейтрофилов, ко­торые поглощают и переваривают в основном истинных бактерий, макрофаги фагоцитируют спирохеты, актиномицеты, грибы, про­стейшие, вирусы, атрофирующиеся, омертвевшие или злокачест­венные перерожденные клетки.

Нейтрофилы (полиморфноядерные лейкоциты) — ко-роткоживущие клетки, способные к хемотаксису и фагоцитозу. В нейтрофилах различают три типа гранул:

первичные, азурофильные, содержат набор разнообразных гидро-лаз — A,D,E катепсины, 5-нуклеотидазу, бета-галактозидазу, арил-сульфатазу, бета-глюкуронидазу, эластазу, коллагеназу, катионные белки, миелопероксидазу, лизоцим, кислые мукополисахариды;

вторичные «специфические» гранулы содержат лактофер-рин, лизоцим, щелочную фосфатазу, белок, связывающий ви­тамин В₁₂;

третичные гранулы похожи на обычные лизосомы и содержат кислые гидролазы.

Таким образом, гранулы нейтрофилов содержат набор фермен­тов, достаточный для деградации всех или многих липидов, поли­сахаридов и белков чувствительных бактерий, что приводит к их значительному повреждению в считанные часы.

Моноциты и макрофаги отличаются высокой фа­гоцитарной активностью. Продукты этих клеток — монокины — действуют на многие клетки других типов. Моноциты могут участвовать как в воспалительных, так и противовоспалительных процессах: способствовать созреванию предшественников лейко­цитов, влиять на систему комплемента, свертывание крови, обмен кининов, служить основным источником метаболитов арахидоно-вой кислоты, а также оказывать токсическое действие на опухоле­вые клетки и микроорганизмы.

Макрофаги играют важную роль в формировании устойчи­вости организма к инфекции. Они обладают фагоцитарной актив­ностью, значительной подвижностью и способностью образовы­вать токсические метаболиты кислорода, а также набором мощ­ных гидролитических ферментов. В отличие от нейтрофилов у макрофагов замедленная, но более продолжительная реакция на внешние стимулы. Они способны использовать фаголизосомы повторно, секретировать нелизосомальные белки. У них выше способность к пиноцитозу. Макрофаги быстрее реконструируют плазматическую мембрану, но характер их бактерицидного дей-

ствия во многом сходен с таковым у нейтрофилов: включает интернализацию микроорганизмов, слияние фагосом с лизосо-мами и активацию метаболитов кислорода при уничтожении микроорганизмов.

Между моноцитами и макрофагами обнаружено много разли­чий: прежде всего эти клетки отличаются по ферментативной ак­тивности и способности к фагоцитозу. При дифференцировке мо­ноцитов в макрофаги у них исчезают азурофильные гранулы, в ре­зультате более заметными становятся лизосомы, содержащие гид­ролитические ферменты. Поверхность макрофагов более склад­чатая и на ней больше рецепторов для Ig и комплемента.

Макрофаги (и, в меньшей степени, неактивированные моно­циты) продуцируют разнообразные соединения: компоненты комплемента, пропердин, факторы В и D. Гепатоциты произ­водят многие из этих белков в значительно больших количе­ствах, однако макрофаги обеспечивают локальный синтез бел­ков комплемента в экссудатах.

Макрофаги продуцируют растворимые белки — монокины. К ним относятся: интерлейкин-1 (IL-1), лейкоцитарный пиро-ген; фактор, активирующий фибробласты и пролиферацию глад-комышечных клеток, интерферон; факторы, стимулирующие про­лиферация клеток капилляров; факторы, влияющие на образо­вание колоний гранулоцитов, эритроцитов, макрофагов, мега-кариоцитов; фактор роста Т-клеток; фактор дифференцировки В-клеток; белки, убивающие опухолевые клетки; белок, супресси-рующий Т- и В-клетки.

Макрофаги продуцируют большое количество биологически активных веществ (БАВ): простагландины (PGE2), тромбоксан 2, лейкотриены В и С, причем в значительно больших количествах, чем нейтрофилы. Миелопероксидаза нейтрофилов и макрофагов эффективно уничтожает микроорганизмы, может играть сущест­венную роль в уничтожении агентов, вызывающих хронические гранулематозные инфекции.

Пероксидаза в нейтрофильных лейкоцитах была впер­вые обнаружена в 1941 г. К. Агнером. Поскольку по своим свой­ствам эта пероксидаза несколько отличалась от остальных живот­ных пероксидаз и найдена пока только в нейтрофилах, моноцитах и макрофагах, она впоследствии получила название «миелоперок­сидаза» (МПО). Методом гель-фильтрации определена молеку­лярная масса миелопероксидазы: у собаки — 149000 (К. Агнер, 1958). МПО — это важный компонент внугрилейкоцитарной мик-робоцидной системы нейтрофильных гранулоцитов. Это железо­содержащий белок, изоэлектрическая точка которого находится в области рН 10,0. Способность МПО окислять пероксидом во­дорода субстраты различной химической природы и продуциро­вать альдегиды, хлорамины, синглетный кислород, свободные ра­дикалы и другие высокоактивные антимикробные агенты является

биохимической основой иммунитета, главная роль в котором при­надлежит нейтрофильным лейкоцитам.

Еще в 1931 г. было доказано, что пероксидаза и пероксид во­дорода значительно усиливают антимикробную активность ряда фенолов посредством перевода их в соответствующие хиноны. В дальнейшем выяснили, что миелопероксидаза в присутствии пероксида водорода и окисляемого кофактора действует против различных микроорганизмов и их токсинов. Доказано, что миело­пероксидаза, пероксид водорода и окисляемый кофактор состав­ляют антимикробную систему в лейкоцитах. В системе миело­пероксидаза — пероксид водорода — галоген (кроме фтора) ионы галогенов взаимозаменяемы.

Система МПО — Н₂0₂ — йодид. Из всех галогенов йод счита­ется наиболее эффективным кофактором при осуществлении миелопероксидазной системной антимикробной функции. Для эквивалентного антибактериального эффекта требуется или одна часть йодида, или 15 частей бромида, или 200 частей хлорида. Ан­тимикробным действием обладает не только вся система МПО — Н₂0₂ — галоген в целом, но и некоторые ее компоненты. Агнер (1947) первым установил, что эта система йодинирует молекулы бактериальных ядов при их обеззараживании. Клебанов (1967) до­казал, что антимикробная система МПО — Н₂0₂ — йодид обус­ловлена йодинацией микроорганизмов. Была доказана зависи­мость фиксации йодида фагоцитами, поглощающими бактерии, от содержания в них миелопероксидазы. Моноциты способны фиксировать йодид, но нейтрофилы, где содержится наибольшее количество миелопероксидазы, наиболее эффективно фиксируют йодид. При высоких бактериальных нагрузках активность нейтро-филов выше, чем у моноцитов. Полная антибактериальная функ­ция системы МПО — Н₂0₂ — йодид соответствует антивирус­ной и антигрибной.

Система МПО — Н₂0₂ — хлорид. О переокислительном окис­лении хлорида впервые сообщил Агнер (1941). В настоящее время доказана активность системы МПО — Н₂0₂ — хлорид против бакте­рий, микоплаз и вирусов. Антимикробная активность этой системы осуществляется за счет переокислительного дезаминирования и де-карбоксилирования микроорганизмов. МПО катализирует образо­вание НОС1 из С1 и Н₂0₂. НОС1 реагирует с аминокислотами с об­разованием хлораминов. Хлорамины нестабильны и распадаются на NH₃, C0₂, C1 и соответствующие альдегиды.

Существует определенная взаимосвязь и взаимодействие всех систем, выполняющих функции борьбы с чужеродными агентами. Так, продукты деградации /gG стимулируют увеличение уровня активности МПО. Агрегаты иммуноглобулинов, образующиеся при их окислительной деструкции, стимулируют дыхательный взрыв и секреторную дегрануляцию нейтрофилов с выделением МПО. Аг­регаты оказывают и прямое воздействие на нейтрофилы, а также

активируют систему комплемента. Последнее определяет образо­вание стимуляторов дегрануляции этих клеток.

На основании данных о способности МПО вызывать секрецию содержимого тромбоцитов высказывается предположение об учас­тии МПО в процессах межклеточной коммуникации. Следует от­метить, что пероксидаза слюны обладает способностью стимули­ровать митогенную активность лимфоцитов.

МПО играет роль в регуляции дыхательного взрыва. Один из продуктов миелопероксидазной реакции тормозит НАД-Н-ок-сидазу, ответственную за образование супероксидного радика­ла. Такой вывод сделан на основании сопоставления скорости генерации 0₂ и 0₂ на препаратах нейтрофилов человека, инку­бируемых в присутствии и в отсутствие антимиелоперокси-дазных антител.

МПО нейтрофилов может служить фактором усиления анти­микробного потенциала мононуклеарных фагоцитов клетки второй очереди при воспалительном процессе, а также и факто­ром потенцирования протеолиза деструктивных процессов в тканях. Так, она инактивирует ингибитор сериновых протеи-наз — а-1-антитрипсин и SH-протеиназ путем тиолдисульфид-ного обмена и в то же время обладает способностью активи­зировать латентные формы металлопротеиназ нейтрофилов — коллагеназы и желатиназы.

Набор протеолитических ферментов макрофагов похож на соответствующий набор нейтрофилов, но активность протеаз в них существенно выше. Одним из ферментов, характерных для макрофагов, является ангиотензинконвертаза, катализирующая превращение ангиотензина-I в ангиотензин-П, реакцию инакти­вации брадикинина.

На макрофагах имеются рецепторы фибрина и продуктов дегра­дации фибрина, способствующие более тесному взаимодействию клеток с продуктами свертывания. Макрофаги продуцируют замет­ное количество фибронектина, участвующего в клеточной адгезии, распластывании и движении клеток, а также содержат центры свя­зывания коллагена и клеток, обладающих значительной хемотакси-ческой активностью для фибробластов, что играет важную роль при восстановлении поврежденных тканей.