Факторы неспецефической защиты - продолжение Эндоцитоз, экзоцитоз, фагоцитоз, фагоцитарная активность

 ш0.7 Снять ?

          2НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЗАЩИТЫ 0 (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

                     ЭНДОЦИТОЗ И ЭКЗОЦИТОЗ

                            Фагоциты

                     способны осуществлять

                  ┌────────────┴─────────────┐

                  │                          │

  либо фагоцитоз (=эндоцитоз)          либо экзоцитоз

 (если объект меньше фагоцита)    (=внеклеточное переваривание),

                                   если объект больше фагоцита

                                             │

                                   Неспецифичекий протеолиз

                                   в кислой среде (зоне ишемии),

                                   ПОЛ (= перекисное окисление

                                   липидов)

                                             │

                                   Деструкция самого фагоцита,

                                   объекта и "окружения" (клеток-

                                   "свидетелей", ткани)

                                   = инициация ВОСПАЛЕНИЯ

                                   (при скоплении лейкоцитов)

   Реакции эндоцитоза делятся на 3 типа:  пиноцитоз,  кэппинг и

фагоцитоз.

   1. ПИНОЦИТОЗ поглощение частиц размером до 0,1 мкм без  пот-

                 ребления  мембраны  (липопротеинов, вирусов).

   2. РЕЦЕПТОР-ЗАВИСИМЫЙ ЭНДОЦИТОЗ /1559к/84/ - КЭППИРОВАНИЕ

                 (кэппинг) /от англ.  "сар" - шапка, шапкообра-

                 зование/ - это организованное движение диффуз-

но распределенных молекул в плоскости мембраны, приводящее к их

накоплению (шапка  под  люминисцентным микроскопом) на одном или

нескольких участках мембраны с последующим втягиванием (поглоще-

нием) внутрь.

   Рис.

   Например, кэппирование

   - иммунных комплексов через Fc-рецепторы,

   - комплексов HLA II класса + антитела к ним;

   - комплексов С-РБ-лиганд,

   - лигандов С3в-рецепторов,

   - холерного  токсина через ганглиозид GM1 (мембранный рецеп-

     тор) на лимфоцитах. /1994/80/

   Механизм: участвует кальмодулин  /7526/;  переход  золь-гель

Кэппактнины  - класс белков,  которые кэппируют концы актиновых

филаментов. Время кэппинга - 10 минут. /1994/

   Рецепторы с  лигандами  легко  диссоциируют при рН ниже 5,5.

Механизм закисления среды внутри эндосом не  ясен,  однако  из-

вестно, что  в  мембранах эндосом имеется фермент,  который ис-

пользуя энергию,  запасенную в молекулах АТФ, перекачивает про-

тоны внутрь везикул.  (Избыток протонов означает понижение рН.)

Рецепторы, связанные  с   мембраной,   вновь   реутилизируются.

/1559к/84/

   3. РЕЦЕПТОР-ЗАВИСИМЫЙ ЭНДОЦИТОЗ (и  рецептор-независимый)  -

ФАГОЦИТОЗ  - поглощение и внутриклеточное переваривание (с пос-

ледующим экзоцитозом) микробов,  чужеродных и  отмерших  тканей

организма, поврежденных клеток.  (От слов греч. "phagos" - пожи-

раю, "сytos" - клетка.)

    3Рецептор-зависимый экзоцитоз 0 происходит,  если объект не мо-

жет  быть из-за больших размеров поглощен фагоцитом (агглютинат

микробов,  ПИК,  часто собственная клетка организма человека  и

пр.). Фагоцит выбрасывает содержимое лизосом, в т.ч. МПХ, акти-

вирующую ПОЛ. В итоге деструктируются не только взаимодействую-

щие компоненты, но и окрующая ткань (клетки-свидетели). Образу-

ется зона микронекроза.  (Данный  механизм  осуществляется  при

развитии аутоиммунных заболеваний.)

   - Если связь "фагоцитируемого" объекта и  фагоцита  осущест-

влялась  через  антитела  (FcR),  механизм именуется как АТ-ЗКЦ

(АТ-зависимая клеточная цитотоксичность);

   - если через фрагменты комплемента, то С-ЗКЦ (комплемент-за-

висимая клеточная цитотоксичность

   - если через лектиновые рецепторы, то лектин-ЗКЦ;

   - если через рецепторы к фибронектину или рецепторы  к  СРБ,

то фибронектин-ЗКЦ или СРБ-ЗКЦ и т.д.

    3Исторический аспект

   Явление фагоцитоза  открыл  И.И.Мечников в 1893г.,  наблюдая

как клеточные личинки морской звезды поглощают краску),  за что

ему в начале века была присуждена Нобелевская премия.

    4Только что  введеннные в кровь бактерии моментально исчезали

 4из нее. /293/ 0

   До 1969г. фагоцитирующие клетки включали в т.н. ретикуло-эн-

дотелиальную систему, а в 1969г. R.van Furth и соавт. предложи-

ли термин "система мононуклеарных фагоцитов" (СМФ).

    3Гистологический аспект

    2Система мононуклеарных фагоцитов (СМФ) 0 включает:

   - клетки Купфера печени,  альвеолярные макрофаги, гистиоциты

соединительной ткани, клетки микроглии цнс, остеокласты, макро-

фаги лимфатических узлов, селезенки.

   85-95% фагоцитирующих клеток организма сосредоточено в пече-

ни и селезенке.

   СМФ делится на

   1. внутрисосудистую (гистиоциты селезеночной пульпы, костно-

го мозга и лимфатических синусов) и

   2. тканевую.  Последняя в нормальных условиях состоит из по-

коящихся клеток (длительность жизни от 20 до 60 дней), становя-

щихся активированными гистиоцитами в случаях агрессии. /5987/86/

   Активация СМФ  происходит  под  действием ряда бактериальных

продуктов, токсинов,   иммунных   комплексов,   стимулированных

Т-лимфоцитов, лимфокинов.

   И.И.Мечников подразделил фагоциты на микрофаги (гранулоциты)

и макрофаги.

   1.  2Микрофаги 0 имеют запас гликогена, поэтому обеспечивают ос-

новную защиту в анаэробных условиях (в очагах гнойного воспале-

ния при острых инфекциях).  Снижение числа нейтрофилов ниже 25%

от нормы опасно для жизни.  /2269к/ Фагоцитоз у макрофагов /мо-

ноцитов/ протекает медленнее,  чем у ПМЛ,  но бактерицидная ак-

тивность выше, чем у ПМЛ. /7073/

   2.  2Макрофаги 0 делятся на подвижные и оседлые.

   а) Подвижные,  циркулирующие макрофаги (моноциты крови, гис-

тиоциты, полибласты)  осуществляют  хемотаксис.  Присутствуют в

селезенке,  ЛУ перитонеальной полости.  Имеют пероксидазную ак-

тивность   в   лизосомах.   Являются  Iа 5+ 0-клетками,  т.е.  АПК.

/81-12-53-135/

   б) оседлые  (кпд >>>:  если лейкоциты прикрепляются к волок-

нистым структурам,  то  фагоцитоз  идет  намного  эффективнее).

Оседлые сосредоточены  в  синусоидах  печени и некоторых других

органов, в тканях, серозных полостях, в легких. Имеют С3-рецеп-

торы. Содержат пероксидазу в ЭПС.  Не способны представлять ан-

тиген лимфоцитам. /81-12-53-135/

    _3 типа гранул .:

   1. МПХ,  лизоцим,  катионные белки. Содержимое гранул первой

группы стимулирует "окислительный взрыв". /1365к/94/

   2. Лактоферрин, лизоцим.

   (Лактоферрин и катионые белки в макрофагах не обнаружены;  в

них меньше МПХ). /307/

    5Второй тип гранул включает ферменты типа  катионных  белков,

 5протеаз, лактоферрина и фосфолипады А2. /1365к/94/

   3. кислые гидролазы.

    4Макрофаги имеют 2 типа гранул: специфические (цитохромы, пе-

 4роксидаза, гиалуронидаза, нейтральные протеазы, активатор плаз-

 4миногена,  эластаза,  коллагеназа) и азурофильные. При дефиците

 4специфических гранул  нейтрофилов  воспалительная  реактивность

 4снижается, развиваются тяжелые рецидивирующие бактериальные ин-

 4фекции. /7073/ 0

    4Бета-2-микроглобулин в нейтрофилах (65% находится в специфи-

 4ческих гранулах, 20% - в секреторных везикулах). /2361к/94/ 0

   Дефензины - пептиды, богатые аргинином и цистеином с М. око-

ло 4 кД. Обладают широким спектром активности, в т.ч. модулиру-

ют взаимодействие нейроэндокринной и иммунной систем. Оказывают

стресс-протективное действие. /2287к/

   Показателем защитной  функции  ПМЛ является уровень щелочной

фосфатазы (при воспалительных процессах он возрастает). /7073/

   ФУНКЦИИ ФАГОЦИТОВ

   1. фагоцитарная (удаление из организма отмирающих или мертвых

клеток; их фрагментов; агрегатов белков; частичек пыли и пр.),

   2. синтетическая  (фагоциты синтезируют компоненты комплемен-

та, интерлейкины, интерферон и др. БАВ),

   3. антигенпрезентирующая (макрофаги/моноциты).

   4. участие в воспалительных реакциях.

    3Биохимический аспект

               Факторы, участвующие в деструкции

                  фагоцитированного материала

──────────────────────────────┬────────────────────────────────

 Кислород-зависимый механизм  │ Кислород-независимый механизм

──────────────────────────────┴────────────────────────────────

   МПХ (миелопероксидаза)       Лизоцим

   О 42 5- 0 (супероксид анион)       Лактоферрин

   0Н 5- 0 (гидроксильный радикал)  Катионные белки

   51 00 42 0  (синглетный кислород)    Нейтральные протеазы

   Н 42 0О 42 0 (перекись водорода)     Кислые протеазы

                                Дефензины /2287к/

   NO  оксид азота /?/

───────────────────────────────────────────────────────────────

   Кислая фосфатаза,  липаза, эластаза, бета-глюкуронидаза и ка-

тепсины важны  в переработке антигена для взаимодействия с моле-

кулами HLA класса II.  Обычно именно по ним идентифицируют лизо-

сомы.

    2Макрофаги 0 имеют обширную сеть митохондрий и шероховатой ЭПС,

поэтому  в  основном  "работают" в аэробных условиях в борьбе с

внутриклеточными микробами (спирохетами, грибами, туберкулезной

палочкой). [Часто происходит организация мононуклеаров в грану-

лемы.] Макрофаги делятся на Ia 5+ 0(мышей) - участвующие в иммунном

ответе, и Ia 5- 0, фагоцитирующие через Fc-, С3в и др. рецепторы.

                      _Регуляция фагоцитоза

───────────────────────────────┬───────────────────────────────

       СТИМУЛИРУЮТ             │          ИНГИБИРУЮТ

───────────────────────────────┼───────────────────────────────

Интерферон                     │ ТФР-бета (тромбоцитов ...)

Лейкоцитарная масса            │

ЛПС грамотрицательных микробов │ Аминогликозиды (< хемотаксис)

(перекрестная стимуляция ЛПС   │ Тетрациклины /7506/

и др. продуктами микробов)     │ Экзотоксины бактерий

СРБ                            │ Некоторые эндотоксины бактерий

Пептидогликаны                 │ Цитохалазин В

ЕКК /2277к/                    │ Конконавалин А

Т-лимфоциты /2277к/            │ Гидрокортизон (подавляет  хе-

Лимфокины сенсибилизированных  │ мотаксис;стабилизирует  мемб-

лимфоцитов                     │ рану)

ФГА                            │ Преднизолон (-"-)

Тафтсин                        │ Спленэктомия

Опиатные пептиды (хемотак-     │ Тиазиды

сические агенты) /7518/        │ Индометацин (аспирин  не  вли-

Вещество Р                     │ яет) на образование О 42 5-

Аскорбиновая кислота (вит. С)  │ /21Э118-82/

Никотиновая кислота            │ аминофиллин

Рифампицин /7506/              │ Pg E1

Ретиноиды (синтетические анало-│ холерный токсин

ги витамина А)                 │ Антимакрофагальная сыворотка

Секрет слюнных желез пиявок    │ Торотраст

/2399к/                        │ рентгеновское облучение

Пептиды рога сайгака (сайги)   │ коллоидное золото (миокристин)

                               │ Химически индуцированный

                               │ канцерогенез

───────────────────────────────┴───────────────────────────────

   Клетки могут поглощать значительную часть своей плазматичес-

кой мембраны (до 50% поверхности в час.). /1559к/84/

   Самым сильным,  специализированным индуктором макрофагальной

активации является гамма-ИФ.  Он может индуцировать  экспрессию

более 100 различных генов в геноме макрофагов. /2461к/95/

   ИЛ-4 и ИЛ-13 повышают  экспрессию  макрофагальных  маннозных

рецепторов - ММR - маркеров "альтернативной" активации макрофа-

гов). Up-регуляция MMR под влиянием ИЛ-4,  ИЛ-13 и Pg  E  может

быть необходима для вновь рекрутированных моноцитов/макрофагов,

обеспечивающих неспецифический клиренс. /2461к/

   Гамма-ИФ и  ФНО-альфа,  вызывающие  "классическую" активацию

макрофагов, снижают количество ММР (down-регуляция) на фоне по-

вышения бактерицидности,  цитотоксичности  и  проявления других

признаков усиленной функциональной активности клеток. Возможно,

ИФ и  ФНО таким образом переключают активированные макрофаги на

более эффективный фагоцитоз через FcR и СR1 или на внеклеточную

микробицидность, связанную  с секрецией супероксидных радикалов

в микроокружение. /2461к/95/

   ┌───────────┐   ТФР-бета,ИЛ-2,

   │Т-лимфоциты├── ИФ-гамма,ИЛ-6,───┐

   └───────────┘   ГМ-КСФ,          │

                    7ф 0-ФНО, 7b 0-ФНО      │

                                    │

   ┌───────────┐                    │

   │В-лимфоциты├── - " - /?/  ──────┤

   └───────────┘                    │

                                    │

   ┌───────────┐   альфа-ИФ,гамма-ИФ│

   │    ЕКК    ├── ИЛ-1,ФНО-альфа,──┤

   └───────────┘   ГМ-КСФ           │

                                    │

   ┌───────────┐   ТФР- 7b 0            │

   │ Моноциты  ├── ИЛ-1,6,8,     ───┤

   └───────────┘   Г-КСФ,ГМ-КСФ,    │

                    7ф 0-ФНО, 7ф 0ИФ        │

                                    │  ┌──────────┐ ИЛ-1,8,  │

   Бактерии,грибки,простейшие ──────┼──┤Нейтрофилы├─ФАТ,ФНО- 7ф 0│

                                    │  └──────────┘ ГМ-КСФ   │

   ┌───────────┐   ТФР-бета,        │               ТФР-бета │

   │Фибробласты├── ИЛ-6,8,ИФ-бета───┤                        │

   └───────────┘   Г-КСФ,ГМ-КСФ     │                        │

                                    │                    Другие

   ┌────────────┐  ИЛ-6,ИЛ-8,       │                    клетки

   │Эндот.клетки├─ Г-КСФ,ГМ-КСФ ────┤

   └────────────┘                   │

                                    │

   ┌───────────┐                    │

   │Тромбоциты ├── ИЛ-1,8 ──────────┘

   └───────────┘

   Схема цитокиновой регуляции антимикробной активности

   нейтрофилов. /2343к/94/

    _Фенотипы

    5- Гамма-ИФ вызывает приобретение макрофагами "воспалительно-

 5го" фенотипа.

    5- Противоположный воспалительному  фенотип  -  с  пониженной

 5экспрессией генов провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ФНО-альфа,

 5МСР-1), пониженной цитотоксичностью, усиленной продукцией ИЛ-6.

 5Такой фенотип  могут  вызвать  катехоламины (через альфа- и бе-

 5та-адренергические рецепторы),  вызывающие   повышение   уровня

 5внутриклеточного цАМФ. /2461к/

    5- Под влиянием ИЛ-4, ИЛ-13, Pg E макрофаг приобретает "асим-

 5метричный" фенотип  с  избирательной активацией "scavenger" ре-

 5цепторов типа ММR. /2461к/

    5- В  затухающем очаге воспаления (в присутствии ИЛ-6) форми-

 5руется иной фенотип. /2461к/

   Подавление фагоцитоза  может привести к инфекционным заболе-

ваниям, паразитарным инвазиям,  злокачественным новообразовани-

ям (тумороцидный эффект макрофагов - ПОЛ), гемобластозам.

   Активированные нейтрофилы выделяют ИЛ-1. /2277к/

    _ 2Дефекты фагоцитоза

   Снижение фагоцитарной активности может быть обусловлено сле-

дующими дефектами.

   1.  1Дефект  подвижности 0 (хемотаксиса) фагоцитов (синдром "ле-

      нивых лейкоцитов") - рецидивирующие или хронические  бак-

      териальные инфекции кожи,  пазух,  легких,  среднего уха,

      десен.  /7514/ Дефект связывания актина.  Развивается при

      недоедании.  Лейкоциты  в меньшей степени накапливаются в

      кожных окнах. /7685/82/

   2.  1Дефект поглощения 0 частиц  (острый  лейкоз,  апластическая

      анемия).  Дефект фагоцитоза может быть после лечения сте-

      роидами. /7685/82/

   3.  1Дефект образования гранул и дегрануляции 0, причем возможен

      дефект образования

      - азурофильных гранул (первичный дефицит МПХ /см.  ниже/,

        миеломоноцитарный лейкоз,  миелобластный лейкоз, острый

        миелолейкоз),

      - специфических гранул (сочетается с нарушением  хемотак-

        сиса и противомикробной активности нейтрофилов),

      - а также тех и других -  1синдром  Чедиака-Хигаши   0(неспо-

        собность к формированию нормальных фаголизосом; леталь-

        ный исход в детском возрасте); /313/

   4.  1Дефект внутриклеточного метаболизма 0 (облучение, хроничес-

      кий гранулематоз,  ревматоидный артрит,  фиброз  легких).

      /7476/83/  Фагоциты поглощают микробы,  но не убивают их.

      /7073/

      а)  _Хроническая гранулематозная  болезнь .  (ХГБ;  нарушение

         продукции  метаболитов  кислорода)  -  первичное ИД-ое

         состояние, возникающее из-за отсутствия или дисфункции

         НАДФ-оксидазы в фагоцитах. В итоге не запускается кис-

         лородный взрыв,  не образуется перекись водорода.  Для

         больных  характерен отрицательный NST-тест (с нитроси-

         ним тетразолием).

            Различают 2  варианта  семейной  передачи  болезни:

         Х-сцепленный (болеют мальчики) и аутосомно-рецессивный

         /2225к/95/  -  отсутствие цитохрома "b" в нейтрофилах.

         Приводит к незавершенности фагоцитоза. /7073/

             5Идентифицировано несколько мембранных и цитозольных

          5компонентов НАДФ-оксидазы (клонировано  соответственно

          5нескольк ДНК-последовательностей). Мембранные - цитох-

          5ром b558 (состоящий из пептидов gp91-фокс  и  р22),  в

          5цитоплазме - полипептиды р47-фокс и р67-фокс (название

          5компонентов "фокс" = phox  от  Phagocyte  oxydase).  В

          5процессе  активации клетки оба протеина перемещаются в

          5мембрану,  где вместе с цитохромом b558 образуют функ-

          5циональную оксидазу. /2225к/95/ 0

             4- От 60 до 70%  всех случаев болезни - Х-сцепленный

          4вариант (кодирующий ген в половой хромосоме),  связан-

          4ный с дефицитом gp91-фокс; 0

             4- менее 55% всех случаев - дефект р22-фокс (кодиру-

          4ющий ген - в 16 хромосоме и поэтому заболевание  пере-

          4дается аутосомно-рецессивным путем). /2225к/95/ 0

             4- Дефекты р47-фокс ответственны за 20%  случаев ХГБ

          4(кодирующий ген расположен в 7 хромосоме;  заболевание

          4передается аутосомно-рецессивным путем). /2225к/95/ 0

             4- Дефекты р67 ответственны за 5% ХГБ (белок кодиру-

          4ется в 1 хромосоме; передача аутосомно-рецессивным пу-

          4тем). /2225к/95/ 0

            Заболевание характеризуется:

            -падением продукции перекиси водорода в фагосомах,

            - у мальчиков отсутствует НАД- и НАДФ-оксидаза,

            - у  девочек отсутствует ГПХ (есть часть заболевших

         среди девочек); /7685/

            Хирургическое лечение  +  антибиотики позволяют вы-

         жить до 20-30 лет. /7685/

            При хроническом гранулематозе наиболее частое инфи-

         цирование аспергиллами. /7685/82/

            Поскольку в  фагоцитах микробы защищены от антибио-

         тиков,  заболевание сопровождается хроническими бакте-

         риальными инфекциями (в частности,  стафилококковыми),

         воспалением различных органов и  тканей,  септическими

         осложнениями.  Осложнения в виде абсцессов легких, пе-

         чени, брюшной полости. (Сепсиса, абсцессов мозга и ме-

         нингита  почти  не  бывает-?).  /7514,7524/ Одна треть

         (1/3) больных погибает до 7 лет.  Поэтому  заболевание

         называется   1гранулематозом  детского возраста (синдром

          1Джоба) 0. /313/

      б)  1Недостаточность миелопероксидазы 0 (МПХ).  При  недоста-

         точности МПХ больные восприимчивы

         - к кандидам и

         - стафилококковой  инфекции  (лечение  антибиотиками).

           /7685/82/

         - клебсиеллам

         - кишечной палочке,

         - серрациям,

         - сальмонеллам

         - микобактериям,

         - аспергиллам

         - псевдомонас и др., имеющим каталазу. /2225к/

   5.  1Дефект опсонизации 0 - низкий уровень комплемента или анти-

      тел. Наблюдается при миеломе, агаммаглобулинемии, пораже-

      ниях печени.  У таких больных отмечаются повторные респи-

      раторные инфекции, обусловленные инкапсулированными пнев-

      мококками или Haemophilus influenzae. /7514/

   6.  1Лейкопения 0. Нейтрофилия в крови развивается при первичных

      иммунодефицитах,  синдроме Костманна, хронической идиопа-

      тической нейтропении, синдроме Швахмана, сепсисе, тимоме,

      наличии  антител к нейтрофилам,  нарушении функции Т-суп-

      рессоров, гемодиализе. /7476/

   7. Нарушения в функции или количестве лейкоцитов,  вызванные

      лекарствами ( 1стероидами, антибиотиками 0).

    _Усиленная фагоцитарная функция .. Игольчатый укол или незначи-

тельная травма без инфицирования могут привести к нагноению или

гнойному артриту.  Клиническая  картина  у  таких больных может

имитировать таковую при подавленной фагоцитарной функции, одна-

ко микробиологические    исследования   будут   отрицательными.

/7514/87/

    _ 1Фагоциты участвуют в развитии воспалительной реакции ..

    1Нейтрофилы секретируют факторы,  индуцирующие апоптоз разных

 1клеток-мишеней ( _ 3апоцитоз . 1 окружающих  клеток).  В  свои  вакуоли

 1нейтрофилы выделяют фактор,  индуцирующие апоптоз (ФИА) клеток,

 1которые разрушают геном микрообв. Это ферменты с высокой нукле-

 1азной активностью ( _нуклеазы .). При массивном проникновении в ор-

 1ганизм инфекционных агентов нейтрофилы активно поглощают микро-

 1бы и,  не заботясь об их истинном переваривании,  выбрасывают в

 1межклеточное пространство значительные количества ФИА. Цель ре-

 1акции  -  произвести  в сжатые сроки как можно более выраженное

 _ 1повреждение генетического аппарата микробов .. ФИА губительны для

 1всех клеток:  они способны осуществить деградацию НК генома лю-

 1бых биосистем - эукариотов, прокариотов, вирусов. Нейтрофильные

 1ФИА  индуцируют  ускорение  апоптоза  и  у  самих  нейтрофилов.

 1/2226к/97/

    1Фагоцитоз и апоцитоз - разные, но фиункционально сопряженные

 1процессы. Нейтрофилы  с  помощью  ФИА инициируют воспалительную

 1реакцию.  Процесс воспаления - это реакция  организма  на  ФИА.

 1/2226к/97/

    1Нейтрофилы - это клетки,  у которых включена генетически за-

 1данная программа  клеточной гибели.  На поверхности нейтрофилов

 1по прошествии некоторого времени появляются стркутуры,  которые

 1обусловлены апоптозом  и  которые  узнаются  макрофагами (САН -

 1структуры апоптоза нейтрофилов). Фагоцитоз "старых" нейтрофилов

 1осуществляется макрофагами. /2226к/97/ 0 - ПОВТОР

    3Физиологический аспект

   Этапы фагоцитоза: 1. Хемотаксис,

                     2. Узнавание (адгезия - прилипание  частиц

                        к поверхности фагоцита),

                     3. Поглощение,

                     3а.Слияние фагосомы с лизосомами,

                     4. Переваривание.

                     5. Удаление "отходов". /307/

   Первым необходимым условием для осуществления фагоцитоза яв-

ляется накопление  макрофагов в местах присутствия антигена или

продуктов тканевого распада.

    2Хемотаксис  0(приближение или аттракция; для подвижных фагоци-

тов)  -  направленное движение клетки по или против химического

градиента. [Ориентация  на  определенные  сигналы - хемотаксис;

миграция - хемокинез.] Хемотаксис может быть  положительным  (к

хемоаттрактанту) и отрицательным ("от себя"). /307/

    _Хемотаксические факторы . /7519/

   - С5а,  С5а-dearg  фрагменты  комплемента (для нейтрофилов);

     При дефиците С5а ингибируется инфильтрация  нейтрофилов  в

     очаг воспаления.  Вирулентные стрептококки группы А синте-

     зируют ингибитор С5а.  /7508/ Пептидные ингибиторы С5а ис-

     пользуются для подавления воспалительного ответа. /7511/

    5- калликреин (переводящий С5 в С5а) /7330/87/

    5- С3а /2291к/

   - ЛТ В4;

   - формил-метионил-лейцил-фенилалан,

   - ФАТ /2291к,2369к/

   - ИЛ-8

   - ФНО-альфа

   - фактор переноса (лимфокин);

   - продукты  распада

     -- соединительной  ткани (пептиды коллагена);

     -- иммуноглобулинов   (тафтсин  -  тетрапептид;  воздействие

        трипсина);

     -- фибриногена (фибринопептид В) и другие продукты ССК;

    5- факторы хемостаксиса (нейтрофильные,  фибробластов, макро-

      5фагов - ИЛ-1,лимфоцитов; тучных клеток для эозинофилов);

   - опиатные пептиды.

   - формилпептиды  St.aureus,  E.coli  (усиливают   экспрессию

     CD11b/CD18  на  поверхности  нейтрофилов) ── 76 0 адгезия к ЭК

     ── 76 0 проникновение в интерстиций. /2291к/

   [0-токсин Cl.perfringens  подавляет  хемотаксис нейтрофилов,

но не макрофагов.]

   Хемоаттрактанты различного  происхождения

   - усиливают движение,

   - в 10-20 раз повышают экспрессию рецепторов (нейтрофилов)

     /2369к/

     -- стимулируют экспрессию молекул адгезии /2291к/

     -- увеличивают экспрессию рецептора для С3в (СR1).

   Скорость движения макрофагов - 20 мк в минуту.

    2Узнавание (адгезия) 0:

   1.  1Непосредственная адгезия 0 (неопсонизирующее распознавание)

                              проходит по следующим механизмам:

      а) Взаимодействие по электростатическому  _заряду . (поглоще-

         ние полианионов).  Показано, что перитонеальные макро-

         фаги и купферовские клетки имеют поверхностные  рецеп-

         торы к анионным частицам. /7522/

      б) Поглощение  _гидрофобных частиц . (если объект более  гид-

         рофобен,  чем  макрофаги).  Большинство бактерий имеют

         гидрофобную природу и легко захватуваются  фагоцитами.

         /307/ Комплемент повышает гидрофобность фагоцитируемых

         частиц и т.о. усиливает фагоцитоз. Фагоциты имеют мно-

         жество участков связывания липида А (ЛПС Г- микробов).

         (11.53.304-91)

      в)  _Интегрины и селектины . (поверхностные рецепторы). С по-

         мощью селектинов  осуществляется  "качание"  (rolling)

         фагоцитов  на поверхности ЭК перед их твердым приклеп-

         лением спомощью интегринов к этой поверхности. /2291к/

         Интегрины:  три  гетеродимера,  состоящие из общей бе-

         та-цепи  (CD18)  и  трех  альфа-цепей  (CD11a,  CD11в,

         CD11с). /2291к/

          5Интегрин В 43 5 играет главную роль в узнавании  апоптоти-

          5ческих нейтрофилов. /7964/90/ 0

         На фагоцитах 2 вида селектинов: L (CD62L) и E (CD62E).

         /2291к/

      г) Синтез  _N-ацетилглюкозаминидазы . и тромбоксантина В 42 0 (ТХ

         В 42 0) для  фагоцитоза  эритроцитов  и зимозана (грибов).

         /7964/

      Без опсонинов поглощаются стрептококки,  некоторые кишеч-

      ные палочки, микобактерии.

   2.  1Опсонин-опосредованный фагоцитоз 0 проходит через рецепторы

      к опсонинам (комплемент-зависимая и др.; антителоза-

      висимая, т.е.  неспецифическая и специфическая) - вещест-

      вам,  взаимодействие которых со своими рецепторами приво-

      дит к фагоцитозу.

       _Опсонины . /7523/

      1. Ig G1,  Ig G3 - взаимодействие через Fc-рецепторы (ан-

         тителозависимый   или   специфический  фагоцитоз);  Ig

         А,М,Е,D практически лишены опсонизирующей активности.

      2. Фрагменты  комплемента

         СR1 - рецептор для С3b, C4b, C5b, С5b67 /?/

         CR2 - рецептор для С3d

         CR3 - рецептор для С3bi

         C1qR -рецептор для субкомпонента С1q (не встречающего-

               ся в свободном виде).  Активация СR1 приводит  к

               стимуляции фагоцитарной активности,  окислитель-

               ного метаболизма и  высвобождению  лизосомальных

               ферментов. /3032/

      Например, через антитела или фрагменты комплемента погло-

      щаются микробы (бактерии семейства кишечных,  микоплазмы,

      стафилококки и др.).

      3. С-РБ /7521/,   4- рецептор-?

      4. Фибронектины (рецептор для фибронектина)

      5. Фибриноген, фибрин /?/

      6. Рецепторы лектино-подобной природы - С1q и др. (манно-

         зо-, галактозо-связывающие и др.) - поглощают объекты,

         включающие в свой  состав  соответствующие  углеводные

         остатки. =  _Лектин-зависимый фагоцитоз . /7520/

          4С1q (мембранный С1q). Рецепторную функцию для Fc-фраг-

              4ментов иммунных комплексов на макрофагах может вы-

              4полнять субкомпонент С1q, который перед выделением

              4из клетки включается в мембрану. /3014,3017-255/

             На макрофагах обнаружены лектины со специфичностью

         к галактозе и к N-ацетилгалактозамину; на альвеолярных

         макрофагах и клетках Купфера - лектины маннозного  ти-

         па.  Данный лектин связывается помимо маннозы с N-аце-

         тилглюкозамином,  глюкозой и фукозой (Г- бактерий, ми-

         кобактерий, дрожжей). /7322/88,7513/ Такое взаимодейс-

         твие обеспечивает сборку на белке комплексов С1r 42 0-C1s 42

         и активацию КПК, т.е. С3в-опсонизацию. Белок, связыва-

         ющий маннозу,  подобен С1q-субкомпоненту  комплемента:

         М.  700  кД,  состоит  из повторяющихся единиц (32кД).

         Низкий  уровень  белка,  связывающего  маннозу,   (<30

         мкг/л)  связан с повторными инфекциями в возрасте от 6

         месяцев до 1,5 лет. /7513/

             5Имеется маннансвязывающая протеаза,  способствующая

          5самоактивации С1r и С1s и таким  образом  определяющая

          5лектиновый путь активации комплемента.  /7234/94/ Ман-

          5нозо-связывающая сериновая протеаза проявляет  С1s-по-

          5добную  активность  и таким образом активирует компле-

          5ментарный каскад. /1995г./

      7. Рецепторы углеводной природы, взаимодействующие с лек-

         тинами чужеродных объектов (микробов и пр.).

      На поверхности фагоцитов имеются интегральные  лектины  и

      структурные  карбогидраты (мишень для лектинов бактерий),

      поэтому связывание происходит двумя путями (Рис. ) Карбо-

      гидраты  микроорганизмов  связываются с лектинами фагоци-

      тов.

          5(При экспериментальном  заражении животных двумя штам-

       5мами бактерий - несущих и не имеющих поверхностных лекти-

       5нов, поглощались лишь бактерии, несущие лектин; бактерии,

       5не имеющие лектина, избегали фагоцитоза и пролиферировали

       5в организме хозяина. /7517/)

   Третья стадия фагоцитоза -  2поглощение 0 проходит за счет  сок-

ращения актомиозиновых нитей;  мембрана закрывается как застеж-

ка-молния.

   Мелкие частицы  захватываются  при волнобразных перемещениях

складок клеточной мембраны. Для поглощения более крупных частиц

и клеток (эритроцитов,  бактерий) типично обтекающее движение -

образование псевдоподий. Фиксированные макрофаги для фагоцитоза

бактерий из кровеносного русла могут "выдвигать" длинные цитоп-

лазматические отростки  между  эндотелиальными  клетками.  Если

объект диаметром  более 10 мкм,  его могут поглощать сразу нес-

колько макрофагов:  объект частично дезинтегрируется, фагоцити-

руется и переваривается по фрагментам. /307/

   После 50%-ой  утилизации  мембраны  при фагоцитозе с утратой

большинства поверхностных маркеров восстановление ее происходит

после лаг-фазы продолжительностью 4-8 часов и требует интенсив-

ного синтеза РНК и белка (фосфолипидов,холестерина)./350/

   Образование фаголизосом (слияние с азурофильными гранулами и

лизосомами). В аутофагосомах содержатся компоненты самих клеток

хозяина (осколки мембран, митохондрии и др.).

   Четвертая стадия -  2переваривание 0.

   Слияние с  лизосомами.   _Лизосомы .  -  гранулы   с   диаметром

0,25-0,5 мкм,  содержащие большой набор ферментов  (кислая фос-

фатаза, бета-глюкуронидаза,  МПХ, коллагеназа, фагоцитин, лизо-

цим, катионные белки /лактоферрин, дефензины и пр./). /307/

    5В настоящее время особо важное значение придается дефензинам

 5- богатым   аргинином  белкам,  которые  обладают  способностью

 5встраиваться в липидный слой клетки,  нарушать ее проницаемость

 5и убивать  широкий  спектр  бактерий,  грибов  и  даже вирусов.

 5/2291к/

   Первыми вливают свое  содержимое  в  фагосому   _специфические

(или вторичные)  _гранулы .,  содержащие лизоцим,  лактоферрин, бе-

лок,  связывающих витамин В 412 0 и пр. Вторыми -  _азурофильные . (или

первичные) гранулы, содержащие набор гидролаз, МПХ. /2291к/

   Наступает  _дыхательный и метаболический взрыв .  (в  частности,

под  действием ЛПС Г- микробов).  Наблюдается повышенный оборот

фосфолипидов и  холестерина,  3-кратное  увеличение  поглощения

кислорода и глюкозы, активности НАДФ-оксидазы, усиливается гли-

колиз,  повышается продукция  перекиси  водорода,  активируется

гексозомонофосфатный шунт.

    4В результате  дыхательного взрыва происходит окисление суль-

 4фгидрильных групп мембранных белков до дисульфидов. Процесс ло-

 4кальной полимеризации продолжается до тех пор, пока поглощаемая

 4частица не будет полностью окружена мембраной. /7527/

   Для осуществления движения гранулоциты человека нуждаются  в

присутствии экзогенной глюкозы, тогда как их фагоцитирующая ак-

тивность зависит от способности сохранять гликоген. /7532,1831,

1601/ Основным источником АТФ фагоцитов является гликолиз,  для

альвеолярных  макрофагов  -   окислительное    _фосфорилирование ..

/1770/   4Как  и  в  скелетной  мышце,  в  макрофагах  содержится

 43-4-кратный молярный избыток креатинфосфата над АТФ.  При фаго-

 4цитозе  снижается содержание креатинфосфата (уровень АТФ не ме-

 4няется). 0

   Биохимические изменения в  метаболизме  моноцитов  во  время

  поглощения:

- Увеличение аэробного и анаэробного гликолиза,  гликогенолиза,

- Повышение потребления кислорода,

- Увеличение утилизации глюкозы по гексозо-монофосфатному шун-

  ту

- Повышенный оборот фосфолипидов и холестерина

- Временное увеличение концентрации лизосомальных ферментов

- Накопление перекиси водорода

- Секреция пирогенов

   а _) Ферментативная деструкция (кислород-независимый процесс) ..

   Ведущим механизмом  деструкции является синтез активных форм

кислорода (супероксиданиона, синглетный килород, перекись водо-

рода,  5. 0ОСl,   5. 0ОBr,  5. 0OJ (галогенизированные формы образуются при

участии миелопероксидазы - МПХ). /2689к/

  Кислороднезависимые механизмы   проходят   преимущественно  в

гнойном очаге.

   При снижении в лизосомах рН (<7), т.е. через 7-8 минут после

поглощения начинают работать бета-галактозидаза,  бета-глюкуро-

нидаза, коллагеназа, липаза, эстеразы, лизоцим, кислая щелочная

фосфатаза, лактоферрин.

   В результате все большего присоединения азурофильных  гранул

рН снижается до 4,5 (средняя рН лизосом - 4,7 - 4,8). Расщепле-

нием  убитых микробов начинают заниматься  2кислые протеазы 0 - ка-

тепсины и др.  (Насчитывают более 80 кислых гидролаз.) Концент-

рация ферментов постепенно увеличивается.

   Оптимум рН для катепсина А - 5,0,

                  катепсина В - 4,8,

                  катепсина С - 6,0,

                  катепсина Д - 3,2 и 4,5,

                  катепсина Е - 2,5. /7475/83/

   б _) Деструкция радикалами (кислород-зависимый процесс);  2ПОЛ 0.

   Поглощение микроба  фагоцитом  сопровождается  окислительным

взрывом, в процессе которого  _НАДФ-оксидаза . катализирует образо-

вание мощных антимикробных агентов путем превращения молекуляр-

ного кислорода в О 42 5- 0.  Образование других высокоактивных кисло-

родных метаболитов - перекиси водорода и гидроксильного радика-

ла (ОН 5- 0) - происходит без участия ферментов,  а образование ги-

похлоридного аниона  (ОСl 5- 0)  -  при  участии    _миелопероксидазы

(МПХ). /2225к/95/

   [Происходит резкая активация гексозомонофосфатного шунта ── 76

образование  НАДФН ─── 76 0 восстановление молекул кислорода на ци-

тохроме b245.  Происходит бурное потребление кислорода.  В  ре-

зультате образуется перекись водорода,  различные радикалы кис-

лорода,  МПХ запускается мощная  система  галогенирования,  что

сопровождается гибелью микроорганизмов.

   Глюкоза + НАДФ ─── 76 0 шунт ──── 76 0 пентофосфат + НАДФН

   НАДФН + 0 42 0 ── 76 0 цит.в245 ── 76 0 НАДФ 5+ 0 + 0 42 5- 0(надпероксидный анион)

   Фермент, обеспечивающий образование ключевого окислительного

элемента - 0 42 5- 0, представляет собой,по-видимому, мембраносвязан-

ный флавопротеид,  использующий  в  качестве   физиологического

агента НАДФ. В основе продукции супероксида лежит использование

активной формы железа и некоторых других соединений  не  самого

нейтрофила, а клетки-мишени. /7516/

20 42 5- 0 + 2Н 5+ 0─── 76 0 спонтанная дисмутация── 76 0 Н 42 00 42 0 +  51 00 42 0 (синглетный

                                                    кислород)

Н 42 00 42 5  0+ 0 42 5- 0 ── 76 0  51 00 42 0 + ОН 5- 0 + ОН 5. 0 (свободный гидроксил)

Н 42 00 42 0  + Сl 5- 0 ──── 76 0 МПХ ──── 76 0 ОСl 5- 0 + Н 42 00 ─── 76 0  О 42 0 + Сl 5- 0 + Н 42 00

20 42 5- 0 + 2Н 5+ 0─── 76 0  0 42 0 + Н 42 00 42 0 (фермент - надпероксиддисмутаза)

Н 42 00 42 0 ───── 76 0 каталаза ───── 76 0  2Н 42 00 + 0 42 0   ]

   Сами фагоциты  защищаются  от  радикальных форм ферментами -

антиокислительной системой (СОД,  каталазой,  наличием глутати-

он-восстановительной системы).  Содержание  пероксидазы снижено

при ревматизме,  туберкулезе, инфаркте миокарда, опухолевых за-

болеваниях. /7515/

   Ацетилсалициловая кислота (60 мкг/мл) не влияет на потребле-

ние кислорода и образование супероксида; индометацин ингибирует

потребление кислорода и образование супероксида. /21Э118-82/

   Окислительные и другие метаболиты фагоцита по  системе  мик-

ротрубочек поступают  внутрь фаголизосомы и обеспечивают бакте-

рицидный и тумороцидный эффект макрофагов.

   В результате потребления ионов водорода (особенно в условиях

гнойного очага воспаления, не снабжающегося кислородом) повыша-

ется  рН  и  создаются оптимальные условия для работы  2катионных

 2белков 0 (катепсина G) и лизоцима.  Катионные белки усиливают ге-

нерацию супероксида. /7477/88/

   Деструктированные объекты окончательно перевариваются глико-

литическими, протеолитическими,  липолитическими и прочими фер-

ментами фагоцитов.  Мономерные субъединицы (аминокислоты, моно-

сахара, глицерин,  жирные кислоты, нуклеотиды) включаются в об-

щий метаболический  процесс организма,  чужеродные углеводные и

др. субстанции выбрасываются в кровоток и выделяются с мочой, а

непереваренные антигенные  детерминанты встраиваются в процессе

экзоцитоза в наружную мембрану,  образуют комплекс с антигенами

HLA II класса и запускают иммунный ответ. Некоторые авторы счи-

тают, что  фагоцитоз  и  функцию  антигенпредставляющих  клеток

(АПК) осуществляют разные субпопуляции клеток.

   Образуется оксид  азота  (NO).  /2319к/97/  Активизированные

нейтрофилы (супернатант) обладают цитотоксическими свойствами в

отношении опухолевых и ВПК. Эффект не связан с активными форма-

ми кислорода, дегрануляцией, метаболитами АК. /2319к/97/

   3  2исхода фагоцитоза 0: гибель микроба, гибель фагоцита, симби-

оз. Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз.  При неза-

вершенном фагоцитозе микробы поглощаются,  но не погибают и  не

преревариваются, а  иногда  размножаются  (покидают  фагосому и

циркулируют в цитоплазме).  В случае завершенного фагоцитоза  в

дальнейшем  происходит  экзоцитоз (выброс продуктов деградации)

или регургитация (выброс неполностью закрытой фагосомы- ?).

    4Механизмом экзоцитоза выбрасываютс из клетки белки, синтези-

 4рующиеся на рибосомах ЭПС.  Они переходят в цистерны эпс, затем

 4аппарат Гольджи, направляются к поверхности клетки, сливаются с

 4мембраной клетки и содержимое выходит из клетки.

              5Микробы, которые поглощаются /350/84/

 5───────────────────────────────────────────────────────────────

  5без опсонизации │через комплементарные │через комплементарные

                  5│или Fc-рецепторы      │и Fc-рецепторы

 5───────────────────────────────────────────────────────────────

 5шероховатые формы   микоплазмы           Е.с. капсулированная

 5пневмококков        стафилококки с       (с капсульным АГ)

 5стрептококки        белком А             сальмонеллы с Vi-АГ

 5(без гиалурон.к-ты

 5и М-белка)

 5нек.штаммы Е.с.,

 5стафилококков,

 5микобактерий,

 5гонококки

 5───────────────────────────────────────────────────────────────

   Эволюционно сформированные  2механизмы защиты микробов от  фа-

 2гоцитоза 0:

   1) Капсулы пневмококков,  сибиреязвенных бацилл,  клебсиелл,

СГ и  др.  микробов.  К-антигены  кишечной палочки,  сальмонелл

(капсульные АГ). Полисахариды менингококков, возбудителей чумы,

микоплазм. Если микробы декапсулировать, то они фагоцитируются.

   2) Белок А стафилококка, белок М стрептококков, представляю-

щие  функционально  белки,  подобные Fc-рецепторам (сцепление с

антителами   происходит   не    антиген-связывающей    областью

/Fab-фрагментом/, а эффекторным звеном /Fc-фрагментом/, поэтому

антитела неспецифически  поглощаются,  но  не  могут  выполнить

Fc-зависимых  функций  -  проактивировать фагоцитоз или систему

комплемента).

   3) ЛПС энтеробактерий, воскоподобный слой микобактерий, гиа-

луроновая кислота стрептококков, бледной трепонемы.

   4) Изменение метаболизма фагоцитов

   - Пероксидаза,  каталаза многих микробов (антиоксиданты бло-

кируют ПОЛ в фаголизосомах). При ряде ООИ.

   - Блокада слияния фагосомы и лизосомами (у ряда микробов).

   - Индукция тормозных медиаторов - ТФР-бета, ИЛ-10 макрофага-

ми (Lrishmania spp.,  Trypanosoma cruzi,  Mycobacterium  avium)

/2461к/95/  ── 76 0  подавление  окислительного и пр.  метаболизма,

внутриклеточная персистенция.

   - Дифтерийный  токсин  и  пр.  (холерный токсин активирует =

адъювант) ── 76 0 изменение метаболизма фагоцитов.

   - Изменение процессов фосфорилирования клеточных белков, ак-

тивности протеинкиназы С,  Са 52+ 0-зависимого пути передачи сигна-

лов.

   5) Пили гонококков препятствуют поглощению микроба.

   Зачастую фагоцитоз  опсонизированных антителами микробов за-

вершенный, неопсонизированных - незавершенный.

.