Фагоциты - основная группа клеток системы врожденного иммунитета. Они имеют миелоидное происхождение и обладают способностью к фагоцитозу (см. раздел 2.1.3). По морфологии и функции их разделяют на мононуклеарные клетки (моноциты/макрофаги) и нейтрофилы, что соответствует предложенному И.И.
Мечниковым разделению на макро- и микрофаги. Роль фагоцитов в иммунном ответе крайне многообразна. Они выполняют ряд ключевых функций во врожденном и в адаптивном иммунитете. Активация фагоцитов происходит через многие поверхностные рецепторы. Ведущую роль в активации фагоцитов играют РЕК врожденного иммунитета (например, ТЬК, ИОБ-рецепторы, маннозные рецепторы, рецепторы-«мусорщики», рецепторы комплемента и многие другие). Ответная реакция развивается быстро, не требует пролиферации и дифференцировки клеток.
Активация обычно происходит в два этапа: прайминг и собственно активация. Суть прайминга заключается в том, что предварительная обработка клеток небольшим количеством стимулятора (1-й сигнал), действие которого не вызывает прямой активации, сопровождается усилением отве
та фагоцитов на второй сигнал. В результате активированные фагоциты выполняют следующие функции:
Хемотаксис;
Фагоцитоз;
Образование активных форм кислорода;
Синтез оксида азота;
Синтез и секреция цитокинов и других биологически активных медиа- торных молекул (метаболиты арахидоновой кислоты, компоненты комплемента, факторы свертывания крови, белки матрикса, ферменты, противомикробные пептиды, гормоны и др.);
Бактерицидную активность;
Процессиг и презентацию антигена (профессиональные АПК - ДК, мононуклеарные фагоциты).
Основные типы клеток, участвующих в развитии воспаления - универсальной защитной реакции организма на повреждение, - нейтрофилы, моноциты, макрофаги, а также клетки эндотелия и фибробласты. Первыми в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы (в первые часы, сутки), затем макрофаги (в течение нескольких дней) и самыми последними - лимфоциты. При остром воспалении преобладают нейтрофилы и активированные Т-хелперы, при хроническом воспалении больше макрофагов, ЦТЛ и В-лимфоцитов. Такая периодичность миграции лейкоцитов в очаг воспаления обусловлена хемокинами и молекулами адгезии.
Хемокины - группа низкомолекулярных цитокинов молекулярной массой 8-10 кДа, индуцирующих процесс миграции лейкоцитов из крови. В настоящее время идентифицировано больше 40 различных хемокинов. По химической структуре, а именно в зависимости от положения остатков цистеина в молекуле, выделяют четыре основные группы хемокинов (табл. 4-3).
Избирательное вовлечение различных популяций лейкоцитов в формирование очагов воспаления обеспечивается экспрессией различных рецепторов хемокинов. ТЫ-клетки и моноциты экспрессируют хемокиновый рецептор ССК5, что обеспечивает ответ на хемокин ССЬЗ. ТЬ2-клетки, эозинофилы и базофилы экспрессируют ССКЗ, необходимый для ответа на ССЫ1. Следует отметить, что обе группы клеток экспрессируют рецепторы ССК1 и ССК2, чем обусловлен ответ на ССЬ2, ССЬ7, ССЬ8 и ССЫЗ. Известно, что на нейтрофилах экспрессируются СХСК1 и СХСК2 - рецепторы ИЛ-8, СХС1Л и СХСЬ2.
Вызванное воспалением проникновение нейтрофилов из сосудов в ткани обеспечивается рядом адгезивных взаимодействий между лейкоцитами и клетками эндотелия, а также действием хемокинов.
В табл. 4-4 представлены некоторые клинически значимые молекулы адгезии и их лиганды. Выделяют две группы молекул адгезии: селектины и интегрины.
| Семейство хемокинов | Представители семейства | Рецепторы | Клетки-мишени | Биологические эффекты |
| С у-хемокины | Лимфотактин | ХСВ | В основном Т-лимфоциты | Дифференцировка, миграция лимфоцитов |
| СС р-хемокины | Эотоксин | ССПЗ | Т-клетки, моноциты, эозинофилы | Воспаление в тканях |
| ВА1\1ТЕЗ | ССР1, ССПЗ, ССК5 | Т-лимфоциты (ТИ2), дендритные клетки, 1\1К-клетки, моноциты, эозинофилы, базофилы | Воспаление в тканях, дегрануляция базофилов, активация Т-клеток | |
| М1Р-1а | ССР1, ССВЗ, ССВ5 | ТИ1 -лимфоциты, дендритные клетки, 1\1К-клетки, моноциты, базофилы | Активация клеток, продуцирующих ИФН-у, конкурирует с ВИЧ-1 за связывание с рецептором | |
| М1Р-1 р | ССВ1, ССВЗ, ССВ5 | Активированные Т-клетки, дендритные клетки, !\1К-клетки, моноциты | Конкурирует с ВИЧ-1 за связывание с рецептором | |
| СХС ос-хемокины | ИЛ-8 | СХСВ1, СХСВ2 | Нейтрофилы, Т-клетки | Ангиогенез, активация нейтрофилов |
| 50Р-1 а/р | СХСЯ4 | Т-клетки, СР34+-клетки - предшественники В-лимфоцитов (костный мозг) | Хоминг лимфоцитов, развитие В-клеток | |
| 1Р-10 | СХСРЗ | Моноциты, [\1К-клетки, ТМ- лимфоциты | Подавление ангиогенеза, активация клеток, продуцирующих ИФН-у | |
| СВОа | СХСВ2 | Нейтрофилы | Активация нейтрофилов | |
| свор | СХСВ2 | Т-клетки | Пролиферация фибробластов | |
| ЗРОу | СХСР2 | Фибробласты | Ангиогенез | |
| р-те | СХСВ2 | Нейтрофилы | Активация нейтрофилов, ангиогенез, резорбция тромба | |
| СХХХС 5-хемокины | Фракталкин | СХЗСВ1 | Моноциты, Т-клетки | Воспалительные процессы в мозге, адгезия лейкоцитов к эндотелию |
| ЭФФЕКТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АДАПТИВНОГО И ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА |
Таблица 4-4. Некоторые клинически значимые адгезивные молекулы
|
||||||||||||||||||||
Различают Е-селектины (на клетках эндотелия), Ь-селектины (на лейкоцитах) и Р-селектины (на тромбоцитах). Селектины связываются с углеводными остатками на поверхности лейкоцитов и клеток эндотелия и участвуют в миграции клеток в очаг воспаления.
Интегрины - основные молекулы межклеточной адгезии. Это гетеродимеры, состоящие из а- и р-субъединиц, соединенных нековалентными связями. Интегрины пронизывают клеточную мембрану и через адаптерные молекулы талин и винкулин связываются с цитоскелетом. В зависимости от типа р-цепи, входящей в состав молекулы, выделяют три семейства инте- гринов.
р^Интегрины обеспечивают связывание клеток с внеклеточным матриксом. р2-Интегрины участвуют в адгезии лейкоцитов к клеткам эндотелия. Р3-Интегрины обусловливают взаимодействие тромбоцитов и нейтро- филов. Дефицит р2-интегрина ЬРА-1 (С018/СБ11) приводит к развитию врожденного дефекта фагоцитов - синдрома дефицита адгезии лейкоцитов (ЬАЭ-синдром), сопровождающегося тяжело протекающими инфекцион-
ными заболеваниями бактериальной и грибковой природы, уменьшением миграции фагоцитов в ткани (см. раздел 11.2.5).
Вызванный воспалением процесс проникновения лейкоцитов в ткани из сосудистого русла обеспечивается рядом адгезивных взаимодействий и включает несколько этапов (рис. 4-20):
Роллинг (перекатывание);
Адгезию;
Проникновение в ткани.
Рассмотрим этапы проникновения лейкоцитов в ткани на примере нейтрофилов. Первый этап - роллинг (качение) нейтрофилов по поверхности клеток эндотелия - происходит при участии селектинов. В норме клетки эндотелия сосудов не несут молекул адгезии. При активации в очаге воспаления клетки начинают экспрессировать Е-селектины и рецепторы для селектинов. Скорость нейтрофилов в кровотоке замедляется за счет взаимодействия Е-селектина и углеводной детерминанты Ье\У1$-Х, связаннйой с СБ15-молекулой нейтрофила.
Ь-селектины нейтрофилов взаимодействуют с сиаломуцином (СБ34), расположенным на эндотелии. Активированные эндотелиальные клетки секретируют ИЛ-8, индуцирующий смену селектинов на поверхности нейтрофилов и стимулирующий экспрессию (52-интегринов. Активация клеток эндотелия происходит при развитии местной воспалительной реакции под действием локально образующихся провоспалительных цитокинов ИЛ-1р и ФНО-а.
Второй этап - адгезия - образование прочных связей между лейкоцитами и эндотелиальными клетками, осуществляемое за счет интегрино- вых взаимодействий. Лигандами Р2-иптегринов служат молекулы группы 1САМ.
Третий этап - миграция нейтрофилов между клетками эндотелия (трансэндотелиальная миграция) осуществляется под действием хемокинов.
Последующая миграция нейтрофилов в ткани основана на хемотаксисе. Хемоаттрактанты для нейтрофилов существуют в очаге воспаления.
| Цитокин(хемокин)зависимая |
К ним относятся фактор активации тромбоцитов (ФАТ), лейкотриен В4, компоненты комплемента (С5а), Ы-формил-метионил-пептиды бактерий, ИЛ-8. Провоспалительные цитокины повышают уровень экспрессии р2-интегринов, 1САМ-1, ИЛ-8.
В зоне воспаления фагоциты начинают распознавать опсонизированные патогены. В качестве опсонинов выступают чаще всего инактивированные компоненты комплемента \СЗЪ и молекулы 1^0. В распознавании опсо- низированных патогенов участвуют рецепторы комплемента: СК1, СКЗ (у макрофагов важную роль играет СК4) и РсуК (СБ64, СБ32, СБ16). Эти
взаимодеиствия индуцируют процесс поглощения.
Нейтрофилы и макрофаги обладают мощным потенциалом для уничтожения патогенов. Выделяют кислородзависимые и кислороднезависимые механизмы бактерицидное™ фагоцитов.
Резидентные макрофаги удаляют апоптозные клетки и эндогенные молекулы организма, модифицированные вследствие патологического процесса (так называемые эндогенные лиганды: например, модифицированный коллаген, белки теплового шока, липиды низкой плотности и др.), с помощью рецепторов-мусорщиков. В данном случае активации макрофагов и разви-
Инфекция
То11-подобные рецепторы
/ф СР14 (рецептор у к липополисахариду)
Рецептор, распознающий остатки маннозы
(фактор хемотаксиса нейтрофилов)
(активирует МК-клетки, способствует дифференцировке ТНО в ТМ)
> Другие медиаторы: простагландины, радикалы кислорода, оксид азота
тия механизмов цитотоксичности не происходит. Поглощение чужеродных клеток и патогенов приводит к активации макрофагов.
Функциональная активность макрофагов регулируется цитокинами. Цитокины, продуцируемые ТЫ- и ТЬ2-клетками, индуцируют в макрофаге разные реакции. ИФН-у стимулирует выработку активных форм кислорода, провоспалительных цитокинов, экспрессию МНС-Н.
ИЛ-4 и ИЛ-13 угнетают эти функции макрофага, но способствуют образованию гигантских клеток в гранулемах, выработке факторов роста, стимулируя тем самым заживление повреждений ткани. Эти цитокины вызывают альтернативную активацию макрофагов (см. рис. 3-32, рис. 3-33).
Исключительно важную роль в активации фагоцитов и в реализации их кислородзависимой бактерицидной функции играют активные формы кислорода и оксида азота, образуемые в процессе кислородного или дыхательного взрыва.
В основе дыхательного взрыва лежит усиление потребления глюкозы и ее расщепление с участием ЫАЮРН по механизму гексозомонофосфатного шунта, что сопровождается накоплением ЫАБРН. Взаимодействие ЫАОРН с молекулой кислорода при участии ИАОРН-оксидазы приводит к образованию супероксид аниона (О2-), из которого с участием ионов водорода образуются потенциально токсичные для бактерий гидроксильные радикалы (ОН), перекись водорода (Н202) и синглетный кислород. Этот процесс начинается спонтанно после образования фагосомы перед слиянием с лизосомой. Наиболее выражен бактерицидный эффект в фаголизосомах. Образование Н202 происходит спонтанно и при участии супероксиддисму- тазы. Фермент миелопероксидаза обеспечивает образование гипохлорида из Н202 с участием ионов галогенов. Оксид азота (N0) образуется в результате расщепления аргинина до цитруллина и катализируется ЫО-синтазой (рис. 4-22).
Оксид азота (N0) участвует во многих физиологических и патологических процессах как на клеточном, так и на организменном уровне, оказывая защитное, регуляторное и повреждающее действия.
Регуляторное действие N0 проявляется в поддержании тонуса и проницаемости сосудов, подавлении адгезии тромбоцитов, в модуляции клеточной адгезии, нейротрансмиссии и бронходилатации, а также в регуляции некоторых функций почек и иммунной системы.
Под защитным действием оксида азота подразумевают его антиокисли- тельные свойства, т.е, защиту от агентов окислительного стресса (перекись водорода, алкильные гидроперекиси, супероксидный анион-радикал и др.), снижение адгезии лейкоцитов и антитоксический эффект, в частности, против ФНО-а.
Повреждающее действие оксида азота оказывается через подавление функций ферментов, индукцию процессов перекисного окисления липидов
оксидаза
|
|||||||||||||
ОН НОС1 01400" 8-нитрозотиолы
Рис. 4-22. Схема образования бактерицидных веществ фагоцитами (активных форм кислорода и оксида азота).
и повреждения ДНК клетки, повышение чувствительности клетки к действию радиации, алкилирующих агентов и токсичных металлов, а также через истощение антиокислительных возможностей клетки. Непрямое
цитотоксическое действие оксида азота осуществляется за счет изменения цитокинового равновесия и опосредованной ИЛ-12 активации ЫК-клеток и ЦТЛ. Сам по себе оксид азота не является мощным цитотоксическим агентом, но он может усиливать чувствительность клеток к действию других цитотоксических веществ. Наиболее выраженной антибактериальной активностью обладают соединения, образовавшиеся при взаимодействии активных форм кислорода и оксида азота. В результате взаимодействия N0 с активными формами кислорода и некоторыми другими соединениями образуются цитотоксические вещества, включая пероксинитрит (ОЖЮ), 5-нитрозотиолы (К5Ы0), диоксид азота (ЬГО2), динитроген три- оксид (]М203), динитроген тетраоксид (И204) и железодинитрозильные комплексы (ЬЫ1С).
Эффекты оксида азота принято разделять на основные и опосредованные. Основные эффекты включают реакции, в которых он непосредственно взаимодействует со специфическими биологическими молекулами (например, с гуанилатциклазой, цитохромом Р450 и др.).
Опосредованные эффекты действия оксида азота связаны с реактивными формами азота, образующимися при взаимодействии N0 с кислородом или с супероксидным анион-радикалом.
Основные и побочные эффекты реакций с непосредственным участием оксида азота определяются его локальной концентрацией. Основные эффекты вероятны при низких концентрациях оксида азота (меньше 1 мкМ), тогда как побочные эффекты, включая образование радикалов, становятся возможными при более высоких его концентрациях (больше 1 мкМ).
Оксид азота 1п уЬю образуется с участием 1М0-синтазы (N05), существующей у млекопитающих в трех изоформах: пЫ05 - нейтральной (1-й тип); 1Ы05 - индуцибельной (2-й тип); еЫ05-синтаза - эндотелиальной (3-й тип).
В макрофагах функционирует 1Ы05, экспрессию которой стимулируют
некоторые цитокины и продукты микроорганизмов, часто действующие в синергизме. ЫО-синтазы типов ] и 3 называются также сЫ05 - избирательными (существуют в клетках и могут быть активированы притоком кальция, который в последующем связывается с кальмодулином). В присутствии 1И08 оксид азота вырабатывается в больших количествах и часто оказывает побочные эффекты, такие, как перекисное окисление липидов и гидроксилирование, образование нитрозаминов и нитротирозина.
На рис. 4-23 представлены некоторые типы рецепторов, участвующих в фагоцитозе и апоптозе.
 |
| Скавенджер-
ЛЕКЦИЯ №2. 4. Характеристика макрофагов Клеточные факторы врожденного иммунитета. Лейкопоэз Врожденный иммунитет можно разделить на клеточный и гуморальный. Клеточный иммунитет включает мононуклеарные фагоциты (моноциты, тканевые макрофаги, гранулоциты-нейтрофилы, эозинофилы, базофилы (периферической крови и тканевые или тучные клетки), а также киллерные клетки. Лейкоциты - это условное название группы клеток, именуемых также «белой кровью» (греч: leyko - белый, kytos - клетка). Английская аббревиатура WBC, появляющаяся в современных бланках анализов, означает White Blood Cells, т.е. в дословном переводе: «белые клетки крови». Классификация лейкоцитов: 1. Гранулоциты (содержат в цитоплазме гранулы): нейтрофилы, эозинофилы, базофилы 2. Агранулоциты (не содержат в цитоплазме гранул): моноциты (макрофаги), лимфоциты Лейкопоэз - процесс воспроизводства клеток крови, происходит в костном мозге. В раннем детстве все кости содержат костный мозг, способный вырабатывать клетки крови, но у взрослых этот процесс ограничен костным мозгом ребер, позвонков, грудины, лопаток, тазовых костей, например бедра и плеча. Все клетки крови происходят от так называемых плюрипотентных (полипотентных) стволовых клеток костного мозга, которые потенциально способны превращаться в клетки, предназначенные стать зрелыми эритроцитами, лейкоцитами или тромбоцитами. Характеристика клеток гранулоцитарного ростка Гранулоциты – это полиморфноядерные лейкоциты, циркулирующие в крови и возникающие, как и моноцитарно-макрофагальные клетки, из миелоидной стволовой клетки в костном мозге. Различают три типа гранулоцитов – нейтрофильные, эозинофильные и базофильные. Гранулоцитарный росток – образование нейтрофилов, эозинофилов, базофилов 1 стадия: образование миелобласта. 2 стадия: образование промиелоцита. Три формы промиелоцитов: нейтрофильный промиелоцит, эозинофильный промиелоцит, базофильный промиелоцит. На этой стадии дифференцировки начинается формирование специфической зернистости. 3 стадия: образование миелоцита. Миелоцит клетка содержащая специфическую зернистость (нейтрофильную, эозинофильную или базофильную). 4 стадия: образование метамиелоцита 5 стадия: образование палочкоядерных нейтрофилов, базофилов и эозинофилов 6 стадия: образование зрелых форм. Зрелыми формами зернистых лейкоцитов считаются сегментоядерные нейтрофилы, базофилы и эозинофилы. Нейтрофилы Функции нейтрофилов: 1. Проникновение в ткани и уничтожение вторгшихся туда микроорганизмов. Выйдя из костного мозга, зрелые нейтрофилы только около 8 ч находятся в циркулирующей крови, а остаток своей жизни (5-8 дней) проводят в тканях. 2. В тканях нейтрофилы окружают и поглощают бактерии с помощью процесса, названного фагоцитозом. Ферменты и высокоактивные свободные радикалы, которые образуются в гранулах внутри нейтрофилов, убивают оказавшиеся там бактерии. Эозинофилы Функции эозинофилов: 1. Инактивация гистамина и фактора, активирующего тромбоциты 2. Осуществление межклеточных взаимодействий (взаимосвязь: Т-клетки памяти – эозинофилы – моноциты – преплазмоциты) 4. Участие в аллергических реакциях (сенная лихорадка и бронхиальная астма): Высвобождение химических веществ из эозинофилов - составная часть патогенеза аллергических заболеваний. Базофилы Функции базофилов: 1. Базофилы мигрируют в ткани, где созревают в тучные клетки. Базофилы (и тучные клетки) содержат на своей поверхности специальные рецепторы для антител класса IgЕ. Взаимодействие между антигеном и IgЕ на поверхности базофила (тучной клетки) вызывает дегрануляцию базофила с освобождением химических медиаторов воспаления: Гистамин - расширяет сосуды, что приводит к усилению кровотока в пораженной области; Гепарин - антикоагулянт, необходимый для начала восстановления поврежденных кровеносных сосудов. Моноциты (Макрофаги) Моноциты мигрируют в ткани, где созревают в макрофаги. Моноциты и макрофаги в норме обнаруживаются в крови, костном мозге, лимфатических узлах, селезенке, печени, других тканях. Функции моноцитов (макрофагов) 1. Моноциты участвуют в реализации иммунного ответа. Макрофаг вступает в кооперацию с различными классами Т- и В-лимфоцитов. Макрофаг в этой системе служит для переработки антигена в более иммуногенную форму и удержания его на поверхности, где он доступен для лимфоцитов. 2. Макрофаги (моноциты) осуществляют фагоцитоз чужеродных частиц, макромолекул, коллагена, клеток крови и гемоглобина, играя в организме роль "мусорщиков". Макрофаги фагоцитируют и убивают бактерии тем же способом, что и нейтрофилы, Лимфоциты Главные клетки иммунной системы. 1. В-лимфоциты дифференцируются в костном мозге, являются предшественниками плазмоцитов – антителопродуцентов. Функции В-лимфоцитов: 1. Лимфоциты отвечают за биосинтез антител. После встречи с антигеном В-лимфоциты мигрируют в костный мозг, селезёнку, лимфатические узлы, где пролиферируют и трансформируются в плазматические клетки, которые являются продуцентами антител – иммуноглобулинов. Иммуноглобулины продуцируют большое количество иммуноглобулиновых молекул строго определенной специфичности. Стимулированные В-лимфоциты становятся В-клетками долговременной памяти, сохраняют информацию о ранее встречавшемся антигене, быстро пролиферируют и при повторной встрече с известным антигеном продуцируют иммуноглобулины. 2. Т-лимфоциты образуются из стволовых клеток костного мозга, дифференцируются в тимусе в результате чего формируются зрелые функционально полноценные Т-клетки, осуществляющие клеточный иммунитет. Функции Т-лимфоцитов: 1. Т-киллеры обусловливают реакцию отторжения трансплантата и играют определенную роль в противоопухолевом иммунитете; 2. Т-хелперы принимают участие во всех иммунных реакциях – гуморальных и клеточных – продуцируют различные цитокины, необходимые как для гуморального, так и клеточного иммунного ответа, т.е. являются «помощниками» в иммунных реакциях, но сами антител не образуют; 3. Т-супрессоры блокируют процесс продуцирования антител В-клетками, воздействуют на их рецепторы и препятствуют их контакту с антигенами; 4. NК – лимфоциты (естественные киллеры) образуются в костном мозге из предшественников лимфоидных клеток; участвуют в неспецифической цитотоксичности по отношению к внутриклеточно расположенным патогенам; проявляют цитотоксичность без предварительной антигенной стимуляции; атакуют аномальные клетки (поврежденные клетки, клетки инфицируемые вирусом, раковые клетки); выделяют цитотоксические гранулы, способные убивать непосредственно или за счет антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности. Характеристика макрофагов Моноциты периферической крови и тканевые макрофаги происходят из полипотентной стволовой клетки. Попав в кровяное русло, моноциты в течение 2-3 суток расселяются в ткани, где они превращаются в тканевые макрофаги. Тканевые макрофаги – производные моноцитов. 1. Плевральные и перитонеальные макрофаги. 2. Звездчатые ретикулоэндотелиоциты (купферовские клетки) печени. 3. Альвеолярные макрофаги. 4. Интердигитирующие клетки лимфатических узлов. 5. Макрофаги вилочковой железы (тимические). 6. Костномозговые макрофаги. 7. Остеокласты. 8. Синовиальные клетки (тип А). 9. Глиальные макрофаги (микроглиоциты) мозга. 10. Мезангиальные клетки почек. 11. Поддерживающие клетки (клетки Sertoli) яичка. 12. Дендритные клетки лимфатических узлов и селезенки. 13. Клетки Лангерганса кожи и слизистых. Функции маккрофагов: 1. Секреторная функция: одной из основных особенностей тканевых макрофагов является наличие гранул – лизосом, в которых содержатся следующие ферменты: кислые гидролазы, кислая фосфатаза, альфа-нафтилэстераза, кислая и другие эстеразы, липаза, катепсины, эластаза, лизоцим, миелопероксидаза, коллагеназа, а также катионные белки и лактоферин. 1. Кислороднезависимый механизм – включает гидролитические ферменты – претеиназы, катионные белки, лизоцим, который является мукопептидазой, способной разрушать пептидогликаны бактериальной клетки, и лактоферин – белок, который активно связывает железо, необходимое для размножения бактерий. 2. Кислородзависимый механизм разрушения микроорганизмов – осуществляется при участии миелопероксидазы, которая катализирует развитие токсического воздействия на различные микроорганизмы; перекиси водорода; супероксидного аниона; синглетного кислорода и гидроксильных радикалов, атомарного хлора (Сl). 2. Локомоторная функция: миграционная и хемотаксическая. Хемотаксическим ориентиром, определяющим направление движения, служит хемотаксическое вещество – хемоаттрактант. К хемоаттрактантам относят фрагменты системы комплемента, глобулины сыворотки крови, лимфокины, а также продукты деградации фибрина, коллагена и различных клеток. В процессе миграции тканевых макрофагов в очаг воспаления последовательное подключение различных хемоаттрактантов обеспечивает поступление новых макрофагов из сосудистого русла. Факторы, ингибирующие миграцию тканевых макрофагов , задерживают клетки в очаге воспаления. К этим факторам относятся интерферон, гиалуроновая кислота, активатор плазминогена, ингибиторы трипсиноподобных протеиназ. 3. Фагоцитоз – процесс поглощения чужеродного материала, его разрушение и выведение из организма. 4. Процессинг (Презентация) антигена. Захватывая антиген, макрофаг расщепляет и перерабатывает (процессирует) его, а затем презентирует (представляет) иммуногенный фрагмент антигена в виде пептида на своей поверхности вместе с молекулами главного комплекса гистосовместимости класса II (механизмы распознавания будут рассмотрены в следующих лекциях). Только при таких условиях антиген будет распознан Т-лимфоцитами. Процесс переработки антигена макрофагами и другими антигенпредставляющими клетками получил название процессинга. Рецепторы Т-лимфоцитов 1. Рецептор TCR. T-лимфоциты несут на своей поверхности специфический рецептор для распознавания антигена. Существует два типа TCR, каждый из которых связывается с разными типами T-лимфоцитов. TCR1 появляется на ранних стадиях онтогенеза. TCR2 обуславливают распознавание специфичности антигена. Рецепторы В-лимфоцитов 1. Иммуноглобулины. Антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов представляют собой молекулы иммуноглобулинов. Основными классами мембранно-связанных иммуноглобулинов, находящихся на поверхности В-лимфоцитов, являются IgM и IgD . На одной В-клетке могут одновременно присутствовать оба типа молекул, причем они имеют одинаковую специфичность, и, возможно, что эти антигенные рецепторы могут взаимодействовать между собой, осуществляя контроль за активацией лимфоцитов и супрессией лимфоцитов. Рецепторы нейтрофилов Различные группы мембранных рецепторов были обнаружены на поверхности нейтрофилов. Эти рецепторы осуществляют связь нейтрофилов с их микроокружением и регулируют функциональную активность нейтрофилов: адгезию, миграцию, хемотаксис, дегрануляцию и поглощение. 1. Рецепторы для распознавания чужого - Toll-подобные рецепторы (Toll-like receptor - TLR). Обнаруженны у нейтрофилов, макрофагов и дендритных клеток. Toll-подобные рецепторы узнают не антигены, а молекулярные углеводные и липидные узоры - pattern-структуры (от англ. рattern - узор), которые присутствуют у простейших, грибов, бактерий, вирусов. Взаимодействие Toll-подобных рецепторов с соответствующими структурами запускает образование провоспалительных цитокинов и молекул, которые необходимы для миграции, адгезии клеток и фагоцитоза. 2. Маннозно-фукозные рецепторы. Распознают углеводные компоненты поверхностных структур микроорганизмов; 3. Рецепторы для мусора (scavenger receptor). Участвуют в связывании фосфолипидных мембран и компонентов собственных разрушенных клеток. Участвуют в фагоцитозе поврежденных и умирающих клеток; 4. Рецепторы для С3в- и С4в-компонентов комплемента. Участвуют в реакции комплемента Лейкоцитоз Нейтрофилез (нейтрофилия) . Нейтрофилез - увеличение содержания нейтрофилов выше 8 109/л крови. Нейтрофильный лейкоцитоз сопровождает обычно бактериальные инфекции, интоксикации, заболевания, протекающие с некрозом ткани. Эозинофилия. Эозинофилия – повышение уровня эозинофилов крови выше 0,4 109/л. Эозинофилия сопутствует аллергии, внедрению чужеродных белков и других продуктов белкового происхождения. Базофилия. Базофилия – увеличение содержания базофилов в периферической крови более 0,2 109/л наблюдается наиболее часто при хроническом миелолейкозе и эритремии, а также при хроническом язвенном колите, некоторых кожных поражениях (эритродермии, уртикарной сыпи). Базофилы и тучные клетки находят в коже и жидкости везикул при опоясывающем лишае (herpes zoster), контактном дерматите. Моноцитоз. Моноцитоз – увеличение числа моноцитов в крови более 0,8 109/л у взрослого. Моноцитоз является признаком хронического моноцитарного лейкоза, но может отмечаться и при других патологических состояниях, не являясь, однако, обязательной (диагностической) их особенностью. При легочном туберкулезе моноцитоз сопутствует острой фазе болезни, сменяясь нередко лимфоцитозом в неактивную фазу (отношение абсолютного числа моноцитов к лимфоцитам – высокое в активную фазу и низкое при выздоровлении, служит для оценки течения болезни). Лимфоцитоз. Лимфоцитоз – увеличение содержания лимфоцитов выше 4,0 109/л в крови. Лимфоцитоз сопровождает вирусные, некоторые хронические бактериальные инфекции, является характерной чертой хронического лимфолейкоза. Инфекционный мононуклеоз – острая инфекция, вызванная вирусом Эпштейна-Барр, является наиболее частой причиной изолированного лимфоцитоза. Большинство случаев наблюдается среди подростков и молодых людей. Симптомы включают боль в горле, лихорадку, тошноту, головную боль. Лимфатические узлы шеи увеличены. Количество лимфоцитов повышается через несколько дней после начала заболевания, достигает пика 10-30 109/л, затем постепенно снижается до нормальных значений через 1-2 мес. Лейкопения Лейкопения – уменьшение числа лейкоцитов крови ниже 4,0 109/л. Лейкопения встречается реже, чем лейкоцитоз. Сниженное количество лейкоцитозов почти всегда является результатом уменьшением числа нейтрофилов или лимфоцитов или тех и других вместе. Нейтропения. Нейтропения – снижение содержания нейтрофилов в крови ниже 1,5 109/л.Нейтропения при одних инфекциях (брюшной тиф, паратифы, туляремия, некоторые вирусные инфекции) выявляется закономерно, при других (подострый бактериальный эндокардит, инфекционный мононуклеоз, милиарный туберкулез) – в части случаев.Легкая нейтропения – признак некоторых вирусных инфекций (свинка, грипп, вирусный гепатит). Сочетание нейтропении и лимфоцитоза объясняет, почему при некоторых вирусных заболеваниях общее число лейкоцитов может оставаться нормальным, несмотря на уменьшение количества нейтрофилов. Апластическая анемия – состояние недостаточности стволовых клеток костного мозга, что проявляется не только угрожающей жизни тяжелой нейтропенией, но и недостаточной продукцией всех типов клеток крови. Во многих случаях причину установить невозможно, однако апластическая анемия часто является следствием побочного действия некоторых лекарств, среди которых главную роль играют цитотоксические препараты, используемые для уничтожения раковых клеток, некоторые антибиотики (хлорамфеникол) и препараты золота (терапия ревматоидного артрита). Лучевая терапия (при лечении рака) тоже может вызвать апластическую анемию. Агранулоцитоз. Агранулоцитоз – резкое уменьшение числа гранулоцитов в периферической крови вплоть до полного их исчезновения, ведущее к снижению сопротивляемости организма к инфекции и развитию бактериальных осложнений (ангина, пневмонии, септицемия, язвенно-некротические поражения слизистой оболочки ротовой полости, ЖКТ). В зависимости от механизма возникновения различают миелотоксический и иммунный агранулоцитоз. 1. Миелотоксический агранулоцитоз возникает в результате действия цитостатических факторов, зависит от их дозы и экспозиции, развивается обычно постепенно. Число лейкоцитов может падать очень резко (до сотен клеток в 1 мкл крови), наряду с нейтрофилами уменьшается содержание других видов лейкоцитов (моноцитов, лимфоцитов), ретикулоцитов. Миелотоксическому агранулоцитозу свойственно сочетание лейкопении с тромбоцитопенией и нередко анемией, т. е. панцитопения. На высоте агранулоцитоза в костном мозге отмечается исчезновение как гранулоцитарных, так и эритроцитарных элементов и мегакариоцитов, резкое уменьшение клеточности пунктата с сохранением лимфоидных, ретикулярных и плазматических клеток. 2. Иммунный агранулоцитоз бывает главным образом двух видов: 1. Гаптеновый и аутоиммунный (при системной красной волчанке и некоторых других формах иммунной патологии); 2. Изоиммунный (у новорожденных, иногда после гемотрансфузии). Гаптеновый агранулоцитоз развивается обычно остро (время сенсибилизации к лекарственному препарату бывает разным), падение числа нейтрофилов в периферической крови может произойти в течение нескольких часов и завершится полным их исчезновением из циркуляции. Лекарственные препараты, вызывающие агруналоцитоз: сульфасалазин, антитиреоидные препараты, макролиды, прокаинамид, карбамазепин, гликозиды наперстянки, индометацин, троксерутин, производные сульфонилмочевины, кортикостероиды, дипиридамол, β-лактамы, пропранолол, салицилаты и др. Аутоиммунный агранулоцитоз связывают с аутоантителами, обнаруживающимися в крови больных системной красной волчанкой и являющихся результатом снижения активности (или недостаточности) Т-супрессоров, которым приписывают определенную роль в патогенезе этих заболеваний. Аутоиммунный агранулоцитоз носит циклический характер, углубляясь при обострении основного заболевания или провоцируясь инфекцией, часто сочетается с тромбоцитопенией или анемией. Изоиммунная нейтропения с отсутствием в костном мозге зрелых гранулоцитов отмечается иногда у новорожденных и объясняется выработкой в организме матери антител (изоагглютининов) против лейкоцитов плода, проникновением этих антител через плаценту в кровь ребенка и разрушением гранулоцитов. Нейтропению, возникающую редко при гемотрансфузиях, связывают также с появлением в крови реципиента агглютининов против донорских лейкоцитов, способных разрушать и собственные нейтрофилы реципиента. Наследственные нейтропении – гетерогенная группа заболеваний и синдромов, передающихся преимущественно аутосомно-доминантным путем. Циклическая нейтропения характеризуется периодически наступающим уменьшением числа нейтрофилов в крови и возможностью развития в нейтропеническую фазу инфекционных осложнений. Семейной доброкачественной хронической нейтропении свойственно асимптоматическое течение, постоянно умеренное уменьшение числа нейтрофилов в крови у нескольких членов одной семьи. Хроническая нейтропения у детей возникает в раннем детстве, проявляется лейкопенией (около 2,0 109/л абсолютной нейтропенией, происхождение ее объясняют повышенным разрушением или секверстрацией, а не задержкой созревания лейкоцитов), доброкачественным течением (в отличие от так называемого генетического агранулоцитоза детей, характеризующегося тяжелыми гнойными инфекциями на фоне практически полного анейтрофилеза вследствие нарушенного созревания нейтрофилов и высокой смертностью в первые годы жизни). Лимфоцитопения. Лимфоцитопения (менее 1,4 109/л лимфоцитов в крови детей и менее 1,0 109/л у взрослых) у подростков и детей бывает связана с гипоплазией тимуса и сочетается с врожденной агаммаглобулинемией, у взрослых наблюдается при лимфогранулематозе, распространенном туберкулезе лимфатических узлов, как ранний признак при остром радиационном синдроме. Эозинопения и моноцитопения. Эозинопения (количество эозинофилов менее 0,05 109/л крови) отмечается при введении АКТГ, синдроме Кушинга, стрессовых ситуациях из-за повышения адренокортикоидной активности, ведущей к задержке эозинофилов в костном мозге. Эозинопения характерна для начальной фазы инфекционно-токсического процесса.Моноцитопения – уменьшение числа моноцитов меньше 0,09 109/л в крови взрослого. Количество моноцитов снижается при гипоплазии кроветворения, тяжелых септических заболеваниях, при приеме глюкокортикостероидов. ЛЕКЦИЯ №2. КЛЕТОЧНЫЕ ФАКТОРЫ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА 1. Клеточные факторы врожденного иммунитета. Лейкопоэз 2. Характеристика клеток гранулоцитарного ростка 3. Характеристика клеток агранулоцитарного ростка 4. Характеристика макрофагов 5. Рецепторы на мембране нейтрофилов И.И.Мечников, занимаясь сравнительной эмбриологией и гистологией млекопитающих, в 1882 г. открыл особые клетки среди белыхклеток МакрофагиМакрофаги– это группа долгоживущих клеток,которые способны к фагоцитозуРазличают две группы макрофагов -свободные фиксированные. К свободным макрофагам относятся -макрофаги рыхлой соединительной ткани, или гистиоциты; -макрофаги серозных полостей; -альвеолярные макрофаги легких. Макрофаги способны перемещаться в организме. Группу фиксированных макрофагов составляют - макрофаги костного мозга и костной ткани, - селезенки, лимфатических узлов, - внутриэпидермальные макрофаги, - макрофаги ворсин плаценты, - ЦНС. СтроениеРазмер и форма макрофагов варьируют в зависимостиот их функционального состояния. Макрофаги имеют одно ядро. Ядра макрофагов небольшого размера, округлые, бобовидные или неправильной формы. В них содержатся крупные глыбки хроматина. Цитоплазма базофильна, богата лизосомами, фагосомами и пиноцитозными пузырьками, содержит -умеренное количество митохондрий, -гранулярную эндоплазматическую сеть, -аппарат Гольджи, -включения гликогена, -липидов и др. Функции1. удаляют из организма отмирающие клетки и ихструктуры(эритроциты, раковые клетки) 2. удаляют неметаболизируемые неорганические вещества, попадающие во внутреннюю среду организма тем или иным путем 3. поглощают и инактивируют микробы(бактерии, вирусы ,грибы) 4. синтезируют разнообразные биологически активные вещества, необходимые для обеспечения резистентности организма 5. участвуют в регуляции иммунной системы 6. осуществляют «ознакомление» Т-хелперов с антигенами Следовательно- фагоциты, являются с одной стороны«мусорщиками» , очищающими организм от всех инородных частиц независимо от их природы и происхождения, а с другой стороны участвуют в процессе специфического иммунитета путем представления антигена иммунокомпетентным клеткам (Т-лимфоцитам) и регуляции их активности.Нейтрофилы - наиболее многочисленная и подвижная популяция фагоцитов.Нейтрофилы происходят из красного костного мозга, они образуются там из единой стволовой клетки, которая является родоначальницей всех форменных элементов крови. Всего существует 6 разновидностей нейтрофилов. 1. Миелобласт 2. Промиелоцит 3. Миелоцит 4. Метамиелоцит (юные нейтрофилы) 5.Палочкоядерные нейтрофилыМетамиелоцит – одна из переходных форм нейтрофилов 6. Сегментоядерные нейтрофилыГлавной классификацией нейтрофилов является разделение по зрелости. Виды по данному показателю: -Палочкоядерные нейтрофилы. Они являются функционально незрелыми клетками крови, обладают ядром, напоминающим при визуальном рассмотрении палочку. -Сегментоядерные нейтрофилы. Представляют собой зрелые клетки, которые обладают ярко выраженным сегментированным ядром. Нейтрофилы данного вида являются основной массой лейкоцитов человеческой крови при отсутствии каких-либо болезней.Палочкоядерные нейтрофилы у новорожденных детей составляют 5-12%, в возрасте от 1 недели до 12 лет количество варьируется от 1 до 4%. У взрослого человека - от 1-4% от общего числа.Сегментоядерные нейтрофилы, норма которых варьируется в пределах от 1,8 до 6,5 миллиардов единиц на 1 литр крови, составляет примерно 50-70% от общего количества. Функции1. уничтожение чужеродных клеток или агрегатовпутем фагоцитоза. 2.нейтрофил осуществляет киллинг чужеродных клеток, как захваченных им внутрь (фагоцитированных), так и контактирующих с его оболочкой.Процесс фагоцитоза нейтрофилами, так же как и макрофагами, состоит из шести этапов: 1. опсонизации, 2. хемотаксиса, 3.адгезии, 4.захвата, 5.киллинга 6. переваривания Отличие состоит в том, что нейтрофил может совершать свою эффекторную функцию (фа- гоцитоз) один раз, после чего он обычно гибнетНейтрофилы как наиболее подвижные клетки первыми приходят к месту вторжения чужеродного и стимулируют приход в данный очаг других элементов (моноцитов, эозинофилов, лимфоцитов). Выбрасывая свои гранулы в ближайшее окружение, нейтрофилы влияют фактически на все основные механизмы воспалительной реакции.Нейтрофилы выделяют митоген, активирующий бласттрансформацию В- лимфоцитов, а также хемотаксическое вещество, специфически действующее на моно-циты и эозинофилы. Кроме того, нейтрофилы оказывают влияние на выброс тромбоцитами серотонина. Изменение количества нейтрофиловИзменениеколичества нейтрофилов Повышение: инфекции (вызванные бактериями, грибами, простейшими, риккетсиями, некоторыми вирусами, спирохетами) воспалительные процессы (ревматизм, панкреатит, дерматит, перитонит) состояние после оперативного вмешательства ишемический некроз тканей (инфаркты внутренних органов - миокарда, почек и.т.д.) эндогенные интоксикации (сахарный диабет, некроз гепатоцитов) физическое напряжение и эмоциональная нагрузка и стрессовые ситуации: воздействие жары, холода, боли, при ожогах и родах, при беременности, при страхе, гневе, радости онкологические заболевания (опухоли различных органов) прием некоторых лекарственных препаратов, например, кортикостероидов, гепарина, отравление свинцом, ртутьюПонижение: некоторые инфекции, вызванные бактериями (брюшной тиф), вирусами (грипп, корь, ветряная оспа, вирусный гепатит, краснуха), простейшими (малярия), риккетсиями (сыпной тиф), затяжные инфекции у пожилых и ослабленных людей болезни системы крови (железодефицитные анемии, острый лейкоз) врожденные нейтропении анафилактический шок тиреотоксикоз воздействие цитостатиков, противоопухолевых препаратов лекарственные нейтропении, связанные с повышенной чувствительностью отдельных лиц к действию некоторых лекарственных средств (антибиотиков, противовирусных средств, психотропных средств) Литература1. Медицинская микробиология, вирусология ииммунология/А.А.Воробьев, 2008, Москва 2. Иммунология/ Р.М.Хаитов, 2006, Москва 3. Иммунология в клинической практике/Под редакцией профессора К.А. Лебедева, 1996, (1-й
Наибольшее своеобразие свойственно гранулам нейтрофилов (табл. 2.2), представляющим разновидность лизосом. Различают 4 разновидности гранул этих клеток: азурофильные (первичные), специфические (вторичные), желатиназные (третичные) и секреторные везикулы. Специфические гранулы содержат ферменты, проявляющие свою активность при нейтральных и слабощелочных значениях рН: лактоферрин, щелочную фосфатазу, лизоцим, а также белок BPI, связывающий витамин В12. Маркерами этой разновидности гранул служат лактоферрин и мембранная молекула CD66. В специфических гранулах содержится большое количество фермента NADPН-оксидазы, катализирующего «кислородный взрыв» и образование активных форм кислорода - главных факторов бактерицидности фагоцитов. Азурофильные гранулы содержат широкий набор гидролаз и других ферментов, активных при кислых значениях рН: миелопероксидазу, а-фукозидазу, 5’-нуклеотидазу, р-галактозидазу, арилсульфатазу, а-ман- нозидазу, N-ацетилглюкозаминидазу, p-глюкуронидазу, кислую глицеро- фосфатазу, лизоцим (мурамилидазу), нейтральные протеазы (серпроциди- ны) - катепсин G, эластазу, коллагеназу, азурацидин, а также дефензины, кателицидины, лактоферрин, гранулофизин, кислые глюкозаминоглика- ны и другие вещества. Маркерами азурофильных гранул служат фермент миелопероксидаза и мембранная молекула CD63. Желатиназные (третичные) гранулы в соответствии с названием содержат желатиназу. Наконец, четвертый тип гранул - секреторные везикулы - содержат щелочную фосфатазу. Таблица 2.2. Свойства гранул клеток врожденного иммунитета
Окончание табл. 2.2 При стимуляции нейтрофилов в первую очередь происходит высвобождение содержимого секреторных пузырьков. Преодолевать базальные мембраны нейтрофилам позволяет секрет желатиназных гранул. Специфические, а затем азурофильные гранулы сливаются с фагосомами в процессе фагоцитоза (через 30 с и 1-3 мин после поглощения частицы соответственно). Комплекс бактерицидных факторов, присутствующих в гранулах, обеспечивает разрушение многих микроорганизмов (см. раздел 2.3.5). Наиболее эффективно содержимое гранул повреждает стрептококки, стафилококки и грибы (включая кандиды). Содержимое гранул, особенно азурофильных, может секретироваться в результате дегрануляции. После дегрануляции восстановления гранул не происходит. Наряду с моноцитами/макрофагами нейтрофилы рассматривают как основные фагоцитирующие клетки (см. 2.3.4). При этом нейтрофилы мигрируют из крови в очаг воспаления значительно быстрее моноцитов (табл. 2.3). Скорость мобилизации нейтрофилов дополняется их способностью развивать метаболические процессы («кислородный взрыв») в течение секунд. Все это делает нейтрофилы оптимально приспособленными для осуществления ранних этапов иммунной защиты в рамках острой воспалительной реакции. Таблица 2.3. Функциональные различия нейтрофилов и моноцитов/макрофагов
|