По различным причинам.
Некоторые клетки могут использовать различные методы, такие как ионные насосы или осмос, для перемещение макромолекул, а также химических веществ через плазматическую мембрану и цитоплазму. Но большие частицы, такие как , слишком велики, чтобы использовать небольшие каналы для транспортировки через клеточную мембрану. Для поглощения более крупных частиц, клетки используют процесс, называемый . Существует несколько разных типов эндоцитоза, один из которых называется фагоцитозом.
Что такое фагоцитоз?
Фагоцитоз - это процесс, при котором клетка связывается с необходимой частицей на поверхности, а затем обволакивает и погружает ее в внутрь. Процесс фагоцитоза часто происходит, когда клетка пытается уничтожить что-то, например вирус или инфицированную клетку, и часто используется клетками иммунной системы.
Фагоцитоз не произойдет, если клетка не находится в физическом контакте с частицей, которую она хочет поглотить. Рецепторы клеточной поверхности, используемые для фагоцитоза, зависят от . Это самые распространенные из них:
- Рецепторы опсонинов: используются для связывания бактерий или других частиц, которые были покрыты иммуноглобулиновыми G (или IgG) антителами иммунной системой. Иммунная система покрывает потенциальные угрозы в антителах, чтобы другие клетки знали, что их нужно уничтожить. Также, иммунная система может использовать группу сложных белков для маркировки бактерий, называемых системой комплемента. Система комплемента - еще один способ иммунной системы уничтожать и угрозы для организма.
- Рецепторы мусорщики: связываются с молекулами, которые продуцируются бактериями. Большинство бактерий и клеток производят матрицу протеинов, окружающих себя (называемую «внеклеточным матриксом»). Матрикс является идеальным способом для иммунной системы идентифицировать чужеродные виды в организме, поскольку клетки человека не продуцируют одну и ту же белковую матрицу.
- Толл-подобные рецепторы: рецепторы, названные в честь аналогичного рецептора у плодовых мух, кодируемых геном Toll, которые связываются с определенными молекулами, продуцируемыми бактериями. Толл-подобные рецепторы являются ключевой частью врожденной иммунной системы, так как будучи связанными с бактериальным возбудителем, они распознают специфические бактерии и активируют иммунный ответ. Существует множество различных типов Толл-подобных рецепторов, продуцируемых организмом, все из которых связывают разные молекулы.
- Антитела: некоторые иммунные клетки образуют антитела, связывающие с конкретными антигенами. Это процесс, сходный тому, как подобные рецепторы распознают и идентифицируют, какой тип бактерий заражает хозяина. Антигены - это молекулы, действующие как патогенная «визитная карточка», потому что они помогают иммунной системе понять с какой угрозой она имеет дело.
Как происходит фагоцитоз?
Чтобы осуществить процесс фагоцитоза, клетки должны выполнить несколько последовательных действий. Имейте в виду, что различные типы клеток выполняют фагоцитоз по разному.
- Вирус и клетка должны вступить в контакт друг с другом. Иногда иммунная клетка случайно попадает в вирус в кровотоке. В других случаях клетки перемещаются посредством процесса, называемого «хемотаксис». Хемотаксис означает движение микроорганизма или клетки в ответ на химический стимул. Многие клетки иммунной системы движутся в ответ на цитокины, небольшие белки, используемые специально для передачи сигналов в клетке. Цитокины сигнализируют клеткам перемещаться в определенную область тела, где обнаружена частица (в нашем случае, вирус). Это характерно для инфекций определенной области (например, рана кожи, пораженная бактериями).
- Вирус связывается с рецепторами на клеточной поверхности . Помните, что разные типы клеток экспрессируют разные рецепторы. Некоторые рецепторы являются общими, а это означает, что они могут идентифицировать самопроизвольную молекулу по сравнению с потенциальной угрозой, в то время как, другие очень специфичны, например, схожие с подобными рецепторами или антителами. Макрофаг не инициирует фагоцитоз без успешного связывания рецепторов клеточной поверхности.
- Вирусы также могут иметь поверхностные рецепторы, специфичные для вирусов на макрофаге. Вирусы должны получить доступ к цитоплазме или клетки-хозяина, чтобы реплицировать и вызывать инфекцию, поэтому они применяют свои поверхностные рецепторы для взаимодействия с клетками иммунной системы и используют иммунный ответ для входа в клетку. Иногда, когда вирус и клетка-хозяин взаимодействуют, клетка-хозяин может успешно уничтожить вирус и остановить распространение инфекции. В других случаях клетка-хозяин поглощает вирус, который начинает реплицироватся. Как только это произойдет, инфицированная клетка идентифицируется и уничтожается другими клетками иммунной системы, чтобы остановить вирусную репликацию и распространение инфекции.
- Макрофаг начинает вращаться вокруг вируса, поглощая его в карман. Вместо того, чтобы перемещать большой элемент через плазматическую мембрану, который может повредить ее, фагоцитоз использует инвагинацию, чтобы захватить частицу внутрь, обволакивая ее вокруг. Инвагинация - это действие сгибания внутрь себя, чтобы сформировать полость или мешочек. Клетка захватывает вирус внутрь, создавая карманное углубление без повреждения плазматической мембраны. Помните, что клетки являются достаточно гибкими и текучими.
- Захваченный вирус полностью закрывается в виде пузырьковой структуры, называемой «фагосом», внутри цитоплазмы. Губы кармана, образованные в результате инвагинации, стягивают друг к другу, чтобы закрыть зазор. Это действие создает фагосому, где плазменная мембрана перемещается вокруг частицы, безопасно помещая ее внутри клетки.
- Фагосомы сливаются с , становясь «фаголисосомой». Лизосомы также являются пузырчатыми структурами, подобными фагосомам, которые обрабатывают отходы внутри клетки. Для лучшего понимание функций лизосомы, приставка «Лизис» означает разделение или растворение. Без слияния с лизосомой, фагосома не способна ничего сделать с содержимым внутри.
- Фаголисосома понижает pH, чтобы разрушить свое содержимое. Лизосома или фаголисосома способны разрушать вещество внутри себя, резко снижая рН внутренней среды. Снижение рН делает окружающую среду в фаголисосоме очень кислой. Это эффективный способ убить или нейтрализовать все, что находится внутри фаголизосомы, чтобы не допустить заражение клетки. Некоторые вирусы фактически используют пониженный рН, чтобы вырваться из фаголисосомы и начать реплицировать внутри клетки. Например, грипп использует снижение рН для активации конформационного изменения, что позволяет ему выйти в цитоплазму.
- После того, как содержимое было нейтрализовано, фаголизосома образует остаточное тело, которое содержит отходы из фаголисосомы. Остаточное тело в конечном итоге выводится из клетки.
Фагоцитоз и иммунная система
Фагоцитоз является важной составляющей иммунной системы. Несколько типов клеток иммунной системы выполняют фагоцитоз, такие как нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки и В-лимфоциты. Действие фагоцитирующих патогенных или посторонних частиц позволяет клеткам иммунной системы знать, с чем они борются. Зная врага, клетки иммунной системы могут специально нацеливаться на похожие частицы, циркулирующие в организме.
Другой функцией фагоцитоза в иммунной системе является поглощение и уничтожение патогенов (таких как вирусы или бактерии) и инфицированных клеток. Уничтожая инфицированные клетки, иммунная система ограничивает скорость распространения и размножения инфекции. Ранее мы упоминали, что фаголисосома создает кислотную среду для уничтожения или нейтрализации своего содержимого. Клетки иммунной системы, которые выполняют фагоцитоз, могут также использовать другие механизмы для уничтожения патогенов внутри фаголисомы, таких как:
- Кислородные радикалы: высокореактивные молекулы, которые реагируют с белками, липидами и другими биологическими молекулами. Во время физиологического стресса количество кислородных радикалов в клетке может резко увеличиваться, вызывая окислительный стресс, способный разрушать .
- Оксид азота: реакционноспособное вещество, подобное кислородным радикалам, которое реагирует с супероксидом, чтобы создать дополнительные молекулы, повреждающие различные типы биологических молекул.
- Антимикробные белки: белки, которые специфически повреждают или убивают бактерии. Примеры антимикробных белков включают протеазы, убивающие различные бактерии, уничтожая основные белки и лизоцим, атакующий грамположительных бактерий.
- Антимикробные пептиды: схожи с антимикробными белками, поскольку также атакуют и убивают бактерии. Некоторые антимикробные пептиды, такие как дефенсины, атакуют мембраны бактериальных клеток.
- Связывающие белки: являются важными игроками врожденной иммунной системы, так как конкурируют с белками или ионами, которые в противном случае могут оказаться полезны для бактерий или вирусной репликации. Лактоферрин - связывающий белок, обнаруженный в слизистых оболочках, и связывает ионы железа, необходимые для роста бактерий.
Чаще всего от взрослых, воспитанных разномастными телешоу, мы узнаем, что иммунитет живет в кишечнике. Важно все мыть, кипятить, правильно питаться, насыщать организм полезными бактериями и все в таком духе.
Но для иммунитета имеет значение не только это. В 1908 году российский ученый И.И. Мечников получил Нобелевскую премию в области физиологии, рассказав (и доказав) всему миру о наличии вообще и важности в частности фагоцитоза в работе
Фагоцитоз
Защита нашего организма от вредоносных вирусов и бактерий происходит в крови. Общий принцип работы такой: есть клетки-маркеры, они видят врага и помечают его, а клетки-спасатели по меткам находят чужака и уничтожают.
Фагоцитоз - это процесс уничтожения, то есть поглощения вредоносных живых клеток и неживых частиц другими организмами или специальными клетками - фагоцитами. Насчитывается их 5 видов. А сам процесс протекает в течение примерно 3-х часов и включает 8 этапов.
Этапы фагоцитоза
Давайте рассмотрим подробнее, что представляет собой фагоцитоз. Это процесс очень упорядоченный и системный:
Сначала фагоцит замечает объект воздействия и движется к нему - этот этап называют хемотаксисом;
Догнав объект, клетка прочно приклеивается, прикрепляется к нему, т. е. адгезируется;
Потом начинает активировать свою оболочку - внешнюю мембрану;
Вот теперь начинается собственно сам явление ознаменуется образованием псевдоподий вокруг объекта;
Постепенно фагоцит заключает вредоносную клетку внутрь себя, под свою мембрану, так образуется фагосома;
На данном этапе происходит слияние фагосом и лизосом;
Теперь можно все переварить - уничтожить;
На заключительном этапе остается только выбросить продукты переваривания.
Все! Процесс уничтожения вредоносного организма завершен, он погиб под действием сильных пищеварительных ферментов фагоцита или в результате дыхательного взрыва. Наши победили!
Шутки шутками, но фагоцитоз - это очень важный механизм работы защитной системы организма, который присущ людям и животным, более того - позвоночным и беспозвоночным организмам.
Действующие лица
В фагоцитозе участвуют не только сами фагоциты. Невзирая на то что упомянутые активные клетки всегда готовы к бою, они были бы абсолютно бесполезны без цитокинов. Ведь фагоцит, если так можно выразиться, слеп. Сам он не различает своих и чужих, точнее, просто не видит ничего.
Цитокины - это сигнализация, своего рода поводырь для фагоцитов. У них-то как раз отличное "зрение", они прекрасно разбираются, кто есть кто. Заприметив вирус или бактерию, они клеят на него маркер, по которому, как по запаху, фагоцит его найдет.
Самые главные цитокины - это так называемые молекулы трансфер-факторы. С их помощью фагоциты не только узнают, где враг, но и общаются между собой, зовут на помощь, будят лейкоцитов.
Получая прививку, мы тренируем именно цитокинов, учим их распознавать нового врага.
Виды фагоцитов
Клетки, способные к фагоцитозу, делят на профессиональных и непрофессиональных фагоцитов. Профессионалы это:
моноциты - относятся к лейкоцитам, имеют прозвище "дворники", которое получили за уникальную способность к поглощению (если можно так выразиться, у них очень хороший аппетит);
Макрофаги - большие пожиратели, которые употребляют мертвые и поврежденные клетки и способствуют образованию антител;
Нейтрофилы - всегда первыми прибывают к очагу инфекции. Они наиболее многочисленны, хорошо нейтрализуют врагов, но и сами тоже погибают при этом (своего рода камикадзе). Кстати, гной - это мертвые нейтрофилы;
Дендриты - специализируются на патогенах и работают в контакте с окружающей средой,
Тучные клетки - прародители цитокинов, а еще поглотители грамотрицательных бактерий.
Собственно, эволюция и шла по тому пути, чтобы один одноклеточный сожрал другой. Кто кого быстрее съест. Одноклеточные организмы объединялись в организованные группы — в итоге это привело к формированию многноклеточных. Так было безопаснее. Каждая клетка такого организма приобретала свою специализацию. Когда появились многоклеточные, понятие «кто кого быстрее съест» своей актуальности не утратило. Среди организации клеток выделились те, из которых и сформировалась в дальнейшем примитивная иммунная система. У более развитых многоклеточных появились специализированные клетки иммунитета.
Одни из важнейших в составе иммунной защиты — клетки, способные к фагоцитозу. Одна клетка пожирает другую. Чтобы ее уничтожить, наестся, или получить таким образом информацию («считать» возбудителя и предупредить остальных).
Вообще, механизм фагоцитоза — это один их самых древних механизмов иммунного ответа. Фагоцитоз наблюдал Илья Ильич Мечников, когда уколол шипом розы личинку морской звезды (беспозвоночные, первые ископаемые беспозвоночные проживали 485 млн. лет назад).
В дальнейшем иммунная система дополнена «антительным» механизмом. Когда вырабатываются специфические белки (антитела) и инактивируют возбудителя.
Кроме того, что слово «» является одним из самых забавных слов в биологии, сам процесс фагоцитоза довольно эффектен и крут. Помните старую игру про Пакмана? Круглый желтый шарик с большим ртом бегает по лабиринту, уклоняется от врагов, и поедает маленькие желтые точки.
Статью решил написать перед последующими, посвященными . Именно стафилококковая инфекция является доминирующей в гнойной хирургии. Да и что такое гной? Это все, что остается после сражения клеток иммунной системы и микроорганизмов… Фагоцитоз в борьбе со стафилококком играет ключевую роль.
Что же такое фагоцитоз?
В биологии есть термин «эндоцитоз». Процесс поглощения клеткой частицы, молекулы, другой клетки или бактерии. Если поглощается большая и твердая частица, то эндоцитоз и называют фагоцитозом.
Макрофаг vs микроб. Кто такой макрофаг?
Мир в котором мы живем — довольно грязное место. Так как и все в природе стремится к хаосу, так и в нашей жизни все стремится замусориться. Нужно постоянно следить за тем, чтобы в нашем доме всегда все было чисто и вещи лежали на своем месте.
Подобная ситуация происходит и в нашем теле. Постоянно присходит рождение и гибель новых клеток, каждый день и час в нашем организме в одной из клеток происходит генетический сбой — она становится раковой. В кишечнике проживают бактерии, постоянно проникающие в печень по воротной вене. Вирусы, бактерии, простейшие, старающиеся превратить наше тело в питательную среду…
Наша иммунная система работает постоянно, постоянно поддерживая порядок. Неотъемлемая часть этой системы — макрофаг.
Это амебоподобный организм (как слизеподобный добряк в «Охотниках за приведениями»). Задача макрофага — очистить организм от микроскопического мусора и бактерий. Родина макрофагов — костный мозг, предшественник — белая кровяная клетка — моноцит.
Живут макрофаги около полутора месяцев, в течение этого времени они патрулируют организм (в анализе крови смотрим сегментоядерные нейтрофилы, попадая в ткани, они становятся макрофагами).
Тканевой макрофаг «общается» с лимфоцитом хелпером. Псеводоподиями (выпячиваниями цитоплазмы) он «зондирует» внешнюю среду.
Этапы фагоцитоза
Рассмотрим этот процесс на примере лейкоцитов (нейтрофилы — самые многочисленные из них), как клеток иммунной системы, поглощающих вредоносную бактерию. Ну, во-первых, лейкоцит должен четко понимать, что перед ним чужеродный организм. Процесс распознавания довольно сложен.
Иммунная клетка определяет высвобождаемые бактерией молекулы как сигнал к действию. Затем лейкоцит должен зацепиться, прилипнуть к бактерии. Для этого на его поверхности есть специальные рецепторы, при помощи которых происходит прилипание к чужеродной клетке (это может быть не только бактерия, но и своя клетка, которая не отвечает на команды — например раковая).
После прилипания мембрана разбухает наружу и как бы обволакивает бактериальную клетку. В результате, непрошенный гость оказывается как бы в мыльном пузыре — фагосоме.
Внутрь фагосомы клетка-фагоцит выделяет ферменты, которые разружают клеточную стенку бактерии, разрушая ее.
Рассмотрим по порядку.
1. Хемотаксис. А нюх как у собаки… Как макрофаг находит чужеродный объект? Неужели нужно все клетки (как человек по комнате, ночью, на ощупь) нужно «потрогать» рецепторами?
Нет. Хемотаксис — это направленное движение относительно объекта, в зависимости от химических веществ, которые выделяет этот самый объект. Про отрицательный гемотаксис написано было еще в учебнике зоологии: бросался кристаллик соли в воду и амеба старалась уползти от такого соседства подальше. С макрофагами хемотаксис положительный. Ползет, реагируя на химические вещества, выделяемые чужеродными организмами. Привлекают также вещества — цитокины, выделяемые своими же клетками: зовут подомогу. Туберкулезная палочка, к примеру, токсинов не выделяет («не пахнет»), поэтому иммунная система выявляет их не сразу.
Первыми в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы из крови, существенно позже поступает «большой пожиратель». По скорости хемотаксиса эти клетки идентичны, но макрофаги активируются заметно позднее.
2. Адгезия макрофагов к объекту. Или «прилипание». На поверхности как здоровых, так и патологических клеток и микробов есть определенный набор химических молекул, которые сигнализируют макрофагу: «съешь меня» или «не ешь меня».
Распознавание осуществляется специальными рецепторами. И хотя макрофаги способны фагоцитировать неживые клетки (кусочки угля, асбеста, стекла), фагоцитарный процесс активируется после команды других клеток — Т-хелперов.
Именно Т-хелперы (вид лимфоцитов) «подсвечивают» то, что нужно скушать: на «неподготовленный» объект налипают специфические белки — опсонины. На «запах» опсонинов и идет макрофаг.
3. В том месте, где произошел контакт с микробом, активируется мембрана клетки. Она как бы вминается внутрь.
4. Формирование фагосомы. Фагосома — это полость, в котором оказывается объект поглощения. Своеобразный «желудок», в котором под действием ферментов происходит расщепление чужеродного организма.
В лизисе (расщеплении) учавствует перекись водорода (прекращайте постоянно лить на рану перекись, таким образом повреждаются и здоровые клетки!), закись азота, лизоцим. Различного рода ферменты — протеазы, липазы.
Самый ударный фермент лизосом — эластаза.
5. Выброс перевариваемых остатков.
Profit! Go to step №1!
Это в идеальных условиях. В реальности все происходит намного интереснее. Сам механизм иммунного ответа макроорганизма (нас с вами) и микро- (все то живое, что можно увидеть в микроскоп) — это результат гонки вооружений, продолжающейся миллионы лет.
Перемирия в этом противостоянии не планируется и договора по ограничению оружия никто подписывать не станет. Кто кого перехитрит.
Задача микроба: внедриться, размножиться и распространиться. А эволюция постаралась, чтобы было чем эти планы реализовывать. Поэтому как со стороны микро-, так и макроорганизма накопился богатый арсенал приспособлнений.
Есть возбудители (такие как микобактерия туберкулеза или гонококк), для которых быть проглоченным макрофагом — это неотъемлемый этап развития.
А где лучше всего спрятаться от иммунной системы? Конечно внутри представителя этой иммунной системы!
Когда не все так просто: незавершенный фагоцитоз
Есть микроорганизмы, для которых нападение на них макрофагов не является какой-то проблемой. Даже напротив — это для них важный этап в развитии. Как уже говорилось, макрофаг поглощает микроб, формируя фагосому. А вот тут и происходит сбой. Ферменты, учавствующие в расщеплении всего, что поглотил макрофаг, концентрируются в другом «мыльном пузыре» — лизосоме.
В норме лизосома сливается с фагосомой. В фагосоме создается кислая среда, снижается pH. В кислой среде начинают действовать ферменты, расщепляющие бактерию.
А вот листерия, к примеру выделяет вещества, препятствующие присоединению липосомы (содежащей ферменты) с фагосомой. Блокада фагосомно-лизосомального слияния также характерна для вируса гриппа и токсоплазм. Не может макрофаг «переварить» и возбудителя гонококковой инфекции. Гонококк (стафилококки, кстати, тоже) довольно устойчив к лизосомальным ферментам. А риккетсии разрушают фагосому и могут свободно плавать с цитоплазме фагоцита.
Как же можно справиться с тем, что не получается переварить и уничтожить?
Прежде чем продолжить рассказ, стоит поговорить о том, как сам механизм фагоцитоза изучался. Точнее от том, благодаря кому. Диктиостеллиум.
Именно этому микроорганизму принадлежит самая главная роль в исследовании фагоцитоза. Клеточный слизевик. Хотел написать, что это одноклеточный организм, но это не совсем так… Но и не многоклеточный тоже.
Этот амебоподобный организм был описан в 1935 году. В связи с тем, что очень легко выращивается в лаборатории, стал самым изучаемым микроорганизмом. Механизм фагоцитоза очень древний, у слизевика и у наших с вами макрофагов он очень схож. Обитает во влажном листовом опаде, питается слизевик бактериями. Еще уникальная особенность — у диктиостелиума три «пола», причем для полового размножения достаточно двух из трех в любых сочетаниях. Большую часть жизни диктиостелиум живет в форме одиночных амеб, питаясь бактериями листовой подстилки.
А вот теперь самое интересное. Помните фильм про трансформеров, когда несколько роботов собиралось в одного огромного?
Так вот эти амебы при нехватке пищи образуют клеточные агрегаты, причем размеры такого клеточного образования для микромира огромны — до 1 см. Этот макроорганизм способен ползать и впоследствии формирует «плодовое тело».
«Плодовое тело» диктиостелиума, способное к перемещению
Слизевики перед тем как сформировать многоклеточный организм (псевдоплазмодий), поглощают бактерии, но не переваривают их. Более того, на новом месте дают этим бактериям размножится. Такие вот одноклеточные садовники.
Макрофаги нашего организма тоже способны к созданию такого многоклеточного образования. Этого «монстра» называют клеткой Пирогова-Лангханса. Ранее эти многоядерные клетки выявлялись как иммунный ответ на внедрение туберкулезной палочки.
Когда пациенту с длительно продолжающимся кашлем рекомендуют сдать анализ мокроты, то в заключении пишется «КУМ не обнаружены». КУМ — это кислотоустойчивые микобактерии. Туберкулезную палочку клетки нашей иммунной системы полноценно фагоцитировать не могут.
Когда происходит контакт макроорганизма с микобактерией туберкулеза, то первыми в борьбу вступают нейтрофилы. И погибают все. Микобактерия оказывается им не по зубам. Затем в бой идет «старший брат» — макрофаг. Макрофаг поглощает бактерии одну за другой, но полноценно переварить их не может. Бактерия устойчива к кислой среде фагосомы, влияет она и на фагосомно-лизосомальное слияние.
Макрофаги будут делать это более эффективно, когда их этому научат Т-хелперы, или помощники. Каждое последующее поколение макрофагов становится «более обученным». Кстати, про первичный контакт с туберкулезной палочкой. Все помнят реакцию Манту в школе? При этой пробе и определяют, знакома ли наша имунная система с туберкулезной палочкой или нет. Вираж туберкулиновой пробы — это как раз и есть, первый контакт с микобактерией.
Бороться иммунной системе с возбудителем туберкулеза предельно сложно (почему клиника во многом зависит от количества бактерий, попавших в организм). Чтобы ограничить распространение инфекции, «наевшиеся» микобактериями макрофаги начинают объединяться в большую многоклеточную структуру — клетку Пирогова-Лангханса. Поначалу такую микроскопическую находку приписывали воспалению при туберкулезе, но затем выявились и другие заболевания (например, актиномикоз).
Огромная многоядерная клетка Пирогова-Лангханса
Вот про такой воспалительный процесс и говорят: специфический. Ну а что же организму делать с туберкулезной палочкой, которая ну никак умирать не хочет? Вокруг зоны специфического воспаления формируется своеобразный саркофаг. Сначала состоит из волокнистого белка — фибрина, затем кальцифицируется. Очаг Гона в легких — нередкая находка на флюорографии. Полностью выздороветь от туберкулеза нельзя. Человек остается навсегда инфицированным (но клинически абсолютно здоровым).
БЦЖ — прививка от туберкулеза. Содержит убитые бактерии, чтобы познакомить иммунные клетки с антигенами возбудителя. Гарантированно защитить прививка не может (понятно, почему), но эффективность иммунного ответа повышается. Повторюсь, все зависит от количества бактерий и состояния организма.
Очаг Гона чаще всего выявляется субплеврально и в верхних долях легких лучше вентилируемых: микобактериям хорошо в кислородной среде
Некоторые последние исследования фагоцитоза.
Как сон влияет на фагоцитарную активность
Одна бессонная ночь — это конечно нехорошо, но в большинстве случаев не вызывает каких-либо последствий.
Другое дело — бесчисленные бессонные ночи. В одном из исследований, опубликованных в журнале «Neuroscience» был оценен биологический эффект лишения сна лабораторных мышей. Было выяснено, что мозг при длительной нехватке сна причиняет себе ущерб. Лабораторных животных разделили на четыре группы. Одна группа — «хорошо отдохнувшие», мышей второй группы периодически будили, в третьей группе животные не спали несколько дней. После чего ученые изучали активность мозга у каждой группы. У мышей, длительно лишенных сна было выявлено повышение активности фагоцитоза. Фагоциты — это клетки-уборщики, необходимые мозгу для очишения от побочных продуктов нейронной активности в течение дня.
После длительного отсутствия сна мозг включает «овердрайв», что может быть очень вредным. Не стоит паниковать, если ваш режим сна и бодрствования не в идеальной форме, но постарайтесь высыпаться.
Фагоцитоз и гипергликемия
Почему хирурги часто назначают при гнойно-воспалительных процессах анализ крови с определением уровня глюкозы?
Почему у больных с сахарным диабетом инфекционные заболевания протекают тяжелее? Один из факторов: быстрые углеводы влияют на активность макрофагов.
Людям давали стограммовые порции углеводов из глюкозы, фруктозы, сахарозы, меда. Затем брали венозную кровь через 1,2,3 и 5 часов после приема пищи. К крови добавляли суспензию, содержащую (Staphylococcus epidermidis).
В дальнейшем проводилось исследование активности макрофагов. Установлено, что быстроусвояемые углеводы угнетают фагоцитарную активность макрофагов.
Так что очень важно следить за уровнем глюкозы, тем более больных с сахарным диабетом, проходящих лечение гнойно-воcпалительных процессов.
В заключение
И хотя фагоцитоз — самый древний способ защиты от чужеродных организмов, значения он не утратил. Этот механизм является ключевым в борьбе со стафилококковой инфекцией.
Паламарчук Вячеслав
Если вы нашли опечатку в тексте, пожалуйста, сообщите мне об этом. Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Проводил свои исследования в Италии, на берегу Мессинского пролива. Ученого интересовало, сохранилась ли у отдельных многоклеточных организмов способность захватывать и переваривать пищу, как это делают одноклеточные, например амебы. Ведь, как правило, у многоклеточных пища переваривается в пищеварительном канале и всасывают уже готовые питательные растворы. наблюдал личинок морских звезд. Они прозрачны, и их содержимое хорошо видно. У этих личинок нет циркулирующей , но есть блуждающие по всей личинке . Они захватывали частички введенной в личинку красной краски кармина. Но если эти поглощают краску, то, может быть, они захватывают любые посторонние частички? Действительно, вставленные в личинку шипы розы оказались окруженными , окрашенными кармином.
Были способны захватывать и переваривать любые чужеродные частички, в том числе и болезнетворных микробов. назвал блуждающие фагоцитами (от греческих слов phages — пожиратель и kytos — вместилище, здесь — ). А сам процесс захвата и переваривания ими разных частиц — фагоцитозом. Позже наблюдал фагоцитоз у рачков, лягушек, черепах, ящериц, а также у млекопитающих — морских свинок, кроликов, крыс и у человека.
Фагоциты особые . Переваривание захваченных частиц нужно им не для питания, как амебам и другим одноклеточным, а для защиты организма. У личинок морских звезд фагоциты блуждают по всему телу, а у высших животных и у человека они циркулируют в сосудах. Это — один из видов белых кровяных телец, или лейкоцитов, — нейтрофилы. Именно они, привлекаемые ядовитыми веществами микробов, движутся к месту заражения (см. ). Вышедшие из сосудов, такие лейкоциты имеют выросты — ложноножки, или псевдоподии, с помощью которых они передвигаются так же, как амеба и блуждающие личинок морских звезд. Такие способные к фагоцитозу лейкоциты назвал микрофагами.
Однако не только постоянно двигающиеся лейкоциты, но и некоторые оседлые могут становится фагоцитами (сейчас все они объединены в единую систему фагоцитирующих мононуклеаров). Одни из них спешат к опасным участкам, например к месту воспаления, другие — остаются на своих обычных местах. И тех и других объединяет способность к фагоцитозу. Эти тканевые (гистоциты, моноциты, ретикулярные и эндотелиальные ) почти вдвое крупнее микрофагов — их диаметр 12-20 мкм. Поэтому назвал их макрофагами. Особенно много их в селезенке, печени, лимфатических узлах, костном мозге и в стенках сосудов.
Микрофаги и блуждающие макрофаги сами активно нападают на «врагов», а неподвижные макрофаги ждут, пока «враг» проплывет мимо них в токе или лимфы. Фагоциты «охотятся» в организме за микробами. Бывает, что в неравной борьбе с ними они оказываются побежденными. Гной — это и есть скопление погибших фагоцитов. К нему подойдут другие фагоциты и начнут заниматься его ликвидацией, как они это делают со всякими посторонними частицами.
Фагоциты очищают от постоянно отмирающих и участвуют в различных перестройках организма. Например, при превращении головастика в лягушку, когда наряду с другими изменениями постепенно исчезает хвост, целые полчища фагоцитов уничтожают хвоста головастика.
Как же попадают внутрь фагоцита частицы? Оказывается, с помощью псевдоподий, которые захватывают их, подобно ковшу экскаватора. Постепенно псевдоподии удлиняются и затем смыкаются над инородным телом. Иногда оно как бы вдавливается в фагоцит.
Предполагал, что в фагоцитах должны содержаться специальные вещества, которые и переваривают захваченных ими микробов и другие частицы. И действительно, такие частицы — были обнаружены спустя 70 лет после открытия фагоцитоза. В них содержатся , способные расщеплять большие органические молекулы.
Теперь выяснено, что кроме фагоцитоза в обезвреживании чужеродных веществ участвуют преимущественно (см. ). Но чтобы начался процесс их выработки, необходимо участие макрофагов. Они захватывают инородные
зависимые и кислород-независимые механизмы бактерицидности. Опсонины. Методы
изучения фагоцитарной активности клеток.
Фагоцитоз ― процесс, при котором специально предназначенные для этого клетки крови и
тканей организма (фагоциты) захватывают и переваривают твёрдые частицы.
Осуществляется двумя разновидностями клеток: циркулирующими в крови зернистыми
лейкоцитами (гранулоцитами) и тканевыми макрофагами.
Стадии фагоцитоза:
1. Хемотаксис . В реакции фагоцитоза более важная роль принадлежит положительному
хемотаксису. В качестве хемоаттрактантов выступают продукты выделяемые
микроорганизмами и активированными клетками в очаге воспаления (цитокины, лейкотриен
В4, гистамин), а также продукты расщепления компонентов комплемента (С3а, С5а),
протеолитические фрагменты факторов свертывания крови и фибринолиза (тромбин,
фибрин), нейропептиды, фрагменты иммуноглобулинов и др. Однако, «профессиональными»
хемотаксинами служат цитокины группы хемокинов. Ранее других клеток в очаг воспаления
мигрируют нейтрофилы, существенно позже поступают макрофаги. Скорость
хемотаксического перемещения для нейтрофилов и макрофагов сопоставима, различия во
времени поступления, вероятно, связаны с разной скоростью их активации.
2. Адгезия фагоцитов к объекту. Обусловлена наличием на поверхности фагоцитов
рецепторов для молекул, представленных на поверхности объекта (собственных или
связавшихся с ним). При фагоцитозе бактерий или старых клеток организма хозяина
происходит распознавание концевых сахаридных групп ― глюкозы, галактозы, фукозы,
маннозы и др., которые представлены на поверхности фагоцитируемых клеток.
Распознавание осуществляется лектиноподобными рецепторами соответствующей
специфичности, в первую очередь маннозосвязывающим белком и селектинами,
присутствующими на поверхности фагоцитов. В тех случаях, когда объектами фагоцитоза
являются не живые клетки, а кусочки угля, асбеста, стекла, металла и др., фагоциты
предварительно делают объект поглощения приемлемым для осуществления реакции,
окутывая его собственными продуктами, в том числе компонентами межклеточного
матрикса, который они продуцируют. Хотя фагоциты способны поглощать и разного рода
«неподготовленные» объекты, наибольшей интенсивности фагоцитарный процесс достигает
при опсонизации, т. е. фиксации на поверхности объектов опсонинов к которым у фагоцитов
есть специфические рецепторы - к Fc-фрагменту антител, компонентам системы
комплемента, фибронектину и т. д.
3. Активация мембраны . На этой стадии осуществляется подготовка объекта к погружению.
Происходит активация протеинкиназы С, выход ионов кальция из внутриклеточных депо.
Большое значение играют переходы золь-гель в системе клеточных коллоидов и актино-
миозиновые перестройки.
4. Погружение . Происходит обволакивание объекта.
5. Образование фагосомы . Замыкание мембраны, погружение объекта с частью мембраны
фагоцита внутрь клетки.
6. Образование фаголизосомы . Слияние фагосомы с лизосомами, в результате чего
образуются оптимальные условия для бактериолиза и расщепления убитой клетки.
Механизмы сближения фагосомы и лизосом неясны, вероятно имеется активное
перемещение лизосом к фагосомам.
7. Киллинг и расщепление . Велика роль клеточной стенки перевариваемой клетки. Основные
вещества участвующие в бактериолизе: пероксид водорода, продукты азотного метаболизма,
лизоцим и др. Процесс разрушения бактериальных клеток завершается благодаря активности
протеаз, нуклеаз, липаз и других ферментов, активность которых оптимальна при низких
значениях pH.
8. Выброс продуктов деградации .
Фагоцитоз может быть:
Завершённым (киллинг и переваривание прошло успешно);
Незавершённым (для ряда патогенов фагоцитоз является необходимой ступенью их жизненного цикла, например, у микобактерий и гонококков).
Кислородзависимая микробицидная активность реализуется через образование значительного количества продуктов с токсическим действием, повреждающих микроорганизмы и окружающие структуры. За их образование ответственны НЛДФ-оксидаза (флавопротедо-цитохромредуктаза) плазматической мембраны и цитохром b, в присутствии хинонов этот, комплекс трансформирует 02 в анион супероксида (02-). Последний проявляет выраженное повреждающее действие, а также быстро трансформируется в перекись водорода по схеме: 202 + Н20 = Н202 + О2 (процесс
катализирует фермент супероксид дисмутаза).
Опсонины - белки, усиливающие фагоцитоз: IgG, белки острой фазы (С-реакгивный протеин,
маннансвязывающий лектин); липополисахаридсвязывающий протеин, компоненты комплемента - СЗb, С4Ь; сурфактантные протеины легких SP-A, SP-D.
Методы изучения фагоцитарной активности клеток.
Для оценки фагоцитарной активности лейкоцитов периферической крови к цитратной крови, взятой из пальца, в объеме 0,2 мл, добавляют 0,25 мл взвеси микробной культуры с концентрацией 2 млрд. микробов в 1 мл.
Смесь инкубируют 30 мин при 37°С, центрифугируют при 1500 об/мин в течение 5-6 мин, удаляют надосадочную жидкость. Осторожно отсасывают тонкий серебристый слой лейкоцитов, готовят мазки, сушат, фиксируют, красят краской Романовского-Гимза. Препараты сушат и микроскопируют.
Подсчет поглощенных микробов ведут в 200 нейтрофилах (50 моноцитов). Интенсивность реакции оценивают по следующим показателям:
1. Фагоцитарный показатель (фагоцитарная активность) - процент фагоцитов из числа сосчитанных клеток.
2. Фагоцитарное число (фагоцитарный индекс) - среднее число микробов, поглощенное одним активным фагоцитом.
Для определения переваривающей способности лейкоцитов периферической крови готовят смесь взятой крови и суспензии микроорганизма и выдерживают в термостате при 37°С 2 часа. Приготовление мазков аналогично. При микроскопии препарата жизнеспособные микробные клетки увеличены в размерах, переваренные же менее интенсивно окрашены, меньших размеров. Для оценки переваривающей функции используют показатель завершенности фагоцитоза – отношение количества переваренных микробов к общему числу поглощенных микробов, выраженное в процентах.
| " |