Bykov-_gistologia_obschaya

в небольшом количестве также в специфических гранулах), небольшое число других ферментов, лизоцим и адгезивные белки. Предполагают, что они участвуют в переваривании субстратов в межклеточном пространстве, в процессах адгезии и, возможно, фагоцитоза. В частности, высказывается мнение, что эти гранулы играют важную роль в процессе миграции нейтрофила через стенку сосуда в ткани (см. выше): их адгезивные молекулы участвуют в прикреплении нейтрофила к эндотелию, а желатиназа способствует прохождению базальной мембраны, вызывая переваривание содержащегося в ней коллагена IV типа.

Секреторные пузырьки - недавно описанные мембранные структуры, которые образуются в нейтрофилах в процессе их развития по завершении формирования гранул. В них не выявлено специфического содержимого, однако установлено, что их мембрана несет большое количество адгезивных белков и рецепторов хемотаксических факторов, которые они транспортируют к плазмолемме. Доказано, что начальные этапы качения нейтрофила по активированному эндотелию (см. выше) приводят к возникновению сигнала, мобилизующего секреторные пузырьки. Они перемещаются к плазмолемме и сливаются с ней, обеспечивая приток адгезивных молекул, необходимых для формирования прочной связи нейтрофила с эндотелием.

Цитофизиология нейтрофильных гранулоцитов

Нейтрофильные гранулоциты после выхода из сосудистого русла активно перемещаются и первыми появляются в участках повреждения тканей, где они накапливаются в значительных количествах (до 108/мл), быстро поглощают и уничтожают большую часть микроорганизмов. После выполнения своей функции они погибают и фагоцитируются макрофагами. Усиленному притоку нейтрофилов в очаги воспаления и ишемии (ограниченного участка тела со сниженным притоком крови) способствует усиление экспрессии адгезивных молекул на плазмолемме как самих лейкоцитов, так и взаимодействующих с ними клеток эндотелия при стимуляции цитокинами.

Перемещение нейтрофильных гранулоцитов после их выхода из сосудов осуществляется в основном веществе соединительной ткани. Оно происходит благодаря деятельности актиновых микрофиламентов, обеспечивающих быстрые (со скоростью 10-30 мкм/мин.) амебоидные движения нейтрофилов в направлении очага поражения. Хемотаксические

- 191 -

факторы не ускоряют это движение, но упорядочивают его. Они воздействуют на специфические рецепторы на плазмолемме нейтрофи-

ла, связанные с G-белком, стимуляция которых передается на элементы его цитоскелета и изменяет экспрессию поверхностных адгезивных молекул. Вследствие этого формируются и исчезают псевдоподии, которые обратимо прикрепляются к элементам соединительной ткани, что обеспечивает направленную миграцию клеток. После перемещения в очаг воспаления нейтрофилы активно фагоцитируют микроорганизмы.

Фагоцитоз микроорганизма нейтрофилом включает (а) прикрепление

(адгезию) нейтрофила к микробной клетке, (б) ее захват с формированием фагосомы, (в) слияние гранул нейтрофила с фагосомой с образованием фаголизосомы, (г) повреждение и переваривание микроорганизма.

Прикрепление (адгезия) нейтрофила к объекту фагоцитоза (например, бактерии) происходит при взаимодействии его рецепторного аппарата, расположенного на плазмолемме и в гликокаликсе, с молекулами на поверхности микробной клетки. Для многих случаев установлен специфический характер взаимодействия молекул микроба и рецепторов нейтрофила. Адгезия, как правило, протекает в две стадии; в начальной она непрочна и обратима, в поздней характеризуется прочным прикреплением, которое обычно необратимо.

Захват микроорганизма нейтрофилом с формированием фагосомы осуществляется после его прочного прикрепления к объекту фагоцитоза путем формирования псевдоподий, в которых концентрируются актиновые микрофиламенты. Псевдоподии охватывают бактерию и сливаются друг с другом, заключая ее в мембранный пузырек (фагосому). Активность поглощения резко возрастает, если объект фагоцитоза опсонизирован - покрыт иммуноглобулинами класса в G(IgG) и (или) СЗbкомпонентом комплемента (см. рис. 7-8). В таком случае нейтрофил, плазмолемма которого содержит рецепторы к этим молекулам, взаимодействует не с собственно объектом фагоцитоза, а с иммуноглобулинами и компонентом комплемента на его поверхности (этот процесс носит название иммунного фагоцитоза).

Способность к иммунному фагоцитозу благодаря наличию мембранных рецепторов к иммуноглобулинам и СЗ-компоненту комплемента послужила основанием для объединения нейтрофильных гранулоцитов и макрофагов в группу "профессиональных фагоцитов", в отличие от многочисленных клеток, поглощающих различные частицы, но не располагающих этими рецепторами и

- 192 -

поэтому неспособных к иммунному фагоцитозу (",непрофессиональных фагоцитов").

"Респираторный взрыв" - быстро развивающаяся (начиная с первой минуты) метаболическая реакция, сопровождающая фагоцитоз. Она характеризуется резким усилением окислительных процессов в нейтрофильных гранулоцитах (с увеличением потребления ими кислорода в 10-15 раз). Эта реакция обусловлена активацией преимущественно немитохондриальных ферментов, расположенных в плазмолемме и мембранах фагосом, и сопровождается образованием токсических реактивных биоокислителей (метаболитов кислорода).

Слияние гранул нейтрофила с фагосомой с образованием фаголизосомы обеспечивает последующее уничтожение захваченной микробной клетки. С мембраной фагосомы, как правило, сливаются сначала мембраны специфических, а в дальнейшем - азурофильных гранул, а их содержимое выделяется в просвет образованной фаголизосомы. При этом благодаря активности мембранных протонных насосов pH в просвете фаголизомы быстро снижается до 4.0.

Повреждение и внутриклеточное переваривание микроорганизма. Гибель микроорганизма в фаголизосоме наступает вследствие воздействия на него антимикробных веществ; далее он подвергается перевариванию лизосомальными ферментами. Бактерицидный эффект усиливается токсичными реактивными биоокислителями (перекисью водорода, синглетным кислородом, супероксидным и гидроксильным радикалами), которые образуются в гиалоплазме при респираторном взрыве и транспортируются в фаголизосому. В последней миелопероксидаза катализирует реакцию перекиси водорода с ионами хлора, образуя мощное бактерицидное вещество гипохлорит.

Нефагоцитарные механизмы разрушения микробов нейтрофилами

характерны для ситуаций, когда микроорганизмы имеют столь крупные размеры, что не могут поглощаться этими клетками. В таких случаях нейтрофилы накапливаются вокруг микробов, прилегая к их Поверхности, и выбрасывают содержимое своих гранул в разделяющее их межклеточное пространство, уничтожая микробные клетки посредством высоких концентраций микробицидных веществ. При этом сами нейтрофилы обычно также гибнут; возможны значительные повреждения и окружающих тканей.

- 193 -

Метаболизм нейтрофилов. Энергия, необходимая нейтрофильным гранулоцитам для осуществления их функций, получается преимущественно путем анаэробного гликолиза, поэтому они способны активно функционировать в тканях, бедных кислородом: воспаленных, отечных или плохо кровоснабжаемых. Они сохраняют активность в очагах

воспаления и при низких значениях pH. Источником энергии нейтрофилов служат поглошаемая извне глюкоза и внутриклеточные запасы гликогена, которые быстро истощаются при стимуляции - в ходе фагоцитоза и переваривания микробов. Ферменты обмена арахидоновой кислоты при стимуляции нейтрофилов образуют простагландины и лейкотриены, которые обладают широким спектром биологической активности (см. выше), в частности хемотаксической активностью для лейкоцитов и макрофагов.

Гибель и разрушение нейтрофилов происходит в значительных количествах в ходе фагоцитоза, после него и в результате разрушения микробов нефагоцитарными механизмами. При этом продукты их распада (как и разрушенных тканей) хемотаксически привлекают другие нейтрофилы, которые также гибнут по прошествии некоторого времени. В очагах поражения скапливается гной - смесь разрушенных тканей, погибших и живых нейтрофилов.

Нарушения функций нейтрофилов могут быть обусловлены снижением их подвижности, нарушениями хемотаксиса, подавлением способности к фагоцитозу микроорганизмов, сопровождающему его респираторному взрыву или к внутриклеточному перевариванию микробов (вследствие недостаточности отдельных микробицидных систем). В ряде случаев (например, при ВИЧинфекции) срок жизни нейтрофилов укорачивается вследствие их быстрой спонтанной гибели в тканях меха¬измом апоптоза. Эти функциональные нарушения нейтрофилов (многие из которых наследственно обусловлены) даже при нормальном сдержании этих клеток в крови обычно являются причиной рецидивирующих инфекционных поражений организма различной степени тяжести. Одним из таких состояний является дефицит адгезии лейкоцитов (ДАЛ) - наследственное заболевание, обусловленное мугацией гена, кодирующего выработку интегрина нейтрофилов. При этом заболевании нейтрофилы неспобны к осуществлению адгезивных взаимодействий, необходимых для выполнения ими различных функций, в частности, для перемещения к очагу повреждения и накопления в нем. По указанной причине клинически это заболевание проявляется рецидивирующими бактериальными и микотическими инфекциями при нарушении образования гноя, несмотря на повышенные (вероятно, компенсаторно) концентрации нейтрофилов в крови (до 100 000 клеток/мкл).

- 194 -

БАЗОФИЛЬНЫЕ ГРАНУЛОЦИТЫ

Базофильные гранулоциты (базофилы) - самая малочисленная группа лейкоцитов и гранулоцитов. Они попадают в кровь из красного

костного мозга, циркулируют в ней от 6 ч до 1 сут., после чего покидают кровеносное русло и мигрируют в ткани, где находятся, по-виднмому, также от нескольких часов до нескольких суток. Базофилы обладают значительно меньшей подвижностью и более слабой фагоцитарной активностью по сравнению с нейтрофилами. По морфологическим и функциональным свойствам они близки, но не идентичны тучным клеткам (тканевым базофилам), постоянно находящимся в соединительной ткани.

Функции базофильных гранулоцитов в физиологических условиях выяснены неполностью. К ним относятся:

1)Регуляторная, гомеостатическая - осуществляется благодаря выделению небольших количеств различных биологически активных веществ, накапливающихся в гранулах или синтезируемых при активации клетки. Эти вещества обладают широким спектром биологических эффектов: влияют на сократимость гладких миоцитов (в сосудах, бронхах, органах пищеварительного тракта и других систем), проницаемость сосудов, свертываемость крови, секрецию желез, обладают хемотаксическим влиянием.

2)Защитная - путем локальной массивной секреции медиаторов воспаления, хемотаксических факторов эозинофилов и нейтрофилов, а также других веществ, обладающих хемотаксической активностью, обеспечивается вовлечение ряда клеток (в первую очередь, эозинофилов) в защитные реакции организма, направленные против некоторых паразитов.

Содержание базофильных гранулоцитов в крови составляет в норме:

относительное 0.5-1.0% (от общего числа лейкоцитов), абсолютное - 20-80 клеток/мкл. Изменения концентрации базофилов описаны в различных функциональных и патологических состояниях, однако их диагностическое значение неясно.

Базофилия (повышенное содержание базофилов в крови) отмечена при иммунных реакциях гиперчувствительности, после облучения, при гипотиреозе, а также при некоторых заболеваниях системы крови.

Базопения (сниженное содержание базофилов в крови) обычно сочетается с эозинопенией; отмечается при инфекциях, воспалительных заболеваниях, опухолях, тиреотоксикозе.

- 195 -

Размеры базофильных гранулоцитов на мазках составляют 9-12 мкм, т.е.

примерно соответствуют размерам нейтрофилов или несколько меньше их.

Ядра базофильных гранулоцитов - дольчатые (содержат 2-3 сегмента)

или S-образные, относительно плотные, но более светлые (с меньшим содержанием гетерохроматина), чем у нейтрофилов и эозинофилов. Они нередко трудно различимы, так как маскируются ярко окрашенными цитоплазматическими гранулами (см. рис. 7-1).

Цитоплазма базофильных гранулоцитов, как и нейтрофильных,

слабооксифильна. Под электронным микроскопом в ней выявляются митохондрии, элементы цитоскелета, сравнительно слабо развитый синтетический аппарат, скопления гликогена, липидные капли диаметром до 1-2 мкм, разнообразные пузырьки, а также гранулы двух типов - специфические и азурофильные (рис. 7-9). Гранулы, органеллы и часть элементов цитоскелета располагаются во внутренних участках цитоплазмы, наружные содержат преимущественно элементы цитоскелета и образуют немногочисленные короткие выпячивания.

Рис. 7-9. Базофильный гранулоцит. 1 - ультраструктурная организация, 2 - механизмы секреции. БГ - базофильная гранула, АГ - азурофильная гранула, ГГ - гранулы гликогена. А - анафилактическая секреция: слияние мембраны отдельных (1) и объединенных в цепочки (2) БГ с плазмолеммой (ПЛ) базофила и выделение их содержимого (3); мембрана БГ встраивается в ПЛ (4). Б - медленная везикулярная секреция: мелкие преигранулярные везикулы (ВЗ) поодиночке осуществляют транспорт веществ из БГ к ПЛ и, сливаясь с ней своей мембраной, выделяют содержимое в межклеточное пространство (5); при ускорении везикулярной секреции ВЗ сливаются друг с другом с образованием цепочек и каналов (6).

- 196 -

Специфические (базофильные) гранулы - крупные (диаметром 0.5-2.0

мкм), разнообразной, чаще сферической формы, хорошо видны в световой микроскоп, окрашиваются метахроматически - с изменением оттенка основного красителя вследствие высокого содержания сульфатированных гликозаминогликанов. На электронно-микроскопическом

уровне обнаруживается, что эти гранулы окружены мембраной и заполнены мелкозернистым веществом (матриксом). Матрикс отдельных гранул различается своей плотностью, которая варьирует от умеренной до высокой. Это, как предполагают, отражает различия в их зрелости (более зрелые гранулы обладают большей плотностью матрикса). Содержимое некоторых гранул неоднородно (включает плотные частицы, погруженные в более светлый матрикс).

Содержимое базофильных гранул: сульфатированные гликозаминогликаны, связанные с белками (протеогликаны) - гепарин (антикоагулянт) и хондроитин сульфат, гистамин (расширяет сосуды, увеличивает их проницаемость, вызывает хемотаксис эозинофилов), ферменты (протеазы, пероксидаза), хемотаксические факторы эозинофилов и нейтрофилов.

Азурофильные гранулы - сравнительно немногочисленны, представляют собой лизосомы.

Цитофизиология базофильных гранулоцитов

Деятельность базофилов связана с накоплением и выделением (секрецией) биологически активных веществ, которые запасаются в их гранулах. Выделение содержимого гранул базофилов может происходить в виде (1) медленной секреции с постепенным выделением небольших количеств веществ или (2) резкой массивной дегрануляции, приводящей к выраженным изменениям в окружающих тканях (см. рис. 7-9). Первый механизм обусловливает участие базофилов в физиологических регуляторных процессах, второй - в аллергических реакциях.

Участие базофилов в физиологических регуляторных процессах

изучено недостаточно и его морфологические основы установлены лишь в самые последние годы. Описан ранее не известный механизм медленной (длящейся сутками) везикулярной секреции посредством мелких перигранулярных пузырьков (везикул), которые осуществляют транспорт веществ из специфических гранул к плазмолемме и, сливаясь с ней, выделяют свое содержимое в межклеточное пространство (см. рис. 7-9).

- 197 -

Участие базофилов в аллергических иммунных реакциях. Базофильные гранулоциты (как и сходные с ними тучные клетки) участвуют в иммунных реакциях, связанных с повреждением тканей: реакциях I типа - гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ) и, воз-

можно, также в реакциях IV типа - гиперчувствительности замедленного типа

(ГЗТ).

Роль базофилов наиболее изучена в аллергических реакциях ГНТ - особом типе локальных или генерализованных реакций, развивающихся в течение нескольких минут после повторного взаимодействия антигена с ранее сенсибилизированным организмом.

Первичное воздействие антигена (аллергена) стимулирует выработку иммуноглобулинов класса Е (IgЕ) у генетически предрасположенных людей. IgЕ связываются с многочисленными (30-100 тыс./клетку) высокоаффинными рецепторами к Fс-участку IgЕ на плазмолемме базофилов и тучных клеток (рис.

7-10).

Рис. 7-10. Роль базофилов в аллергических реакциях. 1 - на плазмолемме базофилов имеются рецепторы (Р) к Fс-участку IgЕ, которые связываются с молекулами IgЕ; 2 - сенсибилизированный базофил (с Р на плазмолемме связаны IgE); 3 - поливалентный аллерген (АГ) связывается с 2-3 молекулами IgE в области их Fab-участков, вызывая активацию базофилов с развитием их быстрой секреторной реакции - анафилактической дегрануляции.

Повторное воздействие поливалентного аллергена (одновременно связывающегося с двумя или тремя молекулами IgЕ в области Fabучастков) вызывает активацию базофилов и тучных клеток с развитием их быстрой (в течение нескольких минут) секреторной реакции - анафилактической дегрануляции. Установлено, что базофилы значительно более чувствительны к воздействию аллергенов, чем тучные клетки.

- 198 -

Дегрануляция активированных базофилов требует присутствия Са2+ и протекает с выделением веществ:

(1)ранее накопленных в их гранулах (гепарин, гастамин, хемотаксические факторы эозинофилов и нейтрофилов, ферменты).

(2)вновь синтезируемых при стимуляции (ФАТ, лейкотриены и простагландины). Субстратом для синтеза эйкозаноидов при этом служит арахидоновая кислота, содержащаяся в составе липидных капель.

В ходе дегрануляции базофилов человека основная масса их гранул выделяет свое содержимое путем слияния мембраны каждой гранулы с плазмолеммой; часть гранул выстраивается в цепочки, в которых они сливаются друг с другом, в дальнейшем содержимое такой цепочки выделяется за пределы клетки (см. рис. 7-9).

Действие веществ, выделяющихся при дегрануляции базофилов (и тучных клеток), приводит к сокращению гладких мышц, расширению сосудов и повышению их проницаемости, повреждению тканей (например, эпителия бронхов, кишки). При быстром выделении медиаторов большим числом указанных клеток возможно развитие бронхоспазма, кожного зуда, отеков, поноса, падение кровяного давления.

Клинически наиболее распространенными локальными (органными) проявлениями реакций ГНТ являются бронхиальная астма, аллер-\гический ринит, пищевая аллергия, аллергический дерматит (крапивница). Выраженные в различной мере аллергические реакции выявляются у 20% населения развитых стран. Более генерализованные реакции выброса медиаторов могут привести к анафилактическому шоку (от греч. anaphylaxia - беззащитность: ana - обратное действие и phylaxis - охранение) и смерти.

Базофилы выделяют медиаторы не только в ответ на стимуляцию, опосредованную IgE, но при воздействии компонентов комплемента, бактериальных продуктов и цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-8, ГМ-КСФ), ФАТ и др.

ЭОЗИНОФИЛЬНЫЕ ГРАНУЛОЦИТЫ

Эозинофильные гранулоциты (эозинофилы) содержатся в крови в небольшом количестве, однако легко узнаются на мазках благодаря многочисленным эозинофильным гранулам, заполняющим их цитоплазму. Они образуются в красном костном мозге, откуда попадают в кровь, циркулируя в

- 199 -

ней 3-8 ч (по другим данным, 7-12 ч). После этого они покидают кровеносное русло и выселяются в ткани (преимущественно в кожу, слизистые оболочки дыхательного, пищеварительного и полового трактов), где функционируют, повидимому, в течение нескольких суток (точная продолжительность жизни в тканях не установлена, но она, очевидно, больше, чем у нейтрофилов).

Основная часть эозинофилов находится не в крови, а в периферических тканях, на один эозинофил в крови приходятся 100-300 в тканях. Они усиленно привлекаются в ткани лимфокинами, иммунными комплексами, компонентами комплемента, а также продуктами, выделяемыми паразитами, опухолевыми клетками, тучными клетками и базофилами (в частности, хемотаксическим фактором эозинофилов и гистамином). Эозинофилы могут проникать в секреты и выявляются в носовой и бронхиальной слизи (при аллергических состояних - в очень больших количествах). Они обнаруживаются также в лимфатических узлах и лимфе грудного протока (что может указывать на их способность к рециркуляции). Эозинофилы отличаются от нейтрофилов несколько меньшей подвижностью и более слабой фагоцитарной активностью, вместе с тем, они являются ведущими клеточными элементами в борьбе с паразитами (гельминтами и простейшими). В тканях эозинофилы подвергаются апоптозу, а их фрагменты фагоцитируются макрофагами.

Функции эозинофильных гранулоцитов:

1)Защитная - поглощение и уничтожение бактерий фагоцитарным механизмом, а также уничтожение микробов и, в особенности, паразитов (гельминтов и простейших) нефагоцитарным механизмом. Осуществляется во взаимодействии с базофилами, тучными клетками, макрофагами, лимфоцитами, IgЕ и системой комплемента.

2)Иммунорегуляторная - (а) ограничение области иммунной (в частности, аллергической) реакции, создание препятствий в распространении из нее антигенов и медиаторов воспаления, нейтрализация метаболитов, участвующих

вуничтожении антигенов; (б) выработка ряда медиаторов воспаления и цитокинов.

Содержание эозинофильных гранулоцитов в крови в норме равно:

относительное 2.0-5.0% (от общего числа лейкоцитов), абсолютное - 100-450 клеток/мкл. В физиологических условиях отмечен суточный ритм концентрации эозинофилов в крови с максимумом в ночные и ранние утренние часы и минимумом - в вечерние (что связывают с колебаниями секреции гормонов коры надпочечника глюкокортикоидов).

- 200 -