3.10.2. Фагоцитоз

Фагоцитоз – поглощение чужеродных частиц или клеток и их дальнейшее уничтожение. Явление фагоцитоза открыто И.И. Мечниковым, за что ему в начале нашего века была присуждена Нобелевская премия.

Фагоцитоз присущ нейтрофилам, эозинофилам, моноцитам и макрофагам, которые обладают чрезвычайно широким набором функций, направленных против инфицирования организма, для поддержания высокого уровня иммунитета и удаления денатурированных белков, остатков погибших клеток, тканей и различных продуктов из очагов воспаления или инфицирования. Кроме того, все фагоциты в процессе активации продуцируют значительный набор биологически активных соединений, играющих важную роль в регуляции физиологических функций организма как в условиях нормы, так и патологии.

И.И. Мечников выделил следующие стадии фагоцитоза: 1) приближение фагоцита к фагоцитируемому объекту или лиганду; 2) контакт лиганда с мембраной фагоцита; 3) поглощение лиганда; 4) переваривание или уничтожение фагоцитируемого объекта.

Полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) и макрофаги могут находиться в двух состояниях: 1. Исходное, с низким уровнем обменных процессов, а, следовательно, проявлением слабой функциональной активности. 2. Активированное, связанное с обязательным действием на клетку каких-либо стимуляторов. Переход фагоцитов из состояния относительного покоя в активное получило наименование «прайминг».

3.10.2.1. Движение фагоцита к лиганду

Всем фагоцитам присуща амебовидная подвижность. Сцепление с субстратом, по которому движется лейкоцит, носит название адгезии. Только фиксированные или адгезированные лейкоциты способны к фагоцитозу.

Фагоцит может улавливать отдаленные сигналы (хемотаксис) и мигрировать в их направлении(хемокинез). Хотя сотни продуктов оказывают влияние на подвижность лейкоцитов, их действие проявляется лишь в присутствии особых соединений –хемоаттрактантов, илихемокинов, которых в сумме немногим больше шестидесяти. Наиболее активными стимуляторами фагоцитов являются опсонизированные микроорганизмы, отдельные компоненты комплемента, иммунные комплексы,N-формилметионильные пептиды, выделяемые некоторыми бактериями, биоактивные продукты липидного метаболизма,PAF, лейкотриены (LТB₄), липополисахариды, бактериальные эндотоксины, фибрин, фактор Хагемана, плазмин,If, IL-8, IL-16, TNF, GM-CSF, белки острой фазы и др.

Следует остановиться на еще одном механизме, способствующем привлечению фагоцитов в очаг повреждения. Известно, что в физиологических условиях во всех клетках и мембранных структурах протекают свободно-радикальные реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ),сдерживаемые жирорастворимыми антиоксидантами. Важная роль в ингибировании ПОЛ принадлежит структурной организации мембраны. В то же время любое повреждение структуры клетки приводит к усилению ПОЛ. Следовательно, активация ПОЛ является универсальной реакцией клеток и тканей на любое повреждение, что и служит пусковым механизмом фагоцитоза.

Первичными продуктами ПОЛ в мембранах являются гидроперекиси. Однако в дальнейшем в результате углубления процессов ПОЛ образуются биологически активные альдегиды – 2-алкеналь и 4-гидроксиалкеналь. Так, при окислении арахидоновой и линолевой кислот, которые входят в состав мембран всех без исключения клеток, образуется альдегид 4-гидроксиноненаль, который обладает чрезвычайно высокой хемотаксической активностью в отношении гранулоцитов. В то же время при очень большой концентрации данного альдегида практически полностью блокируется передвижение нейтрофилов в сторону очага повреждения, что крайне неблагоприятно для развития защитных фагоцитарных реакций.

Благодаря хемотаксису, фагоцит целенаправленно движется в сторону повреждающего агента. Чем выше концентрация хемоаттрактанта, тем большее число фагоцитов устремляется в зону повреждения, и тем с большей скоростью они движутся. К хемоаттрактантам имеются специфические гликопротеиновые образования – рецепторы; число их на одном нейтрофиле колеблется от 210³до 210⁵. Движение осуществляется при взаимодействии актина и миозина. При этом выдвигается псевдоподия, которая служит точкой опоры при передвижении фагоцита. Сцепляясь с субстратом, псевдоподия перетягивает фагоцит на новое место. Важную роль в движении фагоцита играют микротрубочки. Они не только обеспечивают жесткость структуры, но и позволяют фагоциту ориентироваться в направлении движения. Функционировать трубочки начинают лишь после того, как получают информацию через специфические клеточные медиаторы, к которым относятся циклические нуклеотиды – аденозинмонофосфат (цАМФ) и гуанозинмонофосфат (цГМФ). Увеличение концентрации цАМФ приводит к уменьшению функциональной активности фагоцита, увеличение уровня цГМФ – к ее усилению. По всей видимости, в состав рецепторов фагоцита входят аденилатциклаза и гуанилатциклаза – ферменты, ответственные за синтез циклических нуклеотидов.

Лейкоцит, двигаясь, способен преодолевать преграды и, в частности, проходить через эндотелий капилляра. Прилипая к сосудистой стенке с помощью адгезивных молекул, он выпускает псевдоподию, которая пронизывает стенку сосуда. В этот выступ постепенно переливается тело лейкоцита. Далее лейкоцит отделяется от стенки сосуда и может передвигаться в тканях.

Размещение нейтрофилов в инфицированных тканях – это сложный многоэтапный процесс. Прежде всего, должна наступить реакция между нейтрофилом и клетками эндотелия, что осуществляется посредством адгезивных молекул. Нейтрофилы, двигающиеся с током крови, должны остановиться, пройти между эндотелиальными клетками сосудов, после чего они способны перемещаться в участок повреждения (воспаления). Процесс перемещения лимфоцитов мало отличается от передвижения нейтрофилов, но он всегда специфичен и направлен на целевые органы.

Адгезия нейтрофилов к эндотелию протекает в 4 этапа (рис. 7).

Первичная связьнейтрофила легка и вызывает его скольжение или вращение(роллинг)на поверхности эндотелиальной клетки. Этот этап длится короткий промежуток времени и осуществляется посредством селектина. Его задача – замедлить движение нейтрофила в циркуляции и вызвать экспрессию (появление) рецепторов к хемокинам на поврежденном участке. При этом на эндотелии появляются селектины Е и Р, которые с помощью селектинаL связываются с лигандом (молекуламиICAM)на поверхности нейтрофила. Процесс вращения возможен лишь потому, что селектинL быстро исчезает и, следовательно, нарушается связь лейкоцита с эндотелием. Между тем, в процессе этой фазы происходит активация нейтрофилов или других лейкоцитов.

На втором этапенаступает экспрессия интегринов. В предыдущую фазу на поверхности эндотелия действовал селектин Е, а на нейтрофиле – лиганд, с которым связывался Е-селектин. Эта реакция способствовала активации интегринов на поверхности нейтрофилов и усиленной связи с молекуламиIKAM. В качестве сигналов активации могли выступать различные цитокины, относящиеся к хемокинам: макрофагальный воспалительный протеин (МIР-1), макрофагальный хемоаттрактантный протеин (МСР-1),IL-8, фактор, ингибирующий миграцию (MIF), и фактор активации тромбоцитов (PAF), С5а-фрагмент комплемента, – которые способны связаться с поверхностью (глюкозамингликанами) эндотелия и действовать на скользящие лейкоциты.

Третий этап– перемещение (стикинг) – осуществляется в результате взаимодействия интегринов иICAM.

На четвертом этапепроисходит переход нейтрофила в ткани через щели между отдельными эндотелиальными клетками. Эта стадия получила наименованиетрансмиграции. Контролируется она интегринами, взаимодействующими с молекуламиICAM-1, которые располагаются на внутренней, латеральной и базальной поверхности эндотелия. Другие молекулы также принимают участие в трансмиграции, например РЕСАМ-1 (СD31), выявляемые на эндотелии, нейтрофилах, моноцитах, лимфоцитах, тромбоцитах. За трансмиграцию моноцитов отвечает интегрин СD18. Если в качестве активаторов эндотелиальных клеток выступаютTNFи IL-1, то трансмиграция будет осуществляться при обязательном участии интегринов41, взаимодействующих с молекулойVCAM-1. Вполне возможно, что в переходе лейкоцитов через эндотелий важную роль играют контрактильные белки.