Фагоцитоз

Фагоцитоз – эволюционно выработанная защитно-приспособительная реакция организма, заключающаяся в распознавании, поглощении, инактивации и разрушении микроорганизмов, поврежденных клеток и инородных частиц специализированными клетками – фагоцитами.

Подчёркивая важную роль фагоцитов при воспалении, И.И. Мечников говорил: «Нет воспаления без фагоцитоза». И.И. Мечников был первым, кто понял значение фагоцитоза как важнейшего механизма невосприимчивости организма к инфекционным заболеваниям. На основании своих наблюдений И.И. Мечниковым была выдвинута биологическая теория воспаления.

Фагоциты. И.И. Мечников были введены общепринятые сегодня термины: «фагоцитоз» (по-греч. – пожирание клеток), «фагоцит» (пожиратель клеток). В настоящее время принято различать два основных класса фагоцитирующих клеток: микрофаги и макрофаги.

Микрофаги (диаметр клеток 6-8 мкм) – полиморфно-ядерные гранулоциты: нейтрофилы, эозино- и базофилы.

Макрофаги (диаметр клеток достигает 20 мкм) или мононуклеарные фагоциты: моноциты крови и происходящие из них тканевые макрофаги. Все клетки моноцитарного генеза (например, клетки Купфера, остеокласты, клетки микроглии, альвеолярные макрофаги, перитонеальные макрофаги и т.д.) рассматривают как систему мононуклеарных фагоцитов.

Объекты фагоцитоза для микрофагов: микроорганизмы и инородные неживые частицы. Объекты фагоцитоза для макрофагов: поврежденные, погибшие и разрушенные чужеродные клетки и клетки собственного организма, а также инородные неживые частицы.

Стадии фагоцитоза:

• Приближения лейкоцитов к объекту фагоцитоза.

• Прилипания (адгезия) – распознавание фагоцитом флогогена и адгезия к нему.

• Поглощения объекта фагоцитоза (образование фаголизосомы).

• Разрушения объекта фагоцитоза (биодеградация).

Механизм распознавания и адгезии флогогена к фагоциту зависит от типа рецепторов фагоцита, с которыми связывается флогоген.

Неиммунный механизм распознавания объекта фагоцитоза и адгезии к нему осуществляется путем связывания флогогена с опсонин-независимыми рецепторами на поверхности фагоцита: рецепторы-«мусорщики» (scavenger receptor – SCR) – это рецепторы фагоцита для бактерий, ЛПС, липотейхоевой кислоты; рецепторы для маннозы и другие. К таким объектам фагоцитоза относятся микроорганизмы, грибы, паразиты, собственные повреждённые или вирус-содержащие клетки.

Иммунный механизм распознавания объекта фагоцитоза и адгезии к нему осуществляется путем связывания флогогена с опсонин-зависимыми рецепторами на поверхности фагоцита. Опсонин-зависимые рецепторы – рецепторы для иммунноглобулинов (FcγRI, FcγRII и др.); рецепторы для комплемента (СR).

Большинство объектов фагоцитоза нуждается в опсонизации. Опсонины – сывороточные факторы, попадающие в очаг воспаления в составе воспалительного экссудата: иммуноглобулины (IgG, IgM), фрагменты системы комплемента (С3b), некоторые плазменные белки (например, С-реактивный белок), лектин и др. Молекулы опсонинов должны располагать, как правило, 2-мя участками, один из которых связывается с поверхностью фагоцитируемого объекта, а другой – с рецепторами мембраны фагоцита, таким образом, соединяя обе поверхности друг с другом.

Поглощение объекта фагоцитоза осуществляется путём погружения флогогена в фагоцит в составе фагосомы – пузырька, образованного плазматической мембраной. К фагосоме приближаются лизосомы, мембраны фагосомы и лизосом сливаются, и образуется фаголизосома.

Внутриклеточное разрушение объекта фагоцитоза реализуется в результате активации двух сложных механизмов: кислороднезависимой и кислородзависимой цитотоксичности фагоцитов.

Кислороднезависимые механизмы активируются в результате контакта объекта с мембраной фагоцита. В процессе фагосомо-лизосомального слияния первыми с мембраной фагосомы сливаются гранулы, содержащие лактоферрин и лизоцим, затем к ним присоединяются азурофильные гранулы, содержащие катионные белки, протеиназы (например, эластаза и коллагеназа), катепсин G, дефензины и др. Эти химические соединения вызывают повреждение клеточной стенки и нарушение некоторых метаболических процессов.

Кислородзависимая цитотоксичность фагоцитов играет ведущую роль в деструкции объекта фагоцитоза. Она сопряжена со значительным повышением интенсивности метаболизма с участием кислорода. Этот процесс получил название метаболического взрыва («респираторный взрыв», «кислородный взрыв»).

Кислородзависимая цитотоксичность фагоцитов обусловлена активацией цитоплазматической НАДФН-оксидазы, которая катализирует одноэлектронное восстановление молекулы кислорода до супероксидного радикала. В последующих реакциях супероксидный радикал может трансформироваться в другие АФК: синглетный кислород, гидроксильный радикал, пероксид водорода. Система образования АФК действует во всех фагоцитах.

Кроме того, в нейтрофильных лейкоцитах содержится миелопероксидаза, катализирующая реакцию между ионом галогена (обычно хлора) и перекисью водорода, что приводит к образованию хлорноватистой кислоты (HClO^–) – мощного окислителя.

Образующиеся активные радикалы обусловливают повреждение и деструкцию белков и липидов мембран, нуклеиновых кислот и других химических соединений объекта фагоцитоза. При этом сам фагоцит защищён от действия указанных выше агентов, поскольку в его цитоплазме имеются комплексы защитных неферментных факторов (глутатион, витамины E и C) и ферментов (СОД, устраняющая супероксидный радикал, глутатионпероксидаза и каталаза, инактивирующие Н2О2).

Повреждённый кислородзависимыми и независимыми механизмами объект фагоцитоза подвергается деструкции с участием лизосомальных ферментов. Образовавшиеся продукты какое-то время хранятся в остаточных тельцах и могут утилизироваться клеткой или выводиться из неё путём экзоцитоза.

Исходы фагоцитоза. Поглощённые фагоцитами бактерии обычно погибают и разрушаются (завершенный фагоцитоз), но некоторые микроорганизмы, снабжённые капсулами или плотными гидрофобными клеточными стенками, захваченные фагоцитом, могут быть устойчивы к действию лизосомальных ферментов или способны блокировать слияние фагосом и лизосом. В силу этого обстоятельства они на длительное время остаются в фагоцитах в жизнеспособном состоянии. Такая разновидность фагоцитоза получила название незавершённого (например, туберкулёз, бруцеллёз, туляремия, гонорея, хламидиоз, риккетсиоз и др.).

Причины незавершенного фагоцитоза:

• Мембрано- или ферментопатия лизосом;

• Низкая активность или недостаток миелопероксидазы;

• Низкая эффективность опсонизации объекта фагоцитоза;

• Дефицит или недостаточная экспрессия молекул адгезии.

Наследственные дефекты фагоцитов. К ним относится хроническая гранулематозная болезнь (нарушение кислородзависимых механизмов фагоцитоза, сцепленый с Х-хромосомой тип наследования), синдром Чедиака-Хигаси (нарушение кислороднезависимых механизмов, аутосомно-рецессивный тип наследования).