Предварительные замечания. Явление фагоцитоза было открыто И. И. Мечниковым в 1883- 84 гг. Оно представляет собой захват чужеродных частиц определенными клетками организма с последующим их ферментативным разрушением. У человека способностью к фагоцитозу обладают дифференцированные клетки мононуклеарно-фагоцитарной системы (МФС, старое название - ретикуло-гистоцитарная система, РГС) и гранулоциты. Способность клеток к фагоцитозу у разных биологических видов существенно различается. Так, например, для полиморфно-ядерных лейкоцитов (ПМЯЛ) крупного рогатого скота характерна очень высокая активность фагоцитоза, для ПМЯЛ человека и лошади - средняя, а ПМЯЛ барана, морской свинки и кролика вообще лишены ее.

Процесс фагоцитоза можно разделить на 5 стадий.

1. Миграция фагоцитов к очагу инфекции (пассивная по кровотоку и активная за счет хемотаксиса).

2. Адгезия фагоцита с чужеродной частицей.

3. Поглощение чужеродной частицы в виде фагосомы.

4. Слияние фагосомы с лизосомами с образованием переваривающей вакуоли (фаголизосома).

5. Переваривание захваченного материала.

Предпосылкой фагоцитоза бактериальных клеток является их способность к адгезии. Подлежащий фагоцитозу материал вначале адсорбируется на поверхности фагоцита. В месте контакта с бактерией мембраны фагоцита формируют углубление, затем начинает образовываться псевдоподия, которая в конце концов полностью охватывает микроорганизм. Охватывающая микроорганизм часть мембраны отпочковывается в виде отдельной вакуоли (фагосома). Довольно часто можно наблюдать объединение нескольких фагосом в одну. Амебоидное движение фагоцита и захват им частиц объясняется частично электростатическими эффектами, частично структурными изменениями внутриклеточных коллоидов. Захваченные частицы, как правило, внутри фагосомы полностью разрушаются. Крайне редко наблюдается выталкивание микроба за пределы мембраны или его персистенция внутри вакуоли. Уже через несколько минут после захвата частицы лизосомы выбрасывают свое содержимое внутрь фагосомы, которая превращается таким образом в фаголизосому. Внутри ПМЯЛ наблюдаются 2 типа гранул, специфические и азурофильные. Азурофильные гранулы образуются на стадии програнулоцита; они берут начало от вогнутой поверхности пластинчатого комплекса. Они больше и плотней специфических гранул, в них содержится 90% активности миелопероксидазы и, кроме того, кислая фосфатаза, арилсульфатаза, β-глюкуронидаза, эстераза и 5"-нуклеотидаза. Специфические гранулы, как правило, не содержат миелопероксидазы, но в них находится почти весь лактоферрин и около 50% лизоцима клетки. Они образуются на выпуклой поверхности пластинчатого комплекса на стадии миелоцита. Иногда они сливаются с фагосомами раньше, чем азурофильные гранулы. Защитные механизмы фагоцита в настоящее время являются объектом многочисленных исследований, предварительные данные представлены в виде схемы.

1. Кислородозависимые механизмы
Пероксидазозависимые

Пероксидазонезависимые:

Образование супероксиданиона;

Перекись водорода;

Гидроксильные радикалы;

Атомарный кислород;

2. Кислородонезависимые механизмы

Кислоты;

Лизоцим;

Лактоферрин;

Кислые и нейтральные гидролазы;

Кислые белки.

В интактных ПМЯЛ существует много антимикробных систем. Некоторые микроорганизмы особенно чувствительны к кислоте, другие - к лизоциму. В целом антимикробная активность определяется совокупным действием различных механизмов защиты.

Иммунитет - это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки генетически чужеродной информации.

Иммунитет - целостная системы биологических механизмов самозащиты организма.

С помощью иммунитета распознается и уничтожается все чужеродное. Чужеродное - не свое, генетические разделения между веществами.

Задачи - поддержание структурной целостности организма. Обеспечивает

1. Сохранение гомеостаза
2. Сохранение функциональных структурной целостности организма
3. Сохранение биологической индивидуальности организма.
4. Уничтожается клетки, которые генетически отличаются от клеток организма.

Иммунология - наука об организмах, молекулах иммунной системы. Изучает структурную функцию иммунитета и реакцию иммунитета на чужеродные антитела. Изучает последовательность иммунного ответа и способы влияния на него.

Развитие иммунологии

Основоположник - труды Мечникова 1883 год. Создал фагоцитарную теорию иммунитета, 1897 год - Эрлих создал гуморальную теорию иммунитета, 1908 - получение ноб. Премии за теории.

Эмпирически были предложены вакцины(до этого гук).

Дженер - вакцина против коровье оспы

1974 - оспа ликвидирована.

Вакцина Пастера - вакцина против бешенства.

Видовой иммунитет.

Невосприимчивость обусловленная врожденными биологическими особенностями организма.

Отличается свойствами

1.Видовоый признак(животные не болеют болезнями людей)

2. Генетически детерминированный - по наследству

3. Неспецифический - не имеет избирательного направления, а проявляется против различных инфекций

4. стойкий но не абсолютный

Механизмы видового иммунитета.

Внешние барьеры видового иммунитета.

1. Кожа является механическим барьером на пути инфекционных агентов - патогенов. Обладает бактерицидным свойством ибо секреты потовых и сальных желез содержат пероксид водорода, а также мочевину, ненасыщенные жирные кислоты, желчные пигменты аммиак
2. Слизистая оболочка. Секрет слизистых вымывает патогенны с поверхности. Содержит лизоцим, секреторные антитела, ингибиторы бактерий и вирусов.
3. Антатомо-физиологические особенности организма. Реснички цилиндрического эпителия верхних дых. Путей. Задерживают патогены, а также рвота, кашель, чихание - это физиологические акты. Ресницы, брови глаз препядствуют попаданию патогенов

Внутренние барьеры

1. Нормальная микрофлора организма, заселяющая слизистую, кожу, различные биотопы. Является антагонистом патогенных и условно патогенных организмов. Обладает иммунизирующим действием. Благодаря чему индуцирует образование антител. Синтез витаминов - К, B.
2. Мембраны клеток
3. Функцию гистогематических барьеров. Осуществляют защиту мозга, репродуктивную систему, глаза.
4. Лимфоидная система. Входит система лимфоидных узлов и образований
5. Лихорадка - увеличение температуры усиливает обменные процессы, кровоток, активность ферментов, макрофагов, ингибирует размножение вирусов и бактерий.
6. Воспаление возникает при повреждении тканей. В очаг воспаления устремляются фагоциты. Активируются биологически активные вещества(БАВ) - серототнин и гистомин, которые увеличивают проницаемость сосудов, что приводит к развитию отека, покраснения, накапливаются вещества - антитела и комплимент которые обеспечивают уничтожение патогенна.
7. Функция выделительной системы. От разрушенных патогенов избавляется через ЖКТ, дыхательные пути и мочевыделительную систему.

Клеточные механизмы видового иммунитета.

Фагоцитоз и функции натуральных киллеров NK клеток.

Фагоцитоз - процесс захвата и уничтожения чужеродных антигенов фагоцитами.

В фагоцитозе участвуют клетки, которые подразделяются на следующие виды - микрофаги. Это полиморфноядерные нейтрофилы периферической крови. Макрофаги - моноциты, фаговые макрофаги, которые получили название гистиоциты. Клетки Купера печени, остеокласты - костной ткани, а также клетки микроглии нервной ткани. Макро и микрофаги на мембранах имеют много рецепторов, ферментов и выраженный лизосомальный аппарат.

Стадии фагоцитоза

1. Движение фагоцита к объекту осуществляется хемотаксисом. Это направленное движение клетки к определенным хим. Группам, определенным рецепторам.
2. Прилипание объекта к фагоцитам, что обозначается как адгезия и абсорбция, которые происходят за счет взаимодействия с рецепторами
3. Поглощение фагоцитом объекта. На месте прикрепления клеточная стенка инвагинирует. Объект погружается в фагоцит. Образуется фагосома, которая сливается с лизосомой и образуется комплекс фаголизосома
4. Исход различен. Варианты исхода 1. Переваривание объекта. 2. Размножение объекта в фагоците 3. Выталкивание объекта из фагоцита

Механизмы переваривания

1. О-зависмый. Фагоцит активно поглощает кислород, происходит окислительный взрыв, образуются активные формы кислорода, такие как гидроксилион, супероксиданион, пероксид водорода, который губительно действует на бактерию
2. Кислород независимый. Осуществляется за счет катионных белков и лизосомальных ферментов.

Виды фагоцитоза

1. Завершенный - объект переваривается
2. Незавершенный - бактерии не перевариваются

Механизмы незавершенного фагоцитоза.

1. Бактерии могут быть устойчивы к действию лизосомальных ферментов, например гонококки
2. Микроорганизмы могут выходить из фагоцита и размножаться, что характерно для риккетсий.
3. Бактерии могут препятствовать образованию фаголизосомы - туберкулезная палочка.

Оценка фагоцитоза.

Для оценки фагоцитарной активности используют следующие показатели

-Процент фагоцитоза(ПФ) - количество фагоцитов из 100, проявляющих функциональную активность.

В норме против стафилаккоков или каких либо корпускул - 60-80 %

-Индекс фагоцитоза(ИФ) -количество бактерий, захваченных одним фагоцитом из 100. Примерно 6-8 бактерий захватывает 1 фагоцит.

Активность фагоцитов может увеличиваться под влиянием цитокинов, комплиментов, антител, среди которых имеются опсонины. Это антитела, которые подготавливают бактерию к фагоцитозу. В их присутствии фагоцитоз идет более активно. Синтезируются опсонины в иммунизированном организме.

Наличие опсонинов определяется по опсоно-фагоцитарному индексу(ОФИ)

ОФИ = ПФимунной сыворотки / ФП нормальной сыворотки. Если > 1, значит есть опсонины. У больного бруцеллезом формируются опсонины. Антиетла подготавливают фагоциты к захвату бруцелл. 80/20=4. Если < 1 человек болен.

Функции фагоцитов

1. Обеспечивание фагоцитоза
2. Переработка антигенов
3. Презентация антигена клеткам иммунной системы и запуск последующей имунной реакции.
4. Секреция БАВ - биологически активных веществ. Более 5-. Цитокины, компоненты комплементы, простогландины,

Натуральные киллеры.

Это естественные убийцы, относящиеся к лимфоцитам не обладающие свойствами T и B лимфоцитов, оказывают цитотоксическое действие на клетки опухолей, клетки содержащие вирусы. Имеют особый белок, который в присутствии ионов кальция быстро полимеризуется, образуются субъединицы, которые встраиваются в клеточную мембрану, формируется канал, по которому в клетку устремляется вода. Клетка набухает, лопается, что обозначается как цитолиз.

Гуморальные факторы видового иммунитета

1. Комплимент - многокомпонентная система белков сыворотки крови, обеспечивающая поддержание гомеостаза. Объединяет 9 компонентов-фракций и обозначается латинской С с индексом 1,2,3,4,5 и тд. В систему входят субкомпоненты С1R, C1S, C5A, C5B. Регуляторные белки, факторы участвующие в активации комплимента - гаммаглобулины, ионы магния и кальция. Компоненты комплимента находятся в неактивном состоянии и для проявления функционального действия необходима активация системы комплименты. Различают следующие пути активации -

1. Классический
2. Альтернативный
3. Лектиновый.

Активация по классическому типу . Активация идет по типу усиливающегося каскада.

1 молекула распадается, активирует 2 молекулы и тд. Инициируется комплексом антиген- антитело, который взаимодействует с первой фракцией С1, которая распадается на субкомпоненты. Взаимодействует с C4, которая взаимодействие с С2, которая активирует С3, которая распадается на субкомпоненты С3А и С3Б, приводящие к активации С5, который распадается на субкомпоненты С5а и С5б, активируется С6 и тд до С9. Комплекс С6-С9 - мембранатакующий комплекс, встраивается в мембрану, формируется канал, по которому поступает вода и клетка лизируется.

Активация по альтернативному типу. Запускается ЛПС и микробными антигенами, которые активируют сразу С3 фракцию. Далее С5 и до С9.

Активация по лектиновому типу запускается монозосвязывающими белками, которые соединяются с остатками монозы на бактериальных клетках, активируется протеаза, которые расщепляется 4йю фракцию комплимента. Затем С2,3 и тд до С9. В результате комплимент активируется.

Комплимент в результате активации выполняет следующие функции

1. Лизис клетки
2. Стимуляция фагоцитоза, например С5 фракция усиливает хемотаксис
3. Увеличение проницаемости сосудов, что обеспечивается субкомпонентами
4. Усиливается процесс воспаления

К гуморальным факторам видового иммунитета относится фермент лизоцим, который разрушает пептидогликан клеточной стенки, тем самым вызывает гибель бактерий, синтезируется макрофагами и моноцитами. Содержится в большом количестве в крови, жидкостях организма, много в слюне и слезной жидкости

Белки острой фазы, например С реактивный белок. Это крупная белковая молекула из 5 одинаковых субъединиц - пентроксин. Имеет сродство с веществами клеточной стенки бактерий. Обеспечивает опсонизацию бактерий, активацию комплимента по классическому пути

Эндогенные пептиды, которые обладают активностью антибиотиков, способны убивать бактерий

Интерферон, защитные белки сыворотки крови, среди которых кроме белков острой фазы различают пропердин, бета лизин, монозосвящывающие белки.

Фагоцитоз филогенетически является наиболее древним защитным процессом, осуществляемым специализированными клетками иммунной системы (Мечников 1883, 1892; Greenberg, 1999). Именно И. И. Мечниковым впервые в сравнительных морфофизиологических исследованиях была доказана ключевая роль этого механизма иммунной защиты в формировании резистентности животных к инфекции.

К профессиональным фагоцитам у позвоночных животных в первую очередь относятся нейтрофилы (полиморфноядерные лейкоциты, микрофаги) и моноциты/макрофаги (моноядерные, мононуклеарные фагоциты). Эти клетки морфофизиологически и биохимически приспособлены к осуществлению поглощения и инактивации микробных тел и частиц, превышающих размеры диаметром 0.5 мкм (размер наименьших бактерий группы Mycoplasma). Отличие фагоцитоза от других форм эндоцитарных реакций клеток предполагает обязательное участие в этом процессе актинового цитоскелета, который в форме микрофиламентов пронизывает псевдоподии, осуществляющие захват микроорганизмов и частиц. Фагоцитоз требует для своего протекания определенных температурных условуй (t > +13-18 °С) и не происходит при более низких температурах у позвоночных животных. Наряду с нейтрофилами и моноцитами/макрофагами в фагоцитозе принимают участие незрелые дендритные клетки, эозинофилы, тучные клетки, эпителиальные клетки, тромбоциты и даже некоторые лимфоциты.

Контакт фагоцита с микроорганизмом инициирует клеточные реакции, связанные с цитоплазматической мембраной, цитоскелетом, активацией механизмов убивания (киллинга) патогенов, продукцией цитокинов, хемокинов и молекул, играющих ключевую роль в представлении антигенов (Underhill, Ozinsky, 2002).

Основные стадии фагоцитоза: хемотаксис, контакт фагоцита с микробом, поглощение (интернализация) микроорганизмов (фагоцитоз в узком смысле слова), инактивация (киллинг) и последующее переваривание патогенов в вакуолярном аппарате фагоцитов (завершение фагоцитоза). Наряду с этими функциональными проявлениями фагоцитоз, как правило, сопровождается секреторными реакциями фагоцитов, особенно моноцитов/ макрофагов и дендритных клеток, в ходе которых выделяются разнообразные физиологически активные вещества, обеспечивающие протективный характер течения и завершения всего процесса в целом.

В распознавании, контакте и поглощении микробов фагоцитами участвуют разнообразные рецепторы (табл. 7) (Greenberg, 78

Grinstein, 2002). С помощью современных молекулярно-генетических методов установлено, что при фагоцитозе частиц латекса макрофагами мыши в фагоцитах наблюдаются изменения в экспрессии более 200 генов, а при фагоцитозе Mycobacterium tuberculosis - около 600 (Ehrt et al., 2001). Все это свидетельствует о сложном и комплексном характере структурно-функциональных изменений в макрофагах, сопряженных с фагоцитарным процессом. Понимание их молекулярной основы обеспечит в перспективе создание фармакологических средств, направленно регулирующих процесс фагоцитоза. Многообразие рецепторов обеспечивает эффективность распознавания патогенов («несвоего») и является необходимым условием для последующей прицельной инактивации инфекционных агентов. В одной из современных концепций врожденного иммунитета совокупность этих рецепторов принято обозначать как систему рецепторов (молекул), распознающих патогенассоциированные молекулярные паттерны (Janeway, 1992, 2002). "

1. Иммунитет. Фагоцитоз

Иммунитет (от лат. immunitas – «избавление», «освобождение от чего-либо») – это невосприимчивость организма к различным инфекционным агентам, а также продуктам их жизнедеятельности, веществам и тканям, которые обладают чужеродными антигенными свойствами (например, ядам животного и растительного происхождения). Однажды переболев, наш организм запоминает возбудителя болезни, поэтому в следующий раз заболевание протекает быстрее и без осложнений. Но часто после длительных заболеваний, оперативных вмешательств, при неблагоприятной экологической обстановке и в состоянии стресса иммунная система может давать сбои. Снижение иммунитета проявляется частыми и длительными простудами, хроническими инфекционными заболеваниями (ангиной, фурункулезом, гайморитом, кишечными инфекциями), постоянной повышенной температурой и т. д.

Если обобщить все вышеизложенное, то можно сказать, что иммунитет является способом защиты организма от живых тел и веществ, которые несут в себе признаки генетически чужой информации. Наиболее древний и стабильный механизм взаимодействия ткани с любыми внешними повреждающими факторами среды (антигенами) – это фагоцитоз. Фагоцитоз в организме осуществляется специальными клетками – макрофагами, микрофагами и моноцитами (клетками-предшественниками макрофагов). Это сложный многоступенчатый процесс захвата и уничтожения всех попавших в ткани чужеродных для них микрообъектов, не трогая собственные ткани и клетки. Фагоциты, перемещаясь в межклеточной жидкости ткани, при встрече с антигеном захватывают его и переваривают до того, как он контактирует с клеткой. Этот механизм защиты был открыт И. М. Мечниковым в 1883 г. и был положен в основу разработанной им теории фагоцитной защиты организма от болезнетворных микробов. Установлено широкое участие макрофагов в различных иммунологических процессах. Кроме защитных реакций против различных инфекций, макрофаги участвуют в противоопухолевом иммунитете, распознавании антигена, регуляции иммунных процессов и осуществлении иммунного надзора, в распознавании и разрушении единичных измененных клеток собственного организма, в том числе опухолевых, в регенерации различных тканей и в воспалительных реакциях. Макрофаги также вырабатывают различные вещества, оказывающие противоантигенное воздействие. Фагоцитоз включает несколько стадий:

2) прикрепление фагоцита к нему;

3) распознавание микроба или антигена;

4) поглощение его клеткой фагоцита (собственно фагоцитоз);

5) умерщвление микроба с помощью ферментов, выделяемых клеткой;

6) переваривание микроба.

Но в некоторых случаях фагоцит не может умертвить определенные виды микроорганизмов, которые даже способны размножаться в нем. Именно поэтому фагоцитоз не всегда может обеспечить защиту организма от повреждения.