Фагоцитоз Клетки не только способны образовывать псевдоподии, сжимаясь, они выделяют обволакивающие пластинки для фиксации чужеродных частичек, таких как частички пыли, микробы, остатки мертвых, дегенерированных клеток.Тот факт, что лейкоциты и другие подвижные

Иммунитет Иммунитет (лат. immunitas – «освобождение от чего-либо») защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относят микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные измененные. ВНИМАНИЕ Благодаря иммунитету

Фагоцитоз - процесс, при котором специально предназначенные для этого клетки крови и тканей организма (фагоциты) захватывают и переваривают твёрдые частицы. Стадии фагоцитоза: 1. Приближение (хемотаксис) - активное движение к химическим раздражителям – продуктам жизнедеятельности микроорганизмов, веществам, образующимся в результате взаимодействия антигена с антителом; 2. Прилипание. Фагоциты способны образовывать тонкие цитоплазматические выпячивания, которые выбрасываются по направлению к объекту фагоцитоза и с помощью которых осуществляется прилипание. Определённое значение при этом имеет поверхностный заряд лейкоцитов. Лейкоциты с отрицательным зарядом лучше прилипают к объекту с положительным зарядом; 3. Поглощение объекта. Поглощение объекта лейкоцитами может происходить двумя способами: 1) контактирующий с объектом участок цитоплазмы втягивается внутрь клетки, а вместе с ним втягивается и объект; 2) фагоцит прикасается к объекту своими длинными и тонкими псевдоподиями, а потом все телом подтягивается в сторону объекта и обволакивает его. В обоих случаях инородная частица окружена цитоплазматической мембраной и вовлечена внутрь клетки. В итоге образуется своеобразный мешочек с инородным телом (фагосома). 4. Переваривание. Лизосома приближается к фагосоме, их мембраны сливаются, образуя единую вакуоль, в которой находятся поглощённая частица и лизосомальные ферменты (фаголизосома). В фаголизосомах устанавливается оптимальная для действия ферментов реакция (рН около 5,0) и начинается переваривание поглощённого объекта.Однако одни ферменты не могут обеспечить достаточного киллерного действия. Эффективность фагоцитоза возрастает, когда в процесс подключается так называемая кислородная система В норме лейкоциты черпают энергию в основном вследствие гликолиза. При фагоцитозе повышается потребление кислорода, причём столь резкое, что его принято называть «респираторным взрывом». Смысл столь резкого (до 10 раз) повышения потребления кислорода состоит в том, что он используется для борьбы с микроорганизмами. Заимствованный из среды кислород активируется путём частичного восстановления. При этом образуется перекись водорода и свободные радикалы. Эти высокоактивные соединения вызывают перекисное окисление липидов, белков, углеводов и при этом повреждают построенные из этих веществ клеточные структуры микроорганизмов. Кислородный механизм пускается в ход, когда рецептор фагоцита приходит в контакт с объектом фагоцитоза. У фагоцитов имеются и другие, не связанные с кислородом, механизмы борьбы с микроорганизмами. К ним относятся: а) лизоцим, который разрушает мембраны бактерий; б) лактоферрин, конкурирующий за ионы железа; в) катионные белки, нарушающие структуру мембран микроорганизмов. Опсонизация - процесс взаимодействия опсонинов с бактериями, в ходе которого последние становятся более восприимчивыми к действию фагоцитов. Обладая рецепторами к опсонизирующим белкам комплемента, которые прикрепились к поверхности мишеней (микробов, иммунных комплексов и др.), фагоцитарные клетки связывают эти мишени и активируются, что приводит к эндоцитозу или фагоцитозу мишеней. Процесс О. осуществляется также соответствующими специфическими антителами, взаимодействующими с антигенными эпитопами бактерий, вирусов, токсинов. В этом случае опсонизированный антиген прикрепляется к фагоцитирующей клетке через взаимодействие с поверхностными рецепторами (Fc-рецепторы) клетки к Fc-фрагменту иммуноглобулинов. Этим же фрагментом антитела могут взаимодействовать и с фагоцитами, благодаря чему клетки возбудителя будут ими разрушены.

Тема: « Учение об иммунитете. Неспецифические факторы защиты».

Иммунитет – это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ – антигенов экзогенного и эндогенного происхождения, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма, биологической (антигенной) индивидуальности каждого организма и вида в целом.

Такое определение подчеркивает:

что иммунология изучает способы и механизмы защиты от любых генетически чужеродных для данного организма антигенов, будут они микробного, животного или другого происхождения;

что механизмы иммунитета направлены против антигенов, которые могут проникать в организм, как из вне, так и формироваться в самом организме;

что система иммунитета направлена на сохранение и поддержание генетически детерменированной антигенной индивидуальности каждой особи, каждого вида в целом

Иммунная защита о биологической агрессии достигается триадой реакций , включающей:

распознавание чужеродных и измененных собственных макромолекул (АГ)

удаление из организма АГ и несущих их клеток.

запоминание контакта с конкретными АГ, определяющее их ускоренное удаление при повторном поступлении в организм.

Основоположники иммунологии:

Луи Пастер – принцип вакцинации.

И. И. Мечников – учение о фагоцитозе.

Пауль Эрлих – гипотеза об антителах.

О важности иммунологии как науки свидетельствует то, что авторы многих открытий отмечены Нобелевской премией.

Факторы неспецифической резистентности организма

В неспецифической защите от микробом и антигенов важную роль, как указывалось выше, играют три барьера : 1) механический, 2) физико-химический и 3) иммунобиологический. Основными защитными факторами этих барьеров являются кожа и слизистые оболочки, ферменты, фагоцитирующие клетки, комплемент, интерферон, ингибиторы сыворотки крови.

Кожа и слизистые оболочки

Многослойный эпителий здоровой кожи и слизистых оболочек обычно непроницаем для микробов и макромолекул. Однако при малозаметных микроповреждениях, воспалительных изменениях, укусах насекомых, ожогах и травмах через кожу и слизистые не могут проникать микробы и макромолекулы. Вирусы и некоторые бактерии могут проникать в макроорганизм межклеточно, через клеточно и с помощью фагоцитов, переносящих поглощенных микробов через эпителий и слизистых оболочек. Свидетельством этому является инфицирование в естественных условиях через слизистые верхних дыхательных путей, легких, желудочно-кишечного трактат урогенитального тракта, а также возможность пероральной и ингаляционной иммунизации живыми вакцинами, когда вакцинный штамм бактерий и вирусов проникает через слизис­тые оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей.

Физико-химическая защита

На чистой и неповрежденной коже обычно держится мало микробов, так как потовые и сальные железы постоянно выделяют на ее поверхность вещества, обладающие бактерицидным действием (уксусная, муравьиная, молочная кислоты).

Желудок также является барьером для проникающих перорально бактерий, вирусов, антигенов, так как последние инактивируются и разрушаются под влиянием кислого содер­жимого желудка (рН 1,5-2,5) и ферментов. В кишечнике инактивирующими факторами служат ферменты и бактериоцины, образуемые нормальной микробной флорой кишечника, а также трипсин, панкреатин, липаза, амилазы и желчь.

Иммунобиологическая защита

Фагоцитоз

Фагоцитоз (от греч. phagos - пожираю, cytos - клетка), открытый и изученный И. И. Мечниковым, является одним из ос­новных мощных факторов, обеспечивающих резистентность организма, защиту от инородных веществ, в том числе микробов. Это наиболее древняя форма иммунной защиты, которая появилась уже у кишечнополостных.

Механизм фагоцитоза состоит в поглоще­нии, переваривании, инактивации инород­ных для организма вешеств специализиро­ванными клетками - фагоцитами.

И. И. Мечников к фагоцитирующим клет­ кам отнес макрофаги и микрофаги. Наиболее изучены и численно преобладающие это моноциты крови и образующиеся из них макрофаги тканей. Длительность пребывания моноцитов в кровотоке составляет 2-4 сут. После этого они мигрируют в ткани, превращаясь в макрофаги. Продолжительность жизни макрофагов – от 20 сут до 7 мес (речь идет о различных субпопуляциях тканевых макрофагов); в большинстве это – 20 -40 дней.

Макрофаги крупнее моноцитов из-за распластанной формы. Макрофаги подразделяются на резидентные (стабильно локализующиеся в определенных тканях) и подвижные (мобилизуемые в очаг воспаления) В на­стоящее время все фагоциты объединены в единую мононуклеарную фагоцитирующую систему :

В нее включены тканевые макрофаги (альвеолярные, перитонеальные и др.), клет­ ки Лангерганса и Гренстейна (эпидермоциты кожи), клетки Купфера (звездчатые ретикулоэндотелиоциты), эпителиоидные клетки, нейтрофилы и эозинофилы крови и некото­рые другие.

Основные функции фагоцитов .

удаляют из ор­ганизма отмирающие клетки и их структуры (эритроциты, раковые клетки);

удаляют неметабилизируемые неорганические вещества, попадающие во внутреннюю среду организма тем или иным путем (например, частички угля, минеральную и другую пыль, проника­ющую в дыхательные пути);

поглощают и инактивируют микробы (бактерии, вирусы, грибы), их останки и продукты;

синтези­руют разнообразные биологически активные вещества, необходимые для обеспечения резистентности организма (некоторые компо­ненты комплемента, лизоцим, интерферон, интерлейкины и др.);

участвуют в регу­ляции иммунной системы;

осуществляют «ознакомление» Т-хелперов с антигенами, т. е. участвуют в кооперации иммунокомпетентных клеток.

Следовательно, фагоциты являются, с од­ной стороны, своеобразными «мусорщика­ми», очищающими организм от всех ино­родных частиц независимо от их природы и происхождения (неспецифическая функ­ция), а с другой стороны, участвуют в про­цессе специфического иммунитета путем представления антигена иммунокомпетентным клеткам (Т~ лимфоцитам) и регуляции и к активности.

Стадии фагоцитоза . Процесс фагоцитоза, т. е. поглощения инородного вещества клетка­ми, имеет несколько стадий:

приближение фагоцита к объекту поглощения (хемотаксис);

адсорбция п оглощаемого вещества на по­верхности фагоцита;

поглощение вещества путем инвагинации клеточной мембраны с об­разованием в протоплазме фагосомы (вакуоли, пузырьки), содержащей поглощенное вещест­во;

слияние фагосомы с лизосомой клетки с образованием фаголизосомы;

активация лизосомальных ферментов и переваривание вещества в фаголизосоме с их помощью.

Особенности физиологии фагоцита . Для осу­ществления своих функций фаго­циты располагают обширным набором литических ферментов, а также продуцируют перекисные и N0" ион-радикалы, которые могут поражать мембрану (или стенку) клетки на расстоянии или после фагоцитирования. На цитоплазматической мембране находятся рецепторы к компонентам комплемента, Fc-фрагментам иммуноглобулинов, гистамину, а также антигены гистосовместимости I и II класса. Внутриклеточные лизосомы содержат до 100 различных ферментов, способных «пе­реварить» практически любое органическое вещество.

Фагоциты имеют развитую поверхность и очень подвижны. Они способны активно пе­ремещаться к объекту фагоцитоза по гради­енту концентрации особых биологически ак­тивных веществ - хемоаттрактантов. Такое передвижение получило название хемотаксис (от греч. chymeia - искусство сплавления металлов и taxis - расположение, построе­ние). Это АТФ-зависимый процесс, в кото­ром участвуют сократительные белки актин и миозин. К числу хемоаттрактантов относятся, например, фрагменты компонентов компле­мента (СЗа и С5а), лимфокины ИЛ-8 и др., продукты распада клеток и бактерий, плюс измененный эпителий кровеносного сосуда в месте воспаления. Как известно, ранее других клеток в очаг воспаления мигрируют нейтрофилы, существенно позже туда поступают макрофаги. Однако скорость хемотаксического перемещения одинакова. Различия связаны с разным набором факторов, служащих для них хемоаттрактантами, с более быстрой начальной реакцией нейтрофилов (запуск хемотаксиса), а также присутствие нейтрофилов в пристеночном слое сосудов (т.е. их готовность к проникновению в ткани)

Адсорбция вещества на поверхности фа­гоцита осуществляется за счет слабых хи­мических взаимодействий и происходит ли­бо спонтанно, неспецифически, либо путем связывания со специфическими рецепторами (к иммуноглобулинам, компонентам компле­мента). Мембранные структуры, взаимодействующие при контакте фагоцитов с клетками мишенями (в частности, опсонины на поверхности микробной клетки и их рецепторы на поверхности фагоцита), расположены равномерно на взаимодействующих клетках. Это создает условия для последовательного обхвата частицы псевдоподиями, что тотально вовлекает в процесс всю поверхность фагоцита и приводит к поглощению частицы вследствие замыкания мембраны по принципу «застежки молнии». «Захват» фагоцитом вещества вызыва­ет выработку большого количества перекисных радикалов («кислородный взрыв») и N0", которые вызывают необратимые, летальные повреждения как цельных клеток, так и отде­льных молекул.

Поглощение адсорбированного на фаго­ците вещества происходит путем эндоцито за. Это энергозависимый процесс, связан­ный с преобразованием энергии химических связей молекулы АТФ в сократительную ак­тивность внутриклеточного актина и мио­зина. Окружение фагоцитируемого вещества бислойной цитоплазматической мембраной и образование изолированного внутриклеточ­ного пузырька - фагосомы напоминает «за­стегивание молнии». Внутри фагосомы про­должается атака поглощенного вещества активными радикалами. После слияния фа­госомы и лизосомы и образования в цитоп­лазме фаголизосомы происходит активация лизосомальных ферментов, которые разру­шают поглощенное вещество до элементар­ных составляющих, пригодных для дальней­шей утилизации для нужд самого фагоцита.

В фаголизосоме существует несколько систем факторов бактерицидности :

факторы, требующие участия кислорода

азотистые метаболиты

активные субстанции, в том числе и ферменты

локальное закисление.

Одной из основных форм разрушения микроорганизма внутри макрофага – это кислородный взрыв . Кислородный, или дыхательный взрыв – это процесс образования продуктов частично восстановленного кислорода, свободных радикалов, перекисей и других продуктов, обладающих высокой антимикробной активностью. Эти процессы развиваются в течение секунд, что и определило их обозначение как «взрыв». Обнаружены различия между КВ нейтрофилов и макрофагов , в первом случаи реакция более кратковременная, но интенсивнее, она приводит к большому накоплению перекиси водорода и не зависит от синтеза белков, во втором случаи она более длительная, но подавляется ингибитором синтеза белка циклогексидином.

Окись азота и радикал NO (особенно важно при разрушении микобактерий).

Ферментативное расщепление вещества может также происходить внеклеточно при выходе ферментов за пределы фагоцита.

Затрудняется поступление в микробную клетку питательных веществ в следствии снижения ее электронного потенциала. В кислой среде повышается активность ферментов.

Фагоциты, как правило, «переваривают» за­хваченные бактерии, грибы, вирусы, осущест­вляя таким образом завершенный фагоцитоз. Однако в ряде случаев фагоцитоз носит неза­вершенный характер : поглощенные бактерии (например, иерсинии) или вирусы (например, возбудитель ВИЧ-инфекции, натуральной оспы) блокируют ферментативную активность фагоцита, не погибают, не разрушаются и да­же размножаются в фагоцитах. Такой процесс получил название незавершенный фагоцитоз.

Небольшой олигопептид может быть эндоцитирован фагоцитом и после процессинга (т. е. ограниченного протеолиза) включен в состав молекулы антигена гистосовметимо ти II класса. В составе сложного макромолекулярного комплекса олигопептид выставля­ется (экспрессируется) на поверхности клетки для «ознакомления» с ним Т-хелперов.

Фагоцитоз активируется под влиянием антител-опсонинов, адъювантами, компле­ментом, иммуноцитокинами (ИЛ-2) и дру­гими факторами. Механизм активирующего действия опсонинов основан на связывании комплекса антиген-антитело с рецепторами к Fc-фрагментам иммуноглобулинов на по­верхности фагоцитов. Аналогичным образом действует комплемент, который способствует связыванию на специфических для него ре­цепторах фагоцита (С-рецепторах) комплекса антиген-антитело. Адъюванты укрупняют мо­лекулы антигена и таким образом облегчают процесс его поглощения, так как интенсив­ность фагоцитоза зависит от величины погло­щаемой частицы.

Активность фагоцитов характеризуется фа­ гоцитарными показателями и опсоно-фагоци тарным индексом.

Фагоцитарные показатели оцениваются числом бактерий, поглощенных или «переваренных» одним фагоцитом в еди­ницу времени, а опсонофагоцитарный индекс представляет отношение фагоцитарных пока­зателей, полученных с иммунной, т. е. содер­жащей опсонины, и неиммунной сывороткой. Эти показатели используются в клинической практике для определения иммунного статуса индивидуума.

Секреторная активность макрофагов. Т акая активность свойственна преимущественно активированным фагоцитирующим клеткам, но по крайней мере макрофаги выделяют субстанции (лизоцим, простагландин Е2) спонтанно. Активность выражается в двух формах :

1 . выброс содержимого гранул (для макрофагов лизосом), т.е. дегрануляция .

2 . секреция с участием ЭПР и аппарата Гольджи.

Дегрануляция свойственна всем основным фагоцитирующим клеткам, а второй тип исключительно макрофагам.

С остав гранул нейтрофилов разделен на две части, одни действуют при нейтральных или щелочных значения ph, другая кислые гидролазы.

Главная особенность макрофагов в сравнение с нейтрофилами, это значительно более выраженная секреция, не связанная с дегрануляцией.

Макрофаги спонтанно секретируют : лизоцим, компаненты комплимента, ряд ферментов (например, эластазу), фибронектин, апопротеин А и липопротеиновую липазу. При активизации значительно увеличивается секреция: С2, С4, фибронектина, активатора плазминогена, включается синтез цитокинов (ИЛ1, 6 и 8), ФНОα, интерферонов α, β, гормонов и др.

Активация макрофагов приводит к процессам дегрануляции фагосом и лизосом с выделение продуктов, аналогичных тем, которые выделяются при дегрануляции нейтрофилов. Комплекс этих продуктов обуславливает внеклеточный бактериолиз и цитолиз, а так же переваривание компонентов разрушенных клеток. Однако внеклеточная бактерицидная активность у макрофагов выражена слабее, чем у нейтрофилов . Макрофаги не вызывают массированного аутолиза, приводящего к формированию гноя.

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.