Фагоцитоз: кто кого? Клетки крови способные к фагоцитозу Клетки какой ткани способны к фагоцитозу

зависимые и кислород-независимые механизмы бактерицидности. Опсонины. Методы

изучения фагоцитарной активности клеток.

Фагоцитоз ― процесс, при котором специально предназначенные для этого клетки крови и

тканей организма (фагоциты) захватывают и переваривают твёрдые частицы.

Осуществляется двумя разновидностями клеток: циркулирующими в крови зернистыми

лейкоцитами (гранулоцитами) и тканевыми макрофагами.

Стадии фагоцитоза:

1. Хемотаксис . В реакции фагоцитоза более важная роль принадлежит положительному

хемотаксису. В качестве хемоаттрактантов выступают продукты выделяемые

микроорганизмами и активированными клетками в очаге воспаления (цитокины, лейкотриен

В4, гистамин), а также продукты расщепления компонентов комплемента (С3а, С5а),

протеолитические фрагменты факторов свертывания крови и фибринолиза (тромбин,

фибрин), нейропептиды, фрагменты иммуноглобулинов и др. Однако, «профессиональными»

хемотаксинами служат цитокины группы хемокинов. Ранее других клеток в очаг воспаления

мигрируют нейтрофилы, существенно позже поступают макрофаги. Скорость

хемотаксического перемещения для нейтрофилов и макрофагов сопоставима, различия во

времени поступления, вероятно, связаны с разной скоростью их активации.

2. Адгезия фагоцитов к объекту. Обусловлена наличием на поверхности фагоцитов

рецепторов для молекул, представленных на поверхности объекта (собственных или

связавшихся с ним). При фагоцитозе бактерий или старых клеток организма хозяина

происходит распознавание концевых сахаридных групп ― глюкозы, галактозы, фукозы,

маннозы и др., которые представлены на поверхности фагоцитируемых клеток.

Распознавание осуществляется лектиноподобными рецепторами соответствующей

специфичности, в первую очередь маннозосвязывающим белком и селектинами,

присутствующими на поверхности фагоцитов. В тех случаях, когда объектами фагоцитоза

являются не живые клетки, а кусочки угля, асбеста, стекла, металла и др., фагоциты

предварительно делают объект поглощения приемлемым для осуществления реакции,

окутывая его собственными продуктами, в том числе компонентами межклеточного

матрикса, который они продуцируют. Хотя фагоциты способны поглощать и разного рода

«неподготовленные» объекты, наибольшей интенсивности фагоцитарный процесс достигает

при опсонизации, т. е. фиксации на поверхности объектов опсонинов к которым у фагоцитов

есть специфические рецепторы - к Fc-фрагменту антител, компонентам системы

комплемента, фибронектину и т. д.

3. Активация мембраны . На этой стадии осуществляется подготовка объекта к погружению.

Происходит активация протеинкиназы С, выход ионов кальция из внутриклеточных депо.

Большое значение играют переходы золь-гель в системе клеточных коллоидов и актино-

миозиновые перестройки.

4. Погружение . Происходит обволакивание объекта.

5. Образование фагосомы . Замыкание мембраны, погружение объекта с частью мембраны

фагоцита внутрь клетки.

6. Образование фаголизосомы . Слияние фагосомы с лизосомами, в результате чего

образуются оптимальные условия для бактериолиза и расщепления убитой клетки.

Механизмы сближения фагосомы и лизосом неясны, вероятно имеется активное

перемещение лизосом к фагосомам.

7. Киллинг и расщепление . Велика роль клеточной стенки перевариваемой клетки. Основные

вещества участвующие в бактериолизе: пероксид водорода, продукты азотного метаболизма,

лизоцим и др. Процесс разрушения бактериальных клеток завершается благодаря активности

протеаз, нуклеаз, липаз и других ферментов, активность которых оптимальна при низких

значениях pH.

8. Выброс продуктов деградации .

Фагоцитоз может быть:

Завершённым (киллинг и переваривание прошло успешно);

Незавершённым (для ряда патогенов фагоцитоз является необходимой ступенью их жизненного цикла, например, у микобактерий и гонококков).

Кислородзависимая микробицидная активность реализуется через образование значительного количества продуктов с токсическим действием, повреждающих микроорганизмы и окружающие структуры. За их образование ответственны НЛДФ-оксидаза (флавопротедо-цитохромредуктаза) плазматической мембраны и цитохром b, в присутствии хинонов этот, комплекс трансформирует 02 в анион супероксида (02-). Последний проявляет выраженное повреждающее действие, а также быстро трансформируется в перекись водорода по схеме: 202 + Н20 = Н202 + О2 (процесс

катализирует фермент супероксид дисмутаза).

Опсонины - белки, усиливающие фагоцитоз: IgG, белки острой фазы (С-реакгивный протеин,

маннансвязывающий лектин); липополисахаридсвязывающий протеин, компоненты комплемента - СЗb, С4Ь; сурфактантные протеины легких SP-A, SP-D.

Методы изучения фагоцитарной активности клеток.

Для оценки фагоцитарной активности лейкоцитов периферической крови к цитратной крови, взятой из пальца, в объеме 0,2 мл, добавляют 0,25 мл взвеси микробной культуры с концентрацией 2 млрд. микробов в 1 мл.

Смесь инкубируют 30 мин при 37°С, центрифугируют при 1500 об/мин в течение 5-6 мин, удаляют надосадочную жидкость. Осторожно отсасывают тонкий серебристый слой лейкоцитов, готовят мазки, сушат, фиксируют, красят краской Романовского-Гимза. Препараты сушат и микроскопируют.

Подсчет поглощенных микробов ведут в 200 нейтрофилах (50 моноцитов). Интенсивность реакции оценивают по следующим показателям:

1. Фагоцитарный показатель (фагоцитарная активность) - процент фагоцитов из числа сосчитанных клеток.

2. Фагоцитарное число (фагоцитарный индекс) - среднее число микробов, поглощенное одним активным фагоцитом.

Для определения переваривающей способности лейкоцитов периферической крови готовят смесь взятой крови и суспензии микроорганизма и выдерживают в термостате при 37°С 2 часа. Приготовление мазков аналогично. При микроскопии препарата жизнеспособные микробные клетки увеличены в размерах, переваренные же менее интенсивно окрашены, меньших размеров. Для оценки переваривающей функции используют показатель завершенности фагоцитоза – отношение количества переваренных микробов к общему числу поглощенных микробов, выраженное в процентах.

Чаще всего от взрослых, воспитанных разномастными телешоу, мы узнаем, что иммунитет живет в кишечнике. Важно все мыть, кипятить, правильно питаться, насыщать организм полезными бактериями и все в таком духе.

Но для иммунитета имеет значение не только это. В 1908 году российский ученый И.И. Мечников получил Нобелевскую премию в области физиологии, рассказав (и доказав) всему миру о наличии вообще и важности в частности фагоцитоза в работе

Фагоцитоз

Защита нашего организма от вредоносных вирусов и бактерий происходит в крови. Общий принцип работы такой: есть клетки-маркеры, они видят врага и помечают его, а клетки-спасатели по меткам находят чужака и уничтожают.

Фагоцитоз - это процесс уничтожения, то есть поглощения вредоносных живых клеток и неживых частиц другими организмами или специальными клетками - фагоцитами. Насчитывается их 5 видов. А сам процесс протекает в течение примерно 3-х часов и включает 8 этапов.

Этапы фагоцитоза

Давайте рассмотрим подробнее, что представляет собой фагоцитоз. Это процесс очень упорядоченный и системный:

Сначала фагоцит замечает объект воздействия и движется к нему - этот этап называют хемотаксисом;

Догнав объект, клетка прочно приклеивается, прикрепляется к нему, т. е. адгезируется;

Потом начинает активировать свою оболочку - внешнюю мембрану;

Вот теперь начинается собственно сам явление ознаменуется образованием псевдоподий вокруг объекта;

Постепенно фагоцит заключает вредоносную клетку внутрь себя, под свою мембрану, так образуется фагосома;

На данном этапе происходит слияние фагосом и лизосом;

Теперь можно все переварить - уничтожить;

На заключительном этапе остается только выбросить продукты переваривания.

Все! Процесс уничтожения вредоносного организма завершен, он погиб под действием сильных пищеварительных ферментов фагоцита или в результате дыхательного взрыва. Наши победили!

Шутки шутками, но фагоцитоз - это очень важный механизм работы защитной системы организма, который присущ людям и животным, более того - позвоночным и беспозвоночным организмам.

Действующие лица

В фагоцитозе участвуют не только сами фагоциты. Невзирая на то что упомянутые активные клетки всегда готовы к бою, они были бы абсолютно бесполезны без цитокинов. Ведь фагоцит, если так можно выразиться, слеп. Сам он не различает своих и чужих, точнее, просто не видит ничего.

Цитокины - это сигнализация, своего рода поводырь для фагоцитов. У них-то как раз отличное "зрение", они прекрасно разбираются, кто есть кто. Заприметив вирус или бактерию, они клеят на него маркер, по которому, как по запаху, фагоцит его найдет.

Самые главные цитокины - это так называемые молекулы трансфер-факторы. С их помощью фагоциты не только узнают, где враг, но и общаются между собой, зовут на помощь, будят лейкоцитов.

Получая прививку, мы тренируем именно цитокинов, учим их распознавать нового врага.

Виды фагоцитов

Клетки, способные к фагоцитозу, делят на профессиональных и непрофессиональных фагоцитов. Профессионалы это:

моноциты - относятся к лейкоцитам, имеют прозвище "дворники", которое получили за уникальную способность к поглощению (если можно так выразиться, у них очень хороший аппетит);

Макрофаги - большие пожиратели, которые употребляют мертвые и поврежденные клетки и способствуют образованию антител;

Нейтрофилы - всегда первыми прибывают к очагу инфекции. Они наиболее многочисленны, хорошо нейтрализуют врагов, но и сами тоже погибают при этом (своего рода камикадзе). Кстати, гной - это мертвые нейтрофилы;

Дендриты - специализируются на патогенах и работают в контакте с окружающей средой,

Тучные клетки - прародители цитокинов, а еще поглотители грамотрицательных бактерий.

Мечников наблюдал личинок морских звезд. Они прозрачны, и их содержимое хорошо видно. У этих личинок нет циркулирующей крови, но есть блуждающие по всей личинке клетки. Они захватывали частички введенной в личинку красной краски кармина. Но если эти клетки поглощают краску, то, может быть, они захватывают любые посторонние частички? Действительно, вставленные в личинку шипы розы оказались окруженными клетками, окрашенными кармином.

Клетки были способны захватывать и переваривать любые чужеродные частички, в том числе и болезнетворных микробов. Мечников назвал блуждающие клетки фагоцитами (от греческих слов phagos - пожиратель и kytos - вместилище, здесь - клетка). А сам процесс захвата и переваривания ими разных частиц - фагоцитозом. Позже Мечников наблюдал фагоцитоз у рачков, лягушек, черепах, ящериц, а также у млекопитающих - морских свинок, кроликов, крыс и у человека.

Фагоциты - особые клетки. Переваривание захваченных частиц нужно им не для питания, как амебам и другим одноклеточным, а для защиты организма. У личинок морских звезд фагоциты блуждают по всему телу, а у высших животных и у человека они циркулируют в сосудах. Это - один из видов белых кровяных телец, или лейкоцитов, - нейтрофилы. Именно они, привлекаемые ядовитыми веществами микробов, движутся к месту заражения (см. Таксисы). Вышедшие из сосудов, такие лейкоциты имеют выросты - ложноножки, или псевдоподии, с помощью которых они передвигаются так же, как амеба и блуждающие клетки личинок морских звезд. Такие способные к фагоцитозу лейкоциты Мечников назвал микрофагами.

Так происходит захват частицы фагоцитом.

Однако не только постоянно двигающиеся лейкоциты, но и некоторые оседлые клетки могут становится фагоцитами (сейчас все они объединены в единую систему фагоцитирующих мононуклеаров). Одни из них спешат к опасным участкам, например к месту воспаления, другие - остаются на своих обычных местах. И тех и других объединяет способность к фагоцитозу. Эти тканевые клетки (гистоциты, моноциты, ретикулярные и эндотелиальные клетки) почти вдвое крупнее микрофагов - их диаметр 12-20 мкм. Поэтому Мечников назвал их макрофагами. Особенно много их в селезенке, печени, лимфатических узлах, костном мозге и в стенках сосудов.

Микрофаги и блуждающие макрофаги сами активно нападают на «врагов», а неподвижные макрофаги ждут, пока «враг» проплывет мимо них в токе крови или лимфы. Фагоциты «охотятся» в организме за микробами. Бывает, что в неравной борьбе с ними они оказываются побежденными. Гной - это и есть скопление погибших фагоцитов. К нему подойдут другие фагоциты и начнут заниматься его ликвидацией, как они это делают со всякими посторонними частицами.

Фагоциты очищают ткани от постоянно отмирающих клеток и участвуют в различных перестройках организма. Например, при превращении головастика в лягушку, когда наряду с другими изменениями постепенно исчезает хвост, целые полчища фагоцитов уничтожают ткани хвоста головастика.

Как же попадают внутрь фагоцита частицы? Оказывается, с помощью псевдоподий, которые захватывают их, подобно ковшу экскаватора. Постепенно псевдоподии удлиняются и затем смыкаются над инородным телом. Иногда оно как бы вдавливается в фагоцит.

Мечников предполагал, что в фагоцитах должны содержаться специальные вещества, которые и переваривают захваченных ими микробов и другие частицы. И действительно, такие частицы - лизосдмы были обнаружены спустя 70 лет после открытия фагоцитоза. В них содержатся ферменты, способные расщеплять большие органические молекулы.

Теперь выяснено, что кроме фагоцитоза в обезвреживании чужеродных веществ участвуют преимущественно антитела (см. Антиген и антитело). Но чтобы начался процесс их выработки, необходимо участие макрофагов Они захватывают инородные белки (антигены), разрезают их на части и выставляют их куски (так называемые антигенные детерминанты) на своей поверхности. Тут с ними в контакт вступают те лимфоциты, которые способны вырабатывать антитела (иммуноглобулиновые белки), связывающие эти детерминанты. После этого такие лимфоциты размножаются и выделяют в кровь много антител, которые и инактивируют (связывают) чужеродные белки - антигены (см. Иммунитет). Этими вопросами занимается наука иммунология, одним из основоположников которой был И. И. Мечников.

Фагоцитоз — это защитный механизм организма, поглощающий твердые частицы. В процессе уничтожения вредоносных веществ выводятся шлаки, токсины, отходы разложения. Активные клетки способны вычислять посторонние включения тканей. Они начинают быстро атаковать агрессора, расщепляя его на простейшие частицы.

Сущность явления

Фагоцитоз — это защита против болезнетворных микроорганизмов. Отечественный ученый Мечников И.И. проводил опыты по исследованию явления. Он вводил в организм морских звезд и дафний инородные включения и фиксировал результаты наблюдений.

Этапы фагоцитоза были зафиксированы через микроскопическое обследование морских обитателей. В качестве возбудителя использовались споры грибков. Поместив их в ткани морской звезды, ученый заметил движение активных клеток. Подвижные частицы нападали снова и снова пока полностью не покрыли собой инородное тело.

Однако после превышения количества вредоносных составляющих животное сопротивляться было не в состоянии и погибло. Защитным клеткам дано название фагоциты, состоящее из двух греческих слов: пожирать и клетка.

Активные частицы защитного механизма

Выделяют действие лейкоцитов и макрофагов как результат фагоцитоза. Это не единственные клетки на страже здоровья тела, у животных активными частицами выступают ооциты, плацентные «стражники».

Явление фагоцитоза осуществляется двумя защитными клетками:

Нейтрофилами — создаются в костном мозге. Относятся к гранулоцитарным частицам крови, структура которых выделяется своей зернистостью.
Моноцитами — вид лейкоцитов, выходят из костного мозга. Молодые фагоциты обладают большой подвижностью и осуществляют строение основного защитного барьера.

Избирательная защита

Фагоцитоз — это активная защита организма, при которой уничтожаются только патогенные клетки, полезные частицы без осложнений проходят барьер. Для анализа состояния здоровья человека применяется количественная оценка путем лабораторных исследований крови. Повышенная концентрация лейкоцитов говорит о текущем воспалительном процессе.

Фагоцитоз — это защитный барьер против огромного количества возбудителей:

бактерий;
вирусов;
сгустков крови;
опухолевых клеток;
спор грибов;
токсинов и шлаковых включений.

Показатели лейкоцитов периодически меняются, правильные выводы выстраиваются после нескольких общих анализов крови. Так, у беременных женщин количество чуть завышено, и это нормальное состояние организма.

Низкие показатели фагоцитоза отмечаются при длительных хронических заболеваниях:

туберкулезе;
пиелонефрит;
инфекциях дыхательных путей;
ревматизме;
атопическом дерматите.

Активность фагоцитов меняется под воздействием некоторых веществ:

холестерин;
соли кальция;
антитела;
гистамин.

Авитоминозы, применение антибиотиков, кортикостероидов угнетают защитный механизм. Фагоцитоз выступает помощником иммунитету. Принудительная активация происходит тремя путями:

Классический — проводится по принципу антиген-антитело. Активаторами выступают иммуноглобулины IgG, IgM.
Альтернативный — используются полисахариды, вирусные частицы, опухолевые клетки.
Лектиновый — применяется группа белков, проходящих через печень.

Последовательность уничтожения частиц

Для понимания процесса защитного механизма определены стадии фагоцитоза:

Хемотаксис — период проникновения инородной частицы в организм человека. Характеризуется обильным выделением химического реагента, служащего сигналом к активности для макрофагов, нейтрофилов, моноцитов. Иммунитет человека напрямую зависит от активности защитных клеток. Все пробужденные клетки атакуют область внедрения постороннего тела.
Адгезия — распознавание инородного тела за счет рецепторов фагоцитами.
Подготовительный процесс защитных клеток к атаке.
Поглощение — частицы постепенно закрывают чужеродную субстанцию своей мембраной.
Формирование фагосомы — завершение окружения инородного тела мембраной.
Создание фаголизосомы — пищеварительные ферменты выбрасываются внутрь капсулы.
Киллинг — убийство вредоносных частиц.
Выведение остатков расщепления частиц.

Стадии фагоцитоза рассматриваются медициной для понимания внутренних процессов развития любого заболевания. Врач обязан разбираться в основах явления для диагностики воспаления.

В 1882-1883 гг. известный русский зоолог И. И. Мечников проводил свои исследования в Италии, на берегу Мессинского пролива Ученого интересовало, сохранилась ли у отдельных клеток многоклеточных организмов способность захватывать и переваривать пищу, как это делают одноклеточные, например амебы. Ведь, как правило, у многоклеточных пища переваривается в пищеварительном канале и клетки всасывают уже готовые питательные растворы. Мечников наблюдал личинок морских звезд. Они прозрачны, и их содержимое хорошо видно. У этих личинок нет циркулирующей крови, но есть блуждающие по всей личинке клетки. Они захватывали частички введенной в личинку красной краски кармина. Но если эти клетки поглощают краску, то, может быть, они захватывают любые посторонние частички? Действительно, вставленные в личинку шипы розы оказались окруженными клетками, окрашенными кармином.

Фагоциты - особые клетки. Переваривание захваченных частиц нужно им не для питания, как амебам и другим одноклеточным, а для защиты организма. У личинок морских звезд фагоциты блуждают по всему телу, а у высших животных и у человека они циркулируют в сосудах. Это - один из видов белых кровяных телец, или лейкоцитов, - нейтро-филы. Именно они, привлекаемые ядовитыми веществами микробов, движутся к месту заражения (см. Таксисы). Вышедшие из сосудов, такие лейкоциты имеют выросты - ложноножки, или псевдоподии, с помощью которых они передвигаются так же, как амеба и блуждающие клетки личинок морских звезд. Такие способные к фагоцитозу лейкоциты Мечников назвал микрофагами.

Однако не только постоянно двигающиеся лейкоциты, но и некоторые оседлые клетки могут становится фагоцитами (сейчас все они объединены в единую систему фагоцитирующих мононуклеаров). Одни из них спешат к опасным участкам, например к месту воспаления, другие - остаются на своих обычных местах. И тех и других объединяет способность к фагоцитозу. Эти тканевые клетки (гис-тоциты, моноциты, ретикулярные и эндотели-альные клетки) почти вдвое крупнее микрофагов - их диаметр 12-20 мкм. Поэтому Мечников назвал их макрофагами. Особенно много их в селезенке, печени, лимфатических узлах, костном мозге и в стенках сосудов.

Теперь выяснено, что кроме фагоцитоза в обезвреживании чужеродных веществ участвуют преимущественно антитела (см. Антиген и антитело). Но чтобы начался процесс их выработки, необходимо участие макрофагов Они захватывают инородные белки (антигены), разрезают их на части и выставляют их куски (так называемые антигенные детерминанты) на своей поверхности. Тут с ними в контакт вступают те лимфоциты, которые способны вырабатывать антитела (иммуноглобу-линовые белки), связывающие эти детерминанты. После этого такие лимфоциты размножаются и выделяют в кровь много антител, которые и инактивируют (связывают) чужеродные белки - антигены (см. Иммунитет). Этими вопросами занимается наука иммунология, одним из основоположников которой был И. И. Мечников.