Псевдоподии при распластывании на

стекле (хемокинез). Сканограмма; х 3485.

(D. O. Adams, T.A. Hamilton. Phagocytic Cells: Cytotoxic Activities of Macrophages. In: Inflammation: Basic Principles and Clinical Correlates. J.I. Gallin et al. (eds.). Raven Press. 1988. P. 471-492).

Иная картина наблюдается при хемотаксисе, т.е. движении в направлении стимулирующих агентов – хемотаксинов, или хемоаттрактантов. Необходимым условием является постепенное повышение концентрации (градиент) хемоаттарактанта по ходу миграции клетки. Полагают, что для возбуждения хемотаксиса достаточно 1%-й разницы в концентрации агента у передней (обращенной к хемоаттрактанту) и задней границ фагоцита. Клетка словно взбирается по лестнице, отсчитывая ступени хемотаксического градиента. Возникает многоэтапная реакция, которая не только активирует двигательный аппарат, но и стабилизирует его в определенном положении – миграция из случайной становится «осмысленной». Это обеспечивает прицельное подключение фагоцитов к нарушениям местного гомеостаза. Только так они могут оперативно донести свой эффекторный заряд до потенциальных мишеней.

Движения фпгоцитов, как и других клеток, совершаются благодаря особым органеллам – сократительным микронитям, построенным из блоков высокоспециализированного белка – актина. Актиновые нити, или микрофиламенты, поперечно сшиты актинсвязывающим белком, образуя жесткую сеть – цитоскелет. По клеточной периферии он скреплен с плазматической мембраной, поэтому сокращения микрофиламентов ведут к изменению конфигурации клетки и формированию выступов – псевдоподий (от греч. pseudos – ложь, pous – нога), которые служат своеобразной точкой опоры при движении. Микрофиламенты распадаются на составляющие молекулы либо подвергаются еще большей полимеризации, утолщаясь и увеличивая свою «мышечную силу». Такие сократительные пучки типичны для активированной клетки, которая готовится к движению, поглощению и т. д. (рис. 2-11). Известны вещества, избирательно связывающие актин. Они (например, антибиотик цитохалазин В) разрушают микрофиламенты, подавляя двигательные реакции.

Сокращение актиновых нитей обеспечивается их взаимодействием с другим белком – миозином. Это фермент (АТФаза), который при активации актином извлекает энергию, запасенную в макроэргических связях аденозинтрифосфата (АТФ) – универсального энергетического депо клетки. Химическая энергия трансформируется в механическую, обеспечивая сократительный импульс микрофиламентов. Модель копирует события в мышечных клетках, хотя и имеет ряд особенностей.

Ориентация и закрепление вектора движения при хемотаксисе достигается благодаря еще одной, актиннезависимой, системе цитоскелета – микротрубочкам. Они строятся из агрегатов особого белка – тубулина (от лат. tubulus – трубочка). Между агрегацией и диссоциацией тубулина устанавливается динамическое равновесие, которое при активации клетки сдвигается в пользу полимерных форм. Влияние многих раздражителей преломляется через этот механизм, делая его одним из центральных узлов регуляции клеточных функций. Среди факторов, контролирующих реакцию микротубулярного аппарата на внешнее раздражение, важную роль играет баланс в системе циклических нуклеотидов (цАМФ-цГМФ).

Микротрубочки обеспечивают жесткость многих структур, возникающих в клетках. К тому же, обладая способностью к сокращению, они участвуют в различных формах движения: колебания жгутиков и ресничек, перемещение внутриклеточных гранул и хромосом (при делении) пр. В присутствии веществ, блокирующих самосборку тубулина (колхицин, винбластин и др.), фагоциты не поляризуют свои псевдоподии, лишаясь возможности направленного движения; способность к случайной миграции сохраняется.

Рис. 2-11. Цитоскелет макрофагов.

Флюоресцентная микрофотограмма макрофага мыши, активированного вакциной БЦЖ (обработка антителами против актина); дифузное распределение актиновых филаментов по всей цитоплазме. x 1 445. (D. O. Adams, T.A. Hamilton. Phagocytic Cells: Cytotoxic Activities of Macrophages. In: Inflammation: Basic Principles and Clinical Correlates. J.I. Gallin et al. (eds.). Raven Press. 1988. P. 471-492).

Спектр хемоаттрактантов обширен и многообразен. По происхождению их можно объединить в несколько групп:

1. Цитокины (хемокины, провоспалительные цитокины).

2. Факторы плазмы (производные систем комплемента, свертывания, фибринолиза и кининообразования; фрагменты иммуноглобулинов). Особенно активен С5а.

3. Производные мембранных фосфолипидов (фактор активации тромбоцитов, эйкозаноиды).

4. Производные внеклеточного матрикса (продукты деградации коллагена, ламинина и др.).

5. Микробные продукты.

Наиболее известными хемоаттрактантами микробной природы являются N-формил-метионилпептиды. Главный пептид этой группы, N-формил-метионил-лейцил-фенилаланин, инициирует синтез белка у бактерий. Он отсутствует у эукариот, и поэтому его появление воспринимается как бактериальная инвазия. Хемотаксическая активность большинства других микробных продуктов (липополисахаридные эндотоксины, пептидогликаны и пр.) носит опосредованный характер, преломляясь через эндогенные хемоаттрактанты. Их главными источниками служат тучные клетки, резидентные (местные) макрофаги, эндотелиоциты, система комплемента.

Последовательность появления различных хемоаттрактантов в ходе воспалительного процесса неодинакова. Часть из них связана с первичным повреждением, образуется в наиболее реактивных гуморально-клеточных системах и обеспечивает «ранний» хемотаксис. К их числу можно отнести продукты инфицирующих агентов, цитокины тучных клеток, резидентных макрофагов, С5а фактор комплемента, хемокины активированных эндотелиоцитов. По мере развития процесса спектр хемотаксинов «расплывается», отражая усложнение гуморальных и клеточных факторов, поддерживающих приток клеток в очаг воспаления.

Поглощение (фагоцитоз sensu stricto). Как уже говорилось, фагоцитоз является разновидностью эндоцитоза: это поглощение частиц размером более 0,1 мкм. По своей сути поглощение – одна из форм клеточного движения. Взаимодействуя с плазматической мембраной, объект индуцирует образование псевдоподий, которые, окружая его, сливаются между собой. Возникает вакуоль (фагосома), внутренняя поверхность которой образована наружным слоем инвагинированной мембраны. Связь с поверхностью клетки теряется, и фагосома погружается в цитоплазму (рис. 3-11).

Рис. 3-11. Поглощение (фагоцитоз) бактерий. Внутренняя поверхность фагоцитарной вакуоли (фагосомы) представлена наружной поверхностью плазматической мембраны (P. Murphy. The Neutrophil. Plenum Medical Book Company. 1976).

Было бы неверно думать, что любые частицы, доведенные до адекватного размера, будут поглощены. Для этого необходима активация клетки, которая достигается через рецепторзависимые (реже через неспецифические, прежде всего гидрофобные) контакты. Этот вопрос тесно связан с проблемой опсонизации, которой мы уже касались выше (см. лекция 8). Здесь лишь напомним, что во внутренней среде организма частицы (например, бактерии) взаимодействуют с комплексом гуморальных факторов (опсонинами), которые, меняя их поверхностные свойства, усиливают взаимодействие с фагоцитами.

Учитывая разнообразие опсонических факторов и их взаимопотенцирующие эффекты, справедливо говорить о системе опсонической кооперации, действующей в рамках фагоцитарных реакций. Сюда входят специфические (антитела) и неспецифические опсонины (производные комплемента, фибронектин, С-реактивный белок и другие острофазные белки). Неспецифические опсонины обеспечивают базальный («доиммунный») уровень кооперации в системе фагоцитоза. Один из универсальных механизмов представлен альтернативным каскадом комплемента, который действует независимо от антител (см. лекция 10). Подключение антител обеспечивает избирательность (специфичность) фагоцитарных реакций, фокусируя их на антигеннесущих мишенях. Одновременно возникают условия для активации комплемента по классическому пути. Лучший вариант предусматривает сочетанное действие IgG-антител, классического и альтернативного каскадов комплемента.

Образование фаголизосомы, биоцидность. Поглощение сочетается с мобилизацией эффекторного потенциала фагоцитов в масштабе вновь образуемых органелл – фаголизосом (син.: пищеварительная вакуоль, вторичная лизосома), возникающих при слиянии фагосомы и лизосомных гранул. В них поглощенный объект сталкивается с биоагрессивными молекулами фагоцита, которые убивают и гидролизуют (переваривают) субстрат. Если речь идет о бактериях, общий итог определяется действием бактерицидных и бактериостатических факторов, среди которых принято выделять зависимые и независимые от кислорода. Кислородзависимая биоцидность связана с активными формами кислорода, системой миелопероксидазы, оксидом азота (макрофаги), вторичными оксиметаболитами. Они образуются в результате так называемого респираторного взрыва. Термин отражает скорость и внезапность, с которой возникает и нарастает потребление кислорода стимулированными фагоцитами.

Усиленное поглощение кислорода при фагоцитозе было замечено в 1930-х гг., но функциональный смысл этого явления стал понятен лишь через два десятилетия. Оказалось, что, утилизируя кислород, фагоциты нарабатывают комплекс молекул, атакующих объекты фагоцитоза и внеклеточные субстраты. Активация молекулярного кислорода сводится к его частичному восстановлению с образованием свободных радикалов (супероксидный анион, синглетный кислород, гидроксильный радикал, оксид азота) и перекиси водорода. Вместе с миелопероксидазой и галогенами они формируют важнейшее эффекторное звено фагоцитарных реакций и один из чувствительных индикаторов возбуждения клеток.

Кислороднезависимая биотоксичность определяется факторами, преформированными в гранулах фагоцитов – катионные белки, лизоцим, лактоферрин. Особенно активны катионные белки. Связываясь с мембранами, они вызывают летальное извращение клеточных функций. Не случайно их называют дефенсинами (от англ. defence – защита).

Секреция. Фагоциты способны не только к внутрифагосомальной мобилизации своих эффекторных ресурсов. Подвергаясь стимуляции, они выделяют содержимое гранул и вновь синтезированные продукты во внешнюю среду. Это важно, так как в ходе элиминирующих реакций фагоцитам приходится иметь дело не только с мелкими объектами, но и с субстратами, недоступными поглощению. Фагоциты могут повреждать и собственные ткани хозяина, включаясь в патогенез воспалительных реакций. Это прежде всего связано с деструкцией эндотелия, которая повышает его проницаемость и ведет к нарушению трофики тканей. В этом участвуют биоагрессивные молекулы фагоцитов (протеолитические ферменты, оксиданты, катионные пептиды), а также медиаторы (главным образом цитокины), которые извращают функциональный статус эндотелиальных клеток (усиление тромбогенности, адгезивности, образование флогогенных факторов).

Цитокинам макрофагов принадлежит важная роль на этапах индукции и реализации Т-клеточных реакций. Они включаются в активацию Т-хелперов, а затем сами воспринимают их стимулирующие сигналы, обеспечивая эффективность гомеостатической стратегии (см. лекция 8).

Наиболее драматичные последствия сопряжены с нейтрофилами. Их эффекторный потенциал в норме расходуется незаметно (или попросту гасится благодаря апоптозу), но в экстремальных ситуациях обеспечивает острейшие реакции, которые при избыточном скоплении нейтрофилов принимают характер гнойного воспаления. По существу это вынужденная мера, связанная с гиперболизацией физиологической функции на фоне «чрезвычайного раздражения». Деструктивный компонент выражен столь отчетливо, что гомеостатическое (защитное) назначение реакции непросто распознать, если пользоваться упрощенными категориями «вреда» и «пользы», а не диалектическими представлениями обо всем, что совершается в организме.

Патогенетические ресурсы мононуклеарных фагоцитов наиболее ярко выражены при гранулематозном воспалении, очаги которого поддерживаются за счет перманентного раздражения макрофагов. Эффект может быть опосредован через цитокины или другие эндогенные медиаторы, но возможна и прямая активация макрофагов. В сенсибилизированном организме решающее значение имеет кооперация с T(Th1)-лимфоцитами. Это хорошо прослеживается на гранулеме, которая формируется при гиперчувствительности замедленного типа: реакцию начинают сенсибилизированные Т-лимофциты, но полное выражение она получает благодаря мононуклеарным фагоцитам (см. лекция 9).

Дата добавления: 2014-01-14